Agriculture

L’avenir de l’agriculture : entre haute technologie et écologie

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Le besoin d’une nouvelle révolution agricole

L’agriculture est une technologie fondamentale qui a permis l’essor des civilisations humaines. À l’époque moderne, elle est devenue plus mécanisée  et industrialisée, et reste éloignée du quotidien d’une grande partie de la population.  Moins de 2 % de la population américaine travaille dans des exploitations agricoles ou des ranchs. Selon les chiffres historiques cités, une exploitation américaine nourrit en moyenne 169 personnes par an, aux États-Unis et à l’étranger.

L’agriculture industrielle a libéré de la main-d’œuvre pour l’industrie et les services tout en contribuant à nourrir une population mondiale croissante. Elle peut cependant entraîner plusieurs difficultés :

  • Une diminution de la qualité nutritionnelle de certains aliments, selon les variétés et les conditions de culture.
  • Pollution des ressources en eau et de la chaîne alimentaire par les pesticides, herbicides et engrais.
  • Dommages à l’écosystème, de la population d’insectes à la biodiversité mondiale.
  • Érosion du sol, menaçant les terres arables et la fertilité des exploitations agricoles.
  • Émissions de gaz à effet de serre, avec 22 % des émissions mondiales provenant de l’agriculture, de la foresterie et d’autres usages du sol.

La révolution verte a contribué à atténuer les craintes de famines mondiales des années 1970, mais les pratiques doivent encore évoluer pour répondre à ces problèmes. Les progrès de la biotechnologie, de la robotique, des logiciels et des technologies spatiales offrent d’autres options que des tracteurs toujours plus grands, des exploitations plus vastes et davantage de produits chimiques.

Robots et drones

L’arrivée de robots et de drones pourrait constituer l’un des grands changements des pratiques agricoles. Plusieurs avancées récentes favorisent le développement de ces machines :

  • Capteurs et pièces mécaniques moins chers, réduisant les coûts.
  • La vision par ordinateur, qui permet aux robots de reconnaître les cultures et leur environnement.
  • Batteries, augmentant l’endurance des systèmes.
  • L’intelligence artificielle, qui permet une autonomie partielle ou complète selon la tâche et les conditions d’utilisation.

Ces technologies peuvent faciliter des tâches difficiles à mécaniser avec des tracteurs plus lourds, comme la cueillette, le désherbage ou la lutte contre les insectes.

Source: Corteva

La petite taille de certains robots et leur autonomie fondée sur l’IA peuvent aussi permettre de nouvelles méthodes agricoles.

Un laser peut, par exemple, détruire des adventices plutôt que les arracher mécaniquement. Un herbicide peut aussi être pulvérisé uniquement sur les plantes indésirables reconnues par vision par ordinateur, au lieu de traiter tout le champ.

De grands drones peuvent transporter des charges agricoles, comme des sacs d’engrais ou des récoltes, notamment en terrain montagneux, et même contribuer à la pollinisation artificielle des champs de maïs.

Pour en savoir plus sur ces technologies, leurs applications et les principales entreprises du secteur, consultez « Investisseurs, prenez-en note : les robots investissent l’agriculture ».

Données

L’agriculture utilise de plus en plus les données. L’expérience et l’intuition des agriculteurs peuvent ainsi être complétées par des mesures pour décider de l’irrigation ou de l’usage des produits phytosanitaires.

L’imagerie multispectrale enregistre les cultures dans plusieurs bandes de longueurs d’onde. Elle aide à repérer les parties d’un champ qui manquent d’eau ou présentent des signes de maladie, ainsi qu’à estimer les rendements.

Ces images sont généralement prises depuis un drone à longue portée ou un satellite. Des capteurs installés dans les champs peuvent les compléter en mesurant l’humidité du sol ou sa teneur en éléments nutritifs.

