L'agriculture d'intérieur devrait voir son efficacité augmenter grâce aux intégrations d'IA

L'agriculture en intérieur, également connue sous le nom d'agriculture en environnement contrôlé, est exactement ce que son nom suggère : la pratique consistant à cultiver des cultures dans un environnement contrôlé, généralement à l'intérieur. 

L'agriculture intérieure mondiale est actuellement évaluée à 40.51 milliards de dollars, selon un rapport de Fact.MRet devrait dépasser les 118 milliards de dollars au cours de la prochaine décennie.

Dans ce type d’agriculture, des lumières artificielles et la technologie sont utilisées pour optimiser les conditions de croissance et augmenter les rendements des cultures.

« Il s’agit en grande partie des mêmes technologies que l’on retrouve dans un bâtiment pour le confort humain, mais mises au service des plantes. »

– Jennifer Amann, du Conseil américain pour une économie économe en énergie

En raison de la demande croissante d’aliments frais à haute valeur nutritionnelle, des efforts visant à atténuer les effets du changement climatique et de la nécessité d’obtenir des rendements plus élevés tout au long de l’année en utilisant un espace et une eau limités, l’intérêt pour la culture de plantes dans un espace clos a augmenté.

Après tout, l’agriculture intérieure offre un moyen économique, économe en ressources et durable sur le plan environnemental de cultiver des aliments.

De plus, il est possible de contrôler avec précision les facteurs environnementaux tels que l’humidité, la lumière, la température et les niveaux de nutriments afin d’augmenter la productivité et de relever les défis liés à l’agriculture traditionnelle.

Certaines des méthodes populaires utilisées dans l’agriculture intérieure comprennent hydroponique, aéroponie et aquaponique, qui ont repoussé les limites de ce qui peut être cultivé en intérieur. De plus, l'intégration de l'éclairage LED, de l'Internet des objets et de l'intelligence artificielle contribue à faire progresser le secteur. 

Par exemple, au Texas et aux États-Unis, l'entreprise de serres hydroponiques verticales Eden Green Technology contrôle chaque aspect de la vie des plantes dans son installation de 82,500 XNUMX m². On y trouve sept kilomètres de canalisations qui acheminent une eau riche en nutriments et pompent de l'air frais pour créer un microclimat idéal pour les laitues, vendues ensuite à Walmart. L'installation utilise des éclairages LED, qui utilisent des algorithmes programmés pour fournir la quantité de lumière adéquate, en plus de la lumière naturelle, ce qui la rend « assez indépendante de l'environnement extérieur ».

L’utilisation de la technologie dans l’agriculture est en hausse grâce à sa capacité à réduire les coûts, à augmenter la production agricole et à améliorer l’efficacité. 

L'utilisation du big data, de l'IoT, robotique, et l'IA est particulièrement utile pour automatiser les opérations agricoles. Alors que le GPS et les capteurs utilisent une approche basée sur les données pour optimiser la production agricole, les drones aident à l'inspection des champs et à la surveillance de la croissance des cultures et du bétail.

Utilisation de l'IA pour réduire la consommation d'énergie dans l'agriculture d'intérieur

L'agriculture en intérieur est une nouvelle façon de pratiquer l'agriculture, qui s'améliore grâce à l'utilisation de la technologie. Cependant, si les usines à plantes avec éclairage artificiel (PFAL) peuvent augmenter la production alimentaire par unité de surface, elles nécessitent des ressources telles que le dioxyde de carbone et l'énergie pour maintenir des conditions de croissance optimales des plantes. 

Ainsi, une nouvelle étude a utilisé une nouvelle technologie, l’IA, pour réduire la consommation d’énergie de l’agriculture en intérieur jusqu’à 25 %.

L’intégration de l’IA dans les usines végétales peut aider à réguler les systèmes d’éclairage et de climatisation, réduisant considérablement la consommation d’énergie dans les usines et économisant des ressources précieuses tout en amplifiant l’efficacité.

Ces usines à plantes sont de grandes fermes intérieures équipées d’un contrôle complet de la température et de l’éclairage. Selon Benjamin Decardi-Nelson, chercheur postdoctoral au laboratoire de Fengqi You en ingénierie des systèmes énergétiques à Cornell Engineering, si ces usines du monde entier utilisent l’IA, cela peut aider à « faciliter la photosynthèse, la transpiration et la respiration des cultures dans ces bâtiments ».

Il s’agit d’une avancée considérable qui pourrait potentiellement contribuer à répondre à la demande alimentaire croissante du monde à mesure que la population augmente. La population mondiale est actuellement de 8.2 milliards et, selon les projections des Nations Unies, elle atteindra 9.7 milliards d’ici 2050 et 11.2 milliards d’ici 2100. 

L'urbanisation et le changement climatique rendent nécessaire de travailler sur les systèmes de production alimentaire actuels et de les rendre plus efficaces afin qu'ils puissent répondre à la demande croissante. D'où l'intérêt de l'agriculture en intérieur, qui s'appuie sur la technologie pour créer des environnements contrôlés. Ce les rend moins vulnérables au changement climatique et à d’autres facteurs affectant l’agriculture traditionnelle.

