Aéroponie – Tout ce que vous devez savoir

Qu’est-ce que l’aéroponie ?

L'aéroponie est une méthode de culture qui permet de cultiver des plantes sans aucun sol. Elle fait partie des méthodes de culture « hors-sol » plus larges, qui incluent également hydroponique et aquaponique.

Mais contrairement à ces 2 autres méthodes, elle n’utilise aucun granulat ni substrat. Parfois, la plante peut être maintenue en place avec un substrat très léger comme la fibre de coco, avec la racine pendante sans support.

Au lieu de cela, les nutriments sont délivrés à la plante par le biais de gouttelettes ou d’un brouillard pulvérisé d’eau en aérosol contenant les nutriments dissous.

Source: Fermier moderne

Le point principal de cette méthode est d’apporter le plus de contrôle possible sur les conditions de croissance des plantes, ainsi que d’éliminer la plupart des milieux propices aux maladies (sol et eau).

La taille du marché de l'aéroponie représente 2.7 milliards de dollars en 2023 et devrait atteindre 17.4 milliards de dollars d'ici 2033, avec un TCAC de 20.5 %.

La science de l'aéroponie

En aéroponie, les nutriments comme le phosphate, le potassium et l'azote (« NPK ») ainsi que les micronutriments sont dissous dans l'eau, permettant une efficacité de presque 100 % dans l'utilisation des engrais. La différence avec la culture hydroponique est que l’eau n’est pas toujours présente mais est régulièrement pulvérisée sur les racines.

L’aéroponie peut être divisée en 2 conceptions différentes : les systèmes basse pression et haute pression.

Systèmes à haute pression utilisez des pompes puissantes et des buses à haute pression pour projeter un brouillard à haute pression directement sur les racines. La pression peut atteindre 60 à 90 psi. La brume est hautement oxygénée, permettant un apport efficace en nutriments.

Systèmes basse pression utilisez une douce brume ou des gouttelettes pour arroser les racines de la plante. Dans ce système, la brume est une légère pulvérisation de gouttelettes, permettant une absorption lente et régulière des nutriments. Cette méthode est préférable à la haute pression pour les plantes sensibles dont les racines seraient endommagées par la haute pression, ou pour une approche low-tech de la méthode. La basse pression est parfois appelée « soakaponics » car les racines sont imbibées de brouillard au lieu d’être ciblées par des pressions élevées.

Que peut-on cultiver en aéroponie ?

En théorie, presque toutes les plantes peuvent être cultivées en aéroponie. Cependant, des considérations de coût font que les cultures cultivées en aéroponie sont pour l’essentiel les mêmes qu’en hydroponie : des cultures de grande valeur et de haute qualité avec une demande constante du marché en toutes saisons.

Les systèmes aéroponiques sont donc particulièrement adaptés pour cultiver :

• Légumes-feuilles (salades, épinards, etc.).
• Herbes.
• Des fraises.
• Tomates.
• Poivrons.
• Concombre.

En plus de ces cultures hydroponiques et aéroponiques, l’aéroponie peut faire pousser des plantes-racines qui pourrissent lorsqu’elles sont constamment immergées dans l’eau. Ainsi, des pommes de terre, des carottes et d’autres tubercules peuvent également être cultivés.

Les cultures dont la composition chimique est importante et nécessitent donc des conditions de croissance stables et prévisibles, comme la marijuana, bénéficient également des méthodes aéroponiques.

Les avantages de l'aéroponie

Certains avantages de l’aéroponie sont similaires à ceux d’autres méthodes hors-sol, dont nous avons parlé plus en détail dans nos articles «Culture hydroponique – Tout ce que vous devez savoir" et "Aquaponie – Tout ce que vous devez savoir"

• Consommation d’eau réduite, 80 à 95 % de l’agriculture conventionnelle.
• Utilisation proche de 100% des engrais, sans pollution.
• Il n'y a pas besoin d'herbicide.
• Contrôle des conditions de croissance.
• Utilisation maximisée de l’espace, surtout si elle est combinée avec une agriculture verticale.

En plus de cela, l’aéroponie présente quelques avantages uniques.

Lutte contre les ravageurs et les maladies

Aller hors sol élimine évidemment le risque de maladies transmises par le sol. Cependant, la culture hydroponique reste vulnérable aux maladies d’origine hydrique, car les racines pendent constamment dans le même lot d’eau.