Logiciels et IA

Les exploitations utilisent aussi davantage de logiciels pour gérer leurs opérations quotidiennes. Outre les images multispectrales, les progiciels de gestion intégrée, ou ERP, peuvent prendre en charge la paie, les horaires, l’entretien des machines et la facturation.

Source: AgriERP

La centralisation de données fiables peut rendre l’analyse par IA plus utile. La combinaison des prévisions météorologiques, des données sur les cultures et des équipements disponibles peut, par exemple, optimiser le calendrier des récoltes.

D’autres applications comprennent la détection des fuites d’irrigation, l’optimisation des engrais et pesticides, le suivi de la localisation et de la santé du bétail, ou le tri automatisé des récoltes.

Génie génétique

Depuis les débuts de l’agriculture, les humains sélectionnent des variétés plus productives, plus résistantes ou plus nutritives. Les pratiques et les outils de sélection ont évolué au fil du temps.

La sélection traditionnelle repose sur la diversité génétique disponible et les croisements. La mutagenèse, qui produit puis sélectionne des mutations aléatoires, constitue une autre méthode utilisée pour créer des variétés ; toutes les méthodes récentes ne s’y limitent pas.

La biotechnologie moderne a élargi ces possibilités. Malgré les controverses, les cultures génétiquement modifiées pourraient jouer un rôle important dans l’agriculture future, au-delà des premières générations souvent axées sur la résistance aux insectes ou la tolérance aux herbicides.

Parmi les objectifs des nouvelles variétés figurent :

  • Résister aux effets de l’instabilité climatique en utilisant moins d’eau, en résistant à la chaleur intense, à la sécheresse, etc.
  • Supporter des niveaux plus élevés de salinité, permettant la culture avec une eau légèrement salée, une préoccupation particulière pour la culture du riz et les champs fortement irrigués.
  • Mieux résister aux ravageurs et aux maladies grâce à différents caractères génétiques, sans réduire cette diversité à une opposition entre anciennes et nouvelles générations d’OGM.

Enfin, dans « Microbiomes végétaux modifiés : protéger les cultures grâce aux bactéries », nous expliquons comment l’ingénierie des plantes et des microbes pourrait favoriser un microbiome utile et améliorer la résistance ou la productivité des cultures.

Domestication de novo

La plupart des plantes que nous consommons proviennent de plantes sauvages domestiquées. Cette domestication s’est concentrée dans un nombre limité de régions, ce qui laisse envisager d’autres espèces candidates.

Une approche appelée « domestication de novo » consiste à rendre cultivables des plantes sauvages possédant déjà des caractères intéressants. Au lieu de transférer uniquement leur résistance aux cultures modernes, on cherche à améliorer directement leur rendement et leur facilité de culture.

Nous présentons cette idée dans « Faire progresser l’agriculture grâce à l’IA et au génie génétique : l’avenir des cultures », notamment la possibilité de combiner des marqueurs végétaux et l’imagerie multispectrale pour que des robots ciblent les adventices dépourvues du marqueur.

Nouveaux types d’aliments

Une autre voie consiste à créer de nouveaux produits alimentaires. Dans « Utiliser CRISPR-Cas9 pour modifier le mycélium comestible et créer des substituts de viande », nous décrivons comment des champignons peuvent être modifiés pour présenter des caractéristiques proches de la viande et enrichir leur composition nutritionnelle.

L’enrichissement en nutriments, comme dans le projet du riz doré, ou l’amélioration du goût peuvent augmenter la valeur alimentaire des récoltes ; cela ne signifie pas nécessairement un rendement supérieur par hectare.

Nouvelles méthodes agricoles

La robotique, les données, l’IA et le génie génétique ne constituent pas les seules pistes d’évolution. Une meilleure compréhension des écosystèmes et de leurs interactions peut également améliorer les systèmes agricoles.

Cette évolution recouvre des approches diverses, notamment la permaculture, l’agriculture régénérative et la biodynamie, dont les pratiques et les niveaux de validation scientifique diffèrent.

