12.2.1 Contexte

La National Aeronautics and Space Administration (NASA) des États-Unis décrit l’aéroponique comme étant le processus de culture des plantes en suspension dans l’air sans sol ni milieu permettant une production alimentaire propre, efficace et rapide. La NASA note en outre que _cultures peuvent être plantées et récoltées toute l’année sans interruption et sans contamination par le sol, les pesticides et les résidus, et que les systèmes aérotoniques réduisent également la consommation d’eau de 98 %, l’utilisation d’engrais de 60 % et éliminent complètement l’utilisation de pesticides. Il a été démontré que les plantes cultivées dans des systèmes aérotoniques absorbent plus de minéraux et de vitamines, ce qui rend les plantes plus saines et potentiellement plus nutritives (NASA Spinoff). D’autres avantages de l’aéroponique sont considérés comme :

• L’environnement de croissance peut être maintenu propre et stérile.

• Cela réduit les risques de maladies des plantes et la propagation de l’infection.

• Les semis ne s’étirent pas ou ne flétrissent pas pendant la formation des racines.

• Les semis sont facilement enlevés pour la transplantation sans choc de greffe.

• La croissance des semis est accélérée, ce qui entraîne une augmentation des cycles de culture et donc une augmentation de la production par an.

Pour Weathers et Zobel (1992), l’aéroponique est définie comme la culture de plantes et/ou de tissus entiers dont les racines ou le tissu entier sont alimentés par un brouillard air/eau (par opposition à l’immersion dans l’eau, le sol, la gélose nutritive ou d’autres substrates_). Pour eux, les plantes qui ne sont cultivées que partiellement avec leurs racines dans l’air et partie dans des solutions nutritives ou qui sont cultivées pendant une partie du temps dans l’air et une partie du temps en solution nutritive sont cultivées par un processus d’aérohydroponie et non par l’aréoponie.

Les systèmes aéroponiques fonctionnent ainsi en pulvérisant ou en brumisant la zone racinaire avec une solution nutritive. Les racines des plantes sont ainsi suspendues dans l’air et sont soumises à une pulvérisation/brouillard continu ou intermittente/périodique de gouttelettes d’eau riches en nutriments, sous forme de gouttelettes ou de brouillards très fins, avec des gouttelettes de 5 à 50 μm (microns). Il est habituel de trouver un kit « hobby/domestique » avec des tailles de gouttelettes de pulvérisation de 30—80 μm. Les atomiseurs à ultrasons ou brouillard sec produisent une taille de gouttelettes \ <5 μm, mais ces derniers nécessitent de l’air comprimé et des buses très fines, ou il peut être possible d’utiliser des transducteurs à ultrasons pour produire ces brumes.

En aéroponique, comme en hydroponique, l’apport en nutriments peut être optimisé et, dans une comparaison entre l’hydroponique et l’aéroponique, Hikosaka et al. (2014) notent qu’aucune différence n’a été observée entre la croissance et la qualité de récolte de la laitue en aéroponique à brouillard sec. Cependant, il y a eu une augmentation significative des taux de respiration racinaire et des taux de photosynthèse des feuilles. Ils soulignent également que ce système utilise également moins d’eau et qu’il peut être plus efficace et plus facile à gérer que l’hydroponie classique (Hikosaka et al., 2014). Dans un document de synthèse sur les technologies modernes de culture végétale en agriculture dans des environnements contrôlés, Lakhiar et al. (2018) notent que l’aéroponique « est considérée comme la meilleure méthode de culture végétale pour la sécurité alimentaire et le développement durable ».

12.2.2 Origine de l’aéroponique

Richard J. Stoner II est considéré comme le père de l’aéroponique. L’examen de l’aquaponie de la NASA (Clawson et al., 2000) indique que l’origine de l’aquaponie provient en grande partie de l’étude de la morphologie des racines, mais provient de la nature, par exemple des plantes, par exemple des orchidées qui poussent dans des zones tropicales où les brumes se produisent naturellement. Clawson et coll. (2000) notent le développement de l’aéroponique de B. T. Barker, qui « a réussi à cultiver des pommiers avec une pulvérisation », et de F. W. Wa, qui, en 1957, cultivait des tomates et des plants de café dans des brumes et appelait le processus « aéroponique ». En ce qui concerne l’étude de la morphologie des racines, Carter a utilisé en 1942 l’aéroponique comme moyen d’étudier les racines de l’ananas, et Klotz en 1944 a étudié les racines de l’avocat et des agrumes, puis de nombreux autres comme Hubick et Robertson ; Barak, Soffer et Burger ; Yurgalevitch et Janes ; et Dutoit, Weathers, et Briggs ont tous entrepris diverses expériences en aéroponique (voir Clawson et al., 2000 pour plus de détails).

12.2.3 Problèmes grandissants de l’aéroponique

Clawson et coll. (2000) rapportent les essais réalisés par Tibbits et coll. (1994) selon lesquels la brume continue peut « contribuer à la croissance fongique et bactérienne à proximité ou sur les plantes ». De plus, certains chercheurs ont constaté qu’en raison des fines gouttelettes et des systèmes de buée continue, il peut y avoir des difficultés « dans fournissant des nutriments à toutes les plantes où il y a une forte densité de plantes ». À cet égard, il a été démontré que la brumisation à intervalles fournit un système plus sain et des racines plus saines par rapport aux techniques de buée continue et hydroponique. L’utilisation d’intervalles rend également les plantes plus résistantes à toute interruption de la brumisation, les conditionnant à prospérer plus longtemps avec des niveaux d’humidité plus faibles, avec une réduction probable des niveaux d’agents pathogènes. Pour une brumisation efficace, la taille et la vitesse des gouttelettes sont également des paramètres aéroponiques importants. L’efficacité de la collecte de brume de la racine dépend de sa taille du filament, de sa taille de goutte et de sa vitesse » (Clawson et al., 2000).

12.2.4 Combinaison aquaponique et aéroponique

Alors qu’un certain nombre d’entrepreneurs et de passionnés encouragent la combinaison de l’aquaponie et de l’aéroponique, il y a un certain nombre de problèmes qui doivent être résolus si l’on considère cette technologie combo pour l’agriculture future. Un problème qui doit être résolu est le nom de ce système, et il est suggéré ici que nous appelons ce combosystem ‘aquaeroponics’.

Alors qu’il existe de nombreuses vidéos et discussions sur le web, sur la combinaison de l’aéroponique et de l’aquaponie, le domaine est vide de littérature scientifique. Les discussions sur le Web soulèvent les questions de colmatage des pulvérisateurs de brouillard et la nécessité d’une filtration fine des solutions aquaponiques. Un autre problème lié à l’aquaéroponique est la possibilité pour les agents pathogènes de croître dans l’environnement humide et aéré, et des recherches seront nécessaires pour le vérifier. Une solution pour résoudre le problème des maîtresses est d’utiliser des vibrations ultrasonores pour créer les brumes, mais cela ne résout aucun problème qu’il peut y avoir avec la croissance des agents pathogènes.