En ayant beaucoup moins d’eau dans le système, il devient plus facile de surveiller l’eau pour détecter la présence d’agents pathogènes. Cela facilite également le nettoyage, la filtration ou la stérilisation de l’eau si une contamination est détectée.

De ce fait, l’aéroponie est une méthode agricole qui nécessite beaucoup moins d’utilisation de pesticides, encore moins que l’hydroponie.

Le fait de disposer d'une eau très propre et de l'absence de sol fait également de l'aéroponie l'une des méthodes de culture les plus sûres pour les consommateurs, avec peu de risques de contamination par des bactéries nocives.

Croissance plus rapide

Grâce au niveau extrême d'oxygénation des racines, les plantes en conditions aéroponiques peuvent pousser jusqu'à 2 à 3 fois plus vite qu'en culture hydroponique, elle-même souvent plus rapide que les plantes en pot dans des serres ou des champs ouverts.

Cela peut rendre la même surface de culture ultra-productive pour les cultures à récolte rapide comme les légumes-feuilles.

Cultures racines

Comme mentionné précédemment, l’aéroponie est la seule méthode de culture hors-sol et verticale compatible avec la culture de plantes-racines comme la pomme de terre, la carotte, le panais, etc.

Source: Cipotate 

De plus, comme les racines sont directement suspendues pour être pulvérisées, il est possible d'y accéder directement. Cela peut constituer un avantage considérable pour la culture de plantes-racines en agriculture verticale en rendant la récolte très pratique et sans terre à nettoyer des tubercules récoltés.

Les inconvénients de l’aéroponie

Coût

Comme toutes les méthodes de culture hors sol, le coût est un problème, notamment les coûts de démarrage. L’aéroponie nécessite des installations, des équipements, des capteurs, des filtres dédiés, etc. En plus des systèmes hydroponiques, elle nécessite également des buses (de qualité commerciale pour les systèmes à haute pression) et des pompes puissantes, ainsi que des réservoirs sous pression.

Surveillance du pH et des nutriments

Ceci n’est pas propre à l’aéroponie mais est ici encore plus sensible. En effet, le volume d’eau diminue considérablement, ce qui rend la concentration en nutriments beaucoup plus élevée.

Cela signifie également que les nutriments ne doivent pas être trop concentrés. Comme il n’y a ni sol ni eau pour fournir un tampon, la quantité de nutriments apportée aux plantes doit être calculée avec précision.

Cela la rend beaucoup plus complexe et exigeante en connaissances que d’autres méthodes de culture, où une petite surcharge de nutriments n’aurait aucune conséquence.

Ainsi, les systèmes aéroponiques tracent constamment une frontière ténue entre une concentration trop élevée de nutriments (provoquant un stress ionique et un pH pour la plante) et une concentration insuffisante (provoquant une croissance sous-optimale).

et la résilience

Les systèmes hydroponiques sont, par nature, plus artificiels que les cultures en plein champ. Cela signifie qu’ils dépendent du bon déroulement des choses :

• Chaine d'approvisionnement en pièces et composants.
• Alimentation électrique.
• Système électronique connecté pour des opérations hautement automatisées et avancées.
• Main d’œuvre qualifiée capable d’effectuer efficacement la surveillance et la maintenance requises.

Bien qu'il existe des moyens d'atténuer ces risques, par exemple avec une redondance des systèmes ou un inventaire plus important (ce qui augmente les coûts d'installation), ou un approvisionnement localisé en énergie grâce à la production d'énergie renouvelable, l'aéroponie ne sera jamais aussi résiliente qu'une culture arrosée par la pluie en plein air. champ.

Tout cela pourrait également être dit pour la culture hydroponique. Mais cela est encore plus critique pour l’aéroponie, les racines ayant besoin d’une brume constante pour rester hydratées et ne pas subir de dégâts.

Ainsi, même quelques heures de pannes dues à une pompe ou à une alimentation électrique défectueuse peuvent faire dérailler toute une récolte aéroponique. Pour cette raison, certains systèmes aéroponiques disposent d'un secours hydroponique pour inonder les cultures en cas de panne temporaire de l'aéroponie. Bien entendu, de telles sauvegardes ne font qu’ajouter aux coûts et à la complexité.