Permaculture et agriculture régénérative

Née en partie en réaction à l’agriculture industrielle, la permaculture propose de concevoir des systèmes agricoles intégrés. Certaines pratiques peuvent améliorer les performances écologiques et économiques, mais leurs résultats dépendent du contexte et ne valident pas automatiquement l’ensemble de la démarche.

L’objectif est de prendre en compte la santé des sols, les interactions entre espèces végétales, les prédateurs des ravageurs et la teneur du sol en carbone.

Des labels comparables, dans leur principe, aux labels biologiques se développent pour l’agriculture régénérative .

Ces approches peuvent intégrer des arbres, des arbustes, des haies et des mares aux cultures. Un tel aménagement peut offrir de nombreux avantages, mais il peut compliquer le passage des grands tracteurs utilisés en agriculture industrielle.

L’électrification, les robots et les drones peuvent faciliter certaines interventions dans ces systèmes complexes. Les données peuvent aussi aider à les concevoir et à les suivre.

Agroforesterie, agriculture carbone et biochar

Les émissions agricoles sont une préoccupation majeure. Les sols riches en matière organique peuvent stocker du carbone, et leur gestion représente une possibilité d’atténuation du changement climatique, avec des limites de durée, de saturation et de mesure.

Le labour intensif et les sols laissés nus peuvent accélérer la perte de matière organique. Cela peut libérer du CO2 et réduire la capacité du sol à retenir l’eau et les nutriments, augmentant les besoins d’irrigation ou d’engrais.

L’agriculture carbone regroupe des pratiques visant à accroître le stockage de carbone ou à réduire les émissions agricoles.

L’une de ces approches est l’ agroforesterie, qui associe des arbres aux cultures ou à l’élevage. Les arbres peuvent apporter ombre, matière organique et protection, tout en stockant du carbone. Leur bois peut aussi procurer un revenu après plusieurs décennies, selon les espèces et la gestion.

Vient ensuite l’ agriculture carbone. Les pratiques qui augmentent durablement la matière organique du sol peuvent contribuer au   stockage du carbone. Plusieurs pays et ensembles économiques, dont l’Union européenne , développent des dispositifs destinés à renforcer le stockage du carbone dans les forêts et les sols et à réduire les émissions des sols agricoles.

Source: Stop Waste

Enfin, scientifiques, agriculteurs et autres acteurs étudient le biochar . Il est obtenu par pyrolyse de matières organiques, comme les résidus de culture ou le bois, dans des conditions pauvres en oxygène. Ce procédé laisse un matériau carboné poreux au lieu de consumer entièrement la matière en cendres.

Une partie de ce carbone peut rester stable pendant des centaines à des milliers d’années, selon le matériau et les conditions. Le biochar peut aussi offrir un habitat aux microbes du sol. Parmi les applications présentées figurent des terrains de golf annonçant une réduction de 30 % des besoins d’irrigation ; ce résultat ne s’applique pas automatiquement à tous les sols.

Énergies renouvelables

Les exploitations adoptent progressivement les énergies renouvelables, notamment le solaire et l’éolien. Le recensement américain de 2022 dénombrait   153 101 exploitations agricoles et ranchs équipés de systèmes de production d’énergie renouvelable , contre 57 299 en 2012, soit une hausse d’environ 167 % en dix ans.

L’agrivoltaïsme associe production solaire et activité agricole, plutôt que de simplement remplacer les cultures par des panneaux. Nous le présentons dans « L’agrivoltaïsme : associer exploitations agricoles et centrales solaires ».

Des exploitations, notamment d’élevage, installent aussi des méthaniseurs pour transformer une partie de leurs déchets organiques en biogaz.

La géothermie constitue une autre source d’énergie possible, détaillée dans « Serres géothermiques et passives : réduire les émissions de l’agriculture ».

