21.1 Introduction
L’aquaponie a été reconnue comme l’une des « dix technologies qui pourraient changer nos vies » en raison de son potentiel de révolutionner la façon dont nous nourrissons les populations urbaines en croissance (Van Woensel et al. 2015). Ce système de culture recirculant sans sol a stimulé l’augmentation de la recherche universitaire au cours des dernières années et a suscité l’intérêt pour les membres du public, comme en témoignent un taux élevé de résultats de recherche Google pour Google Scholar en 2016 (Junge et al., 2017). Pendant longtemps, l’aquaponie a été principalement pratiquée comme un passe-temps dans l’arrière-cour. Il est maintenant de plus en plus utilisé commercialement en raison du fort intérêt des consommateurs pour les méthodes d’agriculture biologique et durable. Une enquête menée par l’équipe CITYFOOD à l’Université de Washington en juillet 2018 montre que le nombre d’installations aquatiques commerciales a rapidement augmenté au cours des 6 dernières années. Cette recherche ciblée d’activités aquaponiques a permis de recenser 142 exploitations aquatiques actives à but lucratif en Amérique du Nord. Sur la base d’informations en ligne, 94 % des exploitations ont commencé leur exploitation commerciale depuis 2012 ; seulement neuf fermes aquaponiques commerciales sont en exploitation depuis plus de 6 ans (figure 21.1).
La plupart des exploitations aquaponiques étudiées sont situées dans des zones rurales et sont souvent reliées à des exploitations agricoles existantes pour tirer parti des bas prix des terres,
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Fig. 21.1 Praticiens aquaponiques existants en Amérique du Nord, 142 entreprises commerciales (rouge) et
17 centres de recherche (bleu), (CITYFOOD, juillet 2018)
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Fig. 21.2 Aquaponics à travers l’Europe : 50 centres de recherche (bleu) et 45 entreprises commerciales (rouge). (EU Aquaponics Hub 2017)
des infrastructures et des codes de construction propices aux structures agricoles. Quoi qu’il en soit, un nombre croissant d’opérations aquaponiques sont également situées dans les villes. En raison de leur empreinte physique relativement faible et de leur productivité élevée, les activités aquaponiques sont bien adaptées à la pratique en milieu urbain (Junge et al., 2017). Des enquêtes menées sous les auspices du Hub Aquaponics de l’Union européenne (UE) en 2017 ont permis d’identifier 50 centres de recherche et 45 entreprises commerciales opérant dans l’Union européenne (figure 21.2). La taille de ces entreprises varie de petite à moyenne taille.
21.1.1 L’aquaponie en milieu urbain
L’espace est un produit précieux dans les villes. Les fermes urbaines doivent faire preuve d’ingéniosité pour trouver des terrains disponibles tels que des terrains vacants, des toits existants et des entrepôts sous-utilisés qui sont abordables pour une entreprise agricole (de Graaf 2012 ; De La Salle et Holland 2010). Les fermes aquaponiques urbaines doivent équilibrer les coûts de production plus élevés avec les avantages concurrentiels en matière de commercialisation et de distribution offerts par les sites urbains. Le plus grand avantage pour la localisation d’installations aquaponiques dans les villes est un marché de consommation en croissance qui s’intéresse aux produits frais, de haute qualité et cultivés localement. En se conformant à la réglementation locale en matière de produits biologiques, les fermes urbaines peuvent obtenir des prix supérieurs pour leurs feuilles, herbes et tomates cultivées en aquaponie (Quagrainie et al., 2018). Contrairement à l’hydroponie, l’aquaponie a également la capacité de produire du poisson, ce qui améliore encore la viabilité économique dans un milieu urbain qui a souvent des besoins alimentaires divers (König et al., 2016). Les fermes aquaponiques urbaines peuvent également économiser certains coûts d’exploitation en réduisant la distance de transport au consommateur et en réduisant le besoin de stockage des cultures (dos Santos 2016).