Complexité

Et la complexité est un autre problème de l’aéroponie. Non seulement le système doit être surveillé pour détecter les maladies et l’équilibre nutritionnel, mais il contient également beaucoup plus de composants qu’un système hydroponique. Chaque racine est pulvérisée individuellement par une ou plusieurs buses émettant le brouillard. Ces buses pourraient devenir obstruées ou défectueuses. Chacun est fourni avec son propre système de tuyauterie.

Plus il y a de pièces, plus il y a de risques que quelque chose se passe mal, ce qui fait de l'aéroponie un système global beaucoup plus exigeant en maintenance et en surveillance et plus complexe à mettre en place au départ.

Innovation en aéroponie

Éclairage DEL

Les lumières LED constituent une intervention technologique cruciale en aéroponie. Ces lampes consomment beaucoup moins d’énergie, émettent moins de chaleur et durent plus longtemps que les autres sources lumineuses.

De plus, tout le spectre de la lumière visible n’est pas utile aux plantes en photosynthèse, c’est pourquoi des LED dédiées sans lumière verte peuvent réduire davantage l’électricité consommée par la foudre artificielle.

Source: Agriculture

IoT et automatisation basée sur des capteurs

La baisse des coûts des capteurs et de l’électronique a rendu possible la surveillance continue de la température, de l’humidité, de la lumière, des niveaux de pH et du volume de nutriments.

Cette agriculture basée sur des capteurs permet de suivre et de s'ajuster en temps réel afin que les conditions restent optimales à tout moment. Compte tenu du niveau de surveillance particulièrement élevé requis par l’aéroponie, des capteurs bon marché et puissants sont encore plus importants pour cette méthode que pour toute autre.

Technologies basées sur l'IA

Comme mentionné, l’aéroponie nécessite une surveillance intense du système d’eau, des maladies, des niveaux de nutriments, etc.

L’IA peut aider à optimiser les conditions environnementales, notamment la lumière, l’humidité et les niveaux de nutriments. L’IA permet également d’optimiser les investissements et de réduire les coûts en créant des plans de croissance personnalisés pour chaque type d’usine.

Il peut également utiliser la vision industrielle ou des tests biochimiques pour avertir des agents pathogènes avant qu'un humain ne le puisse ou pour savoir si une plante ne reçoit pas suffisamment ou trop de certains nutriments.

Enfin, avec l’essor des robots agricoles autonomes, nous pouvons imaginer un système aéroponique où la plantation, la taille, la récolte et le remplacement des plantes pourraient être entièrement automatiques.

Brumisateurs à ultrasons

L'aéroponie « traditionnelle » utilise des buses basse ou haute pression pour créer une brume avec des particules d'eau plus ou moins grosses en aérosol.

Une alternative consiste à utiliser les ultrasons pour créer des gouttelettes d’eau ultra-petites, semblables au brouillard. Les particules peuvent mesurer jusqu’à 10 microns. C’est pour cette raison qu’on appelle parfois cela « fogponics ».

Source: Arbres.com

Un type de culture qui bénéficie de l’utilisation du brouillard est celui des semis et des clones, qui n’ont pas encore vraiment de système racinaire. Avec l'aéroponie, ces plantes pourraient en recevoir soit trop peu et se dessécher, soit trop et se boucher et suffoquer/pourrir.

Fogponic offre une pression beaucoup plus faible, ce qui est idéal pour les plantes fragiles. Le brouillard peut également se propager sur une zone beaucoup plus grande, réduisant ainsi la complexité et le problème lié au nombre excessif de buses et au remplacement par quelques brumisateurs seulement.

Il fournit également moins de nutriments, un bonus pour les clonages ou les semis, mais peut devenir un problème pour les plantes matures plus grandes.

Cependant, le système présente certaines limites :

• Génération de chaleur : l'atomiseur pourrait surchauffer et sécher le brouillard
• Accumulation de sel : plus encore qu'en aéroponie, un dépôt de sel provenant des nutriments peut s'accumuler et boucher les atomiseurs et les canalisations. Un nettoyage régulier en brossant ou en dissolvant le sel dans du vinaigre/acide peut être nécessaire.

