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RÉSUMÉ
L’humanité doit faire face à deux défis majeurs : l’augmentation de la demande en énergie et en nourriture d’une part et le changement climatique d’autre part. Au rythme actuel de la demande alimentaire, il est estimé que le taux de production à l’hectare devrait être augmenté de 50 % à l’horizon 2050 pour assurer notre sécurité alimentaire. Parmi les solutions envisagées, la culture en intérieur est une sérieuse alternative aux modes de cultures traditionnels en extérieur. Dans ce mode de culture, l’éclairage peut représenter à lui seul jusqu’à 80 % de la consommation électrique. Cet article fait le point sur l’éclairage horticole avec un focus sur l’apport de la technologie LED dans ce domaine.
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David BUSO : Enseignant-chercheur - Laboratoire LAPLACE, université Paul Sabatier, Toulouse, France
INTRODUCTION
L’humanité fait face à deux défis majeurs : l’augmentation de la demande en énergie et en nourriture d’une part et le changement climatique d’autre part. Avec l’augmentation de la population mondiale, ces deux enjeux de société semblent définitivement irréconciliables.
Au rythme actuel de la demande alimentaire, le taux de production à l’hectare devrait être augmenté de 50 % à l’horizon 2050 pour assurer notre sécurité alimentaire.
Parmi les solutions envisagées pour atteindre cet objectif, la culture en intérieur, quelles qu’en soient ses formes, est amenée à se développer pour complémenter les modes de culture traditionnels en extérieur.
La lumière joue un rôle majeur dans le développement des plantes, et une attention toute particulière doit y être portée dans le domaine de l’horticulture intérieure. Cet article fait le point sur l’impact de l’environnement lumineux sur la croissance des plantes en abordant ce thème d’un point de vue théorique, applicatif et technologique.
Ainsi dans un premier temps, la photobiologie des plantes est abordée. Ensuite, les différentes applications de la lumière artificielle que cela soit en phase de culture ou postculture sont examinées. Dans une troisième partie, l’apport des diodes électroluminescentes dans ce domaine est discuté. Enfin, une conclusion souligne que, grâce à l’apport technologique des LED dans le domaine, la lumière a plus d’un tour dans son sac et peut être utilisée dans des applications qui vont bien au-delà du « simple » éclairage efficace des cultures.
Points clés
Domaine : Photobiologie
Degré de diffusion de la technologie : Croissance
Technologies impliquées : Diodes électroluminescentes
Domaines d'application : Horticulture intérieure
Principaux acteurs français :
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Pôles de compétitivité : Végépolys Valley
-
Centres de compétence : Société française de Photobiologie
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Industriels : Agricool, Cycloponics
Autres acteurs dans le monde : Infarm, Bowery farming, Swegreen, Aerofarms
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Perspectives et évolutions
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5. Apport de la technologie LED en horticulture
5.1 Ère pré-LED
Avant même le dépôt de brevet de Thomas Edison sur la lampe à incandescence en 1879, les deux pionniers français Magon (1861) et Prilleux (1869) avaient déjà pensé à utiliser de la lumière artificielle en horticulture . À la fin des années 1940, les lampes fluorescentes ont supplanté les lampes à incandescence dans le domaine de la photobiologie compte tenu de leur meilleure efficacité énergétique, mais également car la composante bleue du spectre pouvait représenter jusqu’à 10 % du rayonnement total. Puis, dans les années 1970 l’apparition des lampes à décharge à haute intensité (HID) de type haute pression sodium et halogénures métalliques ont permis un gain de productivité important qui a fortement développé l’usage des sources de lumière dans l’éclairage des serres. Ces sources sont toujours à l’heure actuelle les plus utilisées dans les applications commerciales compte tenu de leur faible coût. Cependant, l’utilisation de ces sources traditionnelles n’est pas optimale en termes de qualité spectrale, d’efficacité énergétique et en ce qui concerne des aspects pratiques comme la compacité, la durée de vie, le pilotage ou encore la gestion thermique. Dans les années 1990, la NASA a pour la première fois utilisé des diodes électroluminescents (LED) pour évaluer leur impact sur la croissance des plantes dans le but de produire de la nourriture lors des voyages spatiaux . Aujourd’hui, les diodes électroluminescentes sont en train de révolutionner les usages de l’éclairage artificiel dans le...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - MURCHIE (E.H.), PINTO (M.), HORTON (P.) - Agriculture and the new challenges for photosynthesis research. - New Phytologist., vol. 181, n° 3, p. 532-552 (2009).
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(2) - STELLA (L.), TENG (P.) - High-tech plant factories : challenges and way forward. - Way Forward, S. Rajaratnam, School of International Studies, p. 11-17 (2017).
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(3) - KOZAI (T.), NIU (G.), TAKAGAKI (M.), eds - Plant factory : an indoor vertical farming system for efficient quality food production. - 2nd ed. Cambridge, Elsevier (2019).
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(4) - DOU (H.), NIU (G.) - Plant responses to light. - In : Plant Factory, B.m., Elsevier, p. 153-166 (2020).
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