Mais l'agriculture en intérieur n'est pas non plus sans défis. Selon You, les systèmes de contrôle environnemental actuels ne sont tout simplement pas assez intelligents. Ils sont énergivores et nécessitent une gestion rigoureuse des ressources pour être durables. 

La ventilation est une solution possible, mais si elle peut réduire la consommation d’énergie, elle affecte les niveaux de dioxyde de carbone et l’équilibre hydrique, ce qui complique la croissance des plantes. Dans ce cas, l’IA peut être d’une aide précieuse en gérant plusieurs complexités.

L’intelligence artificielle est déjà largement utilisée dans le secteur, qu’il s’agisse de prévoir les rendements à partir de données satellite, d’analyser diverses données (photos de terrain et satellite, météo et humidité du sol) ou d’identifier les problèmes de culture, de prévoir les schémas de maladies en analysant les plantes puis en recommandant des traitements ou de réduire l’utilisation de pesticides en indiquant uniquement les zones affectées. L’IA aide également les agriculteurs à optimiser l’utilisation des ressources et à négocier les prix des récoltes en évaluant les taux de rendement et les niveaux de qualité.

La dernière étude, quant à elle, a utilisé l’IA pour réduire la consommation d’énergie dans l’agriculture en intérieur. Selon Decardi-Nelson, la rationalisation des opérations à l’aide de l’IA pour réduire la consommation d’énergie peut rendre les fermes d’intérieur viables même dans les régions où les possibilités d’économie d’énergie sont limitées. Il a ajouté :

« En alignant stratégiquement la technologie du système de contrôle environnemental avec la biologie végétale, l'énergie peut être conservée grâce à la ventilation tout en minimisant le gaspillage de dioxyde de carbone et en maintenant des conditions de croissance idéales."

Un système intelligent pour rendre la production alimentaire durable

Publié dans Nature le 9 septembre, l’étude a utilisé l’apprentissage par renforcement profond et la modélisation informatique pour examiner les interactions entre les plantes et l’environnement.

Les chercheurs de l’université Cornell ont utilisé des techniques d’IA pour évaluer la laitue cultivée dans des installations agricoles intérieures dans dix endroits différents du monde avec des climats différents. Il s’agissait de huit sites répartis aux États-Unis, dont Ithaca (New York), Fargo (Dakota du Nord), Phoenix, Milwaukee, Seattle, Miami, Chicago et Los Angeles. Les deux autres sites étaient Dubaï, aux Émirats arabes unis, et Reykjavik, en Islande.

L'étude a révélé que l'IA peut considérablement améliorer les économies d'énergie dans les PFAL ainsi que soutenir une production alimentaire durable. L'IA a réalisé des économies d'énergie en optimisant les systèmes d'éclairage et de régulation climatique, ce qui a réduit la consommation d'énergie.

Dans les régions au climat plus frais qui utilisent actuellement des technologies non basées sur l'IA, l'introduction de l'IA réduit de 32.42 % l'énergie nécessaire pour produire un kilogramme de laitue en intérieur. Plus précisément, la consommation d'énergie passe de 9.5 kWh à 6.42 kWh par kilogramme de poids frais.

Dans les climats plus chauds, comme à Dubaï ou dans le sud des États-Unis, l’IA a réduit la consommation d’énergie de 22.28 %, la faisant passer de 10.5 kWh à 7.26 kWh par kilogramme de poids frais.

Selon l’étude, les températures extérieures comprises entre 0 et 25 degrés Celsius favorisent la réduction de la consommation d’énergie liée à la ventilation. Cependant, les économies d’énergie liées à la ventilation ont un impact négatif sur d’autres utilisations des ressources, comme l’utilisation du CO2. L’humidité extérieure, quant à elle, n’a pas de tendance ou d’effet clair sur la consommation d’énergie. 

L'étude a révélé qu'une ventilation élevée pendant la période d'obscurité, qui correspond à huit heures de simulation de nuit, et une ventilation faible pendant les périodes de lumière, qui correspond à seize heures de simulation de jour/lumière du soleil, offraient une solution économe en énergie pour des niveaux optimaux de CO2 intérieur pour la photosynthèse, d'oxygène pour la respiration et la croissance des plantes, et équilibraient d'autres besoins de ventilation.

« C’est un concept très similaire à celui des maisons intelligentes."

– Vous, codirecteur de l’Institut d’IA pour la science de l’Université Cornell et codirecteur de l’Institut Cornell pour l’agriculture numérique

Tout comme nous souhaitons être à l’aise dans notre maison tout en réduisant notre consommation d’énergie, les cultures le souhaitent également, a-t-il déclaré, notant que l’IA y contribue très bien. En utilisant l’IA pour optimiser l’éclairage artificiel et d’autres systèmes énergétiques, nous pouvons économiser sur les coûts.