Engrais à faibles émissions de carbone

Le phosphore et le potassium, le P et le K des engrais NPK, proviennent principalement de ressources minières. Réduire leurs émissions suppose notamment de décarboner l’extraction, la transformation et le transport ; l’électrification seule ne garantit pas la neutralité carbone.

Les engrais azotés sont généralement fabriqués à partir d’ammoniac. Le gaz naturel sert souvent à produire l’hydrogène nécessaire et à fournir de l’énergie, puis l’hydrogène réagit avec l’azote atmosphérique ; il ne s’agit pas simplement de chauffer du N2 pour obtenir de l’ammoniac.

Une filière d’ammoniac produit avec de l’hydrogène bas carbone se développe. Elle pourrait inclure des installations modulaires décentralisées, comme celles proposées par FuelPositive et AmmPower, présentées dans « L’autre carburant à hydrogène : cinq actions liées à l’ammoniac vert ».

L’ammoniac pourrait aussi contribuer à remplacer certains combustibles fossiles, comme nous l’expliquons dans « Décarboner le transport maritime grâce à l’ammoniac vert »

, et éventuellement alimenter certains équipements agricoles.

Une autre approche consiste à utiliser des microbes pour rendre l’azote atmosphérique accessible aux plantes . Ces microbes ne sont pas nécessairement génétiquement modifiés.

Agriculture sans sol

L’agriculture évolue aussi vers des méthodes qui produisent des aliments sans sol. Les fermes urbaines cherchent à rapprocher la production des centres de consommation, comme nous le présentons dans « Développer l’agriculture urbaine et ses nombreux avantages ».

Agriculture verticale

L’agriculture verticale superpose les cultures, souvent en intérieur sous éclairage artificiel, afin de produire sur une surface au sol réduite.

Cette approche est prometteuse pour certaines cultures, mais les coûts d’énergie et d’investissement limitent sa compétitivité ; elle ne remplace pas toute l’agriculture traditionnelle.

Pour approfondir le sujet, consultez « L’agriculture verticale et son impact mondial », ainsi que « Cinq entreprises de l’agriculture verticale » et « Dix entreprises de l’agriculture en intérieur ».

De nombreux systèmes intérieurs utilisent l’hydroponie : les racines reçoivent les nutriments dans une solution aqueuse plutôt que dans le sol. Son fonctionnement est expliqué dans « L’hydroponie : tout ce qu’il faut savoir ».

D’autres systèmes fournissent aux racines une brume de solution nutritive au lieu de les immerger. Cette méthode, qui utilise donc toujours de l’eau, est l’ aéroponie.

L’association de l’élevage de poissons et de cultures, où les déchets des poissons contribuent aux nutriments et les plantes à l’épuration de l’eau, est appelée aquaponie .

D’autres aliments peuvent également être cultivés,   comme les microalgues riches en protéines et en antioxydants , qui peuvent entrer dans la composition de compléments alimentaires ou de boissons.

Agriculture pour les matériaux renouvelables et l’énergie

Biocarburants

L’agriculture peut aussi fournir des matières premières renouvelables en remplacement de certains matériaux fossiles.

Les premières générations de biocarburants en sont un exemple. À l’avenir, la culture d’algues destinées aux biocarburants pourrait constituer un autre modèle agricole .

Biomatériaux

De nombreux matériaux sont aujourd’hui fabriqués à partir de ressources non renouvelables ou présentent des problèmes de toxicité. La biotechnologie pourrait offrir des solutions de remplacement biosourcées, dont les impacts doivent être évalués .

C’est notamment le cas des bioplastiques, pour lesquels plusieurs entreprises développent des solutions visant à réduire certains problèmes liés aux plastiques .

Le bois offre également des perspectives. Une estimation citée dans cet article évaluait le marché de la foresterie et du bois à 1 160 milliards de dollars en 2024. L’amélioration génétique pourrait accroître la production de bois et le stockage de carbone.