Les conditions environnementales urbaines peuvent également être avantageuses pour les fermes aquaponiques. Les températures moyennes dans les villes sont plus élevées que dans les régions rurales (Stewart et Oke, 2010). Dans les régions plus froides, en particulier, les exploitations agricoles peuvent bénéficier d’un climat urbain plus chaud, ce qui peut contribuer à réduire la demande de chauffage et les coûts d’exploitation (Proksch 2017). Les fermes aquaponiques qui sont intégrées aux systèmes de construction d’un bâtiment hôte peuvent utiliser davantage les ressources urbaines telles que la chaleur résiduelle et le COSub2/sub dans l’air d’échappement pour favoriser la croissance des plantes comme alternative à la fertilisation conventionnelle COSub2/sub. Les fermes urbaines peuvent également contribuer à atténuer les aspects négatifs de l’effet des îlots thermiques urbains pendant les mois d’été. La végétation supplémentaire, même si elle est cultivée dans des serres, contribue à réduire la température ambiante grâce à une évapotranspiration accrue (Pearson et al., 2010). En aquaponie, l’utilisation d’une infrastructure de recirculation de l’eau réduit la consommation globale d’eau pour la production de poisson et de laitue et peut donc avoir un effet positif sur le cycle de l’eau en milieu urbain. Les produits cultivés en aquaponie s’efforcent de fermer le cycle nutritionnel, évitant ainsi la production de ruissellement agricole. Grâce à une gestion intelligente des ressources au sein des grands systèmes environnementaux, l’aquaponie contribue à réduire la consommation excessive d’eau et l’eutrophisation généralement créée par l’agriculture industrielle.
21.1.2 L’aquaponie comme agriculture en environnement contrôlé (ACE)
Les techniques agricoles traditionnelles visant à prolonger la saison de culture naturelle vont des modifications minimales de l’environnement, telles que les maisons de cerceaux temporaires utilisées sur les champs terrestres, à la pleine maîtrise de l’environnement dans les installations permanentes qui permettent une production toute l’année, quel que soit le climat local ( Environnement contrôlé Agriculture 1973). Cette dernière stratégie est également connue sous le nom d’agriculture à environnement contrôlé (CEA) et comprend à la fois des serres et des installations de culture en intérieur. En plus de contrôler le climat intérieur, l’ACE réduit de façon significative le risque de perte de cultures par suite de calamités naturelles et le besoin d’herbicides et de pesticides (Benke et Tomkins, 2017). La plupart des opérations aquaponiques sont conçues comme CEA puisqu’elles combinent deux systèmes de culture complexes (aquaculture et hydroponique), qui nécessitent des conditions de croissance contrôlées pour garantir une productivité optimale. En outre, CEA permet à la production tout au long de l’année d’amortir les investissements élevés dans les infrastructures aquaponiques et d’obtenir des prix de récolte de qualité sur le marché en dehors de la saison de croissance naturelle. La performance des enclos aquaponiques dépend fortement du climat local et des variations saisonnières (Graamans et al., 2018).
Comme l’aquaponie est une discipline relativement jeune, la plupart des recherches existantes sont axées sur le système — par exemple, des études évaluant l’intégration technique de l’aquaculture avec l’hydroponique dans différentes configurations (Fang et al. 2017 ; Lastiri et al. 2018 ; Monsees et al. 2017). Bien que les composants individuels des systèmes aquaponiques et leurs interactions puissent encore être optimisés pour la productivité, leur performance dans une enveloppe d’environnement contrôlé n’a pas été traitée de manière exhaustive. Des recherches récentes dans le CEA ont commencé à évaluer la performance des systèmes hydroponiques en tandem avec la performance de l’environnement bâti, bien qu’il n’existe à ce jour qu’une seule étude modélisant la performance des systèmes aquaponiques dans une enveloppe contrôlée (Benis et al. 2017a ; Körner et al. 2017 ; Molin et Martin 2018a ; SanJuandelmás et al. 2018).
21.1.3 Collaborations de recherche en aquaponie
L’expansion actuelle de l’intérêt pour l’aquaponie a conduit à la création de plusieurs collaborations de recherche interdisciplinaires liées à l’aquaponie financées par l’Union européenne (UE). Le projet COST FA1305, qui a créé le Hub Aquaponics de l’UE (2014-2018), a réuni des chercheurs et des producteurs commerciaux en aquaponie afin de mieux comprendre l’état de l’art dans le domaine de l’aquaponie et de générer des efforts coordonnés de recherche et d’éducation dans l’UE et dans le monde entier. Innovative Aquaponics for Professional Application (INAPRO) (2014-2017), un consortium de 17 partenaires internationaux, vise à faire progresser les approches actuelles de l’aquaponie rurale et urbaine à travers le développement de modèles et la construction de serres prototypiques. Le projet CITYFOOD (2018—2021) dans le cadre de l’Initiative pour une croissance urbaine durable (SUGI), cofinancé par l’UE, le Forum Belmont et les fondations scientifiques respectives, étudie l’intégration de l’aquaponie dans le contexte urbain et son impact potentiel sur les défis mondiaux du lien entre l’alimentation et l’eau et l’énergie.