« Ce travail se concentre sur un système intelligent pour rendre la production alimentaire optimale, durable et réduire l’empreinte carbone."

- Vous

L’équilibre entre la consommation d’énergie et la durabilité est essentiel à la rentabilité

La réduction de la consommation d'énergie est l'un des aspects les plus importants de la réussite de l'agriculture en intérieur. En raison de la consommation d'énergie plus importante que dans les serres traditionnelles, l'agriculture en intérieur représente un coût majeur, la foudre représentant ici la majorité de la consommation d'énergie. 

Les coûts élevés peuvent menacer la rentabilité de cette entreprise, ce qui rend la durabilité et la viabilité de l'agriculture verticale extrêmement difficiles. Sans compter que la hausse des coûts a tendance à être répercutée sur les consommateurs. Par conséquent, réduire la consommation d'énergie et, par conséquent, les coûts peut contribuer à alléger le fardeau financier. 

Dans ce contexte, de nombreuses recherches et développements continus dans le monde de l’agriculture intérieure visent à réduire ces coûts et à trouver des méthodes durables afin que les défis de la production alimentaire puissent être relevés efficacement.

Le mois dernier, des chercheurs de l’Université Ben Gourion du Néguev ont créé un système en circuit fermé pour produire plus de poissons et de légumes tout en utilisant moins d’énergie. Dans le cadre de la recherche sur les systèmes aquaponiques, ce nouveau système a formé une unité à déchets quasi nuls en traitant les déchets solides des poissons par digestion anaérobie et en récupérant de l’énergie et des nutriments dans le système.

Dirigé par le professeur Amit Gross, directeur de l'Institut Zuckerberg pour la recherche sur l'eau, le système a montré une productivité végétale 1.6 fois supérieure, une consommation d'eau 2.1 fois inférieure et une consommation d'énergie 16 % inférieure par kilogramme d'aliment par rapport aux systèmes conventionnels. 

Selon une étude, disposer d'une tonne de poisson, qui est une source de protéines de haute qualité avec une empreinte carbone bien plus faible, peut en fait permettre au système de fonctionner sans aucune énergie externe. De plus, en produisant des déchets négligeables et en séquestrant du carbone de manière significative, ce système a le potentiel d'être une unité autonome et durable.

« Nourrir les plus de 8 milliards d’habitants de la planète tout en réduisant les émissions de gaz à effet de serre nécessitera des technologies innovantes. Celles qui combinent deux fonctions en une seule sont évidemment préférables."

– Prof. Gross

Une étude distincte réalisée en juillet de cette année a permis de réduire la facture d’électricité des serres de près d’un quart en modifiant le programme d’éclairage artificiel.

Dans cette expérience d’un mois menée par des chercheurs de Skoltech, différentes variétés de laitue et d’endive (chicorée) ont été testées dans deux serres identiques. Toutes les conditions, à l’exception du régime d’éclairage, étaient les mêmes. Alors que les deux serres recevaient 16 heures de lumière par jour, une seule avait des heures d’obscurité réparties tout au long de la journée en fonction des heures où l’électricité était la plus chère, et cela « n’a pas eu d’effet mesurable sur la croissance des plantes ».

Entreprises impliquées dans l'avancement de l'agriculture d'intérieur

Examinons maintenant quelques entreprises qui repoussent les limites de la technologie agricole grâce à des solutions agricoles intérieures innovantes.

# 1. Village Farms International (VFF)

Cette entreprise est spécialisée dans l'agriculture d'intérieur, la culture de fruits et légumes et de cannabis dans des conditions contrôlées. L'entreprise cultive, commercialise et distribue des fruits et légumes de première qualité cultivés en serre en Amérique du Nord par l'intermédiaire de sa filiale à 100 % Village Farms Fresh.

Présent sur le marché depuis 1987, Village Farms possède actuellement 240 acres de serres en verre aux États-Unis et au Canada. Dans une récente interviewMike DeGiglio, président-directeur général, a évoqué l'accent mis par l'entreprise sur la conception de logiciels permettant de contrôler l'environnement intérieur de la serre. La majeure partie des fonds de l'entreprise est également consacrée à la création d'un climat de serre adapté à l'environnement extérieur. 

L’autre objectif est de mettre en place des technologies dans le domaine de l’énergie et de compléter le dioxyde de carbone. « Si nous pouvions réduire les coûts de l’énergie, nous serions beaucoup plus durables," a déclaré DeGiglio. Village Farms a donc investi dans FuelCell Energy, Quadrogen Power Systems et le Conseil national de recherches du Canada pour mettre sur pied un projet pilote de technologie de pile à combustible pour sa serre en Colombie-Britannique. 

Avec une capitalisation boursière de 110.61 millions, les actions de VFF se négocient actuellement à 0.99 $, en hausse de 30.09 % depuis le début de l'année. Son BPA (TTM) est de -0.45 et son PER (TTM) de -2.18. Pour le deuxième trimestre 2, la société rapporté une augmentation de 19 % d'une année sur l'autre des ventes consolidées