Des traitements combinant conditions alcalines, chaleur et biopolymères peuvent modifier les propriétés du bois. Un exemple présenté est un   « bois augmenté » dont certains essais indiquent une résistance comparable à celle de l’acier et une rigidité 23 fois supérieure à celle du béton . Ces comparaisons dépendent des matériaux et des essais retenus.

Investir dans l’agriculture

Il existe de nombreuses façons d’investir dans la production alimentaire et les biomatériaux. Le marché alimentaire mondial représentait, selon l’estimation citée, 9 090 milliards de dollars de chiffre d’affaires .

Le secteur reste très fragmenté, avec de nombreuses petites exploitations et entreprises familiales. La chaîne de valeur fait intervenir des acteurs différents : équipements, semences, produits phytosanitaires, main-d’œuvre, transformation, distribution et commercialisation.

Il est possible d’investir dans des entreprises alimentaires par l’intermédiaire de différents courtiers. Sur   securities.io , vous trouverez des informations sur les courtiers : États-Unis, Canada, Australie, Royaume-Uni, et de nombreux autres pays.

Pour diversifier les participations, il existe aussi des fonds cotés liés à l’agriculture ou à l’alimentation, comme le Global X AgTech & Food Innovation ETF (KROP) , le iShares MSCI Agriculture Producers ETF (VEGI) ou le VanEck Agribusiness ETF (MOO) . Ces fonds offrent des expositions différentes à la chaîne alimentaire ; ce ne sont pas tous des fonds de biotechnologie.

Entreprise de production alimentaire et d’innovation agricole

CTVA Graphique du prix

Corteva est un acteur mondial des semences et de la protection des cultures. L’entreprise développe aussi de nouvelles technologies agricoles, notamment en robotique.

Avec 17,2 milliards de dollars de chiffre d’affaires net en 2023, plus de 22 500 salariés et plus de dix millions de clients selon les données présentées, Corteva compte parmi les grandes entreprises du secteur, aux côtés de Bayer et de Syngenta, qui ne sont pas d’origine américaine.

Dans les résultats du premier semestre 2024 cités, les ventes de produits de protection des cultures ont diminué, tandis que celles de semences ont progressé. Les prix, volumes, stocks et conditions concurrentielles peuvent contribuer à ces évolutions.

Source: Corteva

Le maïs et le soja constituent l’essentiel du chiffre d’affaires du segment semences. En particulier, le soja Enlist E3 de Corteva tolère trois herbicides : le 2,4-D choline, le glyphosate et le glufosinate. Dans sa présentation d’août 2024, Corteva prévoyait que la pénétration de cette technologie dépasserait 65 % du marché américain du soja en 2024, contre moins de 5 % en 2019.

Source: Corteva

Dans la protection des cultures, les herbicides représentaient plus de la moitié des ventes, le reste provenant principalement des insecticides et des fongicides.

Source: Corteva

Corteva a développé son activité autour de l’agriculture industrielle. Ces activités financent notamment son budget de recherche et développement.

L’entreprise travaille également sur plusieurs technologies susceptibles de transformer les pratiques agricoles :

Corteva étudie également la demande future de biocarburants à faibles émissions et de protéines spécialisées. Les estimations citées évaluent chacun de ces marchés potentiels à 10–30 milliards de dollars en 2035.

Source: Corteva

Corteva reste donc un acteur majeur de l’agriculture industrielle tout en investissant dans de nouvelles technologies. Ces initiatives montrent son adaptation à l’évolution des pratiques agricoles, dont les résultats commerciaux dépendront des développements techniques et du marché.

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Jonathan est un ancien chercheur en biochimie qui a travaillé dans l'analyse génétique et les essais cliniques. Il est maintenant analyste boursier et rédacteur financier, spécialisé dans l'innovation, les cycles de marché et la géopolitique dans sa publication 'The Eurasian Century'.