Source: Luttusgrow

Aéroponie spatiale

Avec une nouvelle course à l’espace et les projets d’installation de bases permanentes sur la Lune et sur Mars par les États-Unis, la Russie et la Chine, la question de savoir comment nourrir des dizaines, voire des centaines d’astronautes, devient plus pressante.

Plus il y aura de gens, moins importer toute la nourriture de la Terre aura un sens économique. Néanmoins, ces habitats artificiels seront petits, et chaque kilo/mètre cube d’habitat et d’éventuelle serre coûtera cher à construire et à amener sur place.

Produire localement est donc judicieux pour réduire les coûts de transport, et cela permet également de produire de l'oxygène et de recycler l'air, mais seulement si c'est très efficace. Les coûts et la rareté de l'espace et de l'eau font des systèmes aéroponiques une excellente option pour la production alimentaire spatiale, la réduction du risque de maladies des plantes étant un autre argument en sa faveur.

La possibilité de cultiver des plantes-racines très denses en énergie, comme la pomme de terre, qui sont par ailleurs faciles à consommer sans cuisson trop complexe (contrairement aux céréales), privilégie également l'aéroponie par rapport à d'autres solutions.

De plus, un brouillard d’eau sera probablement bien plus pratique que de l’eau liquide sans gravité.

Et ce n'est pas qu'un concept, puisque le prototype a déjà été testé dans l'ISS sous le Programme de démonstration technique du système de test en orbite Root eXposed (XROOTS).

Source: NASA

Construire une installation aéroponique

Dans l’ensemble, la culture hydroponique est plus simple, moins chère à construire et plus facile à entretenir que l’aéroponie.

Ainsi, lorsqu’on envisage de construire une installation aéroponique, une bonne question à laquelle répondre est pourquoi choisir l'aéroponie plutôt que l'hydroponie ?

Pourtant, il existe de nombreux cas d’usage où il sera judicieux de préférer l’aéroponie :

• Cultiver des semis ou des clonages.
• Cultiver des plantes-racines dans une configuration agricole verticale.
• Culture d’espèces végétales très sensibles aux maladies d’origine hydrique.
• Limitations extrêmes de l’approvisionnement en eau (emplacements désertiques), en se concentrant sur l’utilisation d’encore moins d’eau que la culture hydroponique.
• Une croissance plus rapide ajoute de la valeur :
  • La disponibilité de l’espace est essentielle, comme dans l’agriculture urbaine et la culture ultra-locale.
  • La demande fluctue rapidement ou est difficile à prévoir, de sorte qu'un chiffre d'affaires plus rapide permet de réagir rapidement à une demande croissante ou en diminution.

Dans la plupart des cas, les opérations commerciales utiliseront l’aéroponie, car elle est plus complexe à installer et à exploiter que la culture hydroponique plus simple.

Il est néanmoins possible d'utiliser des systèmes faits maison à plus petite échelle, car ils assureront très rapidement un chiffre d'affaires pour un faible volume, permettant par exemple d'avoir un petit système dans une maison ou un appartement où l'eau courante et les réservoirs d'eau de la culture hydroponique seraient être gênant.

Conclusion

L'aéroponie est une puissante mise à niveau par rapport à la culture hydroponique pour certaines conditions, offrant des performances supérieures en termes de vitesse de croissance, d'utilisation de l'eau, de risques de maladies et d'utilisation de l'espace.
Il s’agit cependant d’un système encore plus complexe, coûteux et difficile à entretenir.

L'abondance de buses, ou l'accumulation de sel dans le cas des brouillards, nécessitera une attention constante pour maintenir le réglage optimal du système. Et tout échec entraînera rapidement le flétrissement et la mort de la plante.

L'aéroponie est donc probablement un système adapté soit à un petit projet de loisir, où l'espace est la plus grande contrainte et un chiffre d'affaires rapide, soit à une équipe commerciale de haute technologie et très expérimentée prête à chercher à optimiser ses opérations agricoles en intérieur.

Et il se pourrait que l’aéroponie soit l’avenir de l’agriculture en intérieur, grâce à une gamme de cultures plus large comprenant des plantes-racines, une consommation d’eau moindre, des pertes moindres dues aux maladies et une rotation des cultures encore plus rapide.
Quelque chose qui pourrait même être vrai lorsque l’humanité s’étendra vers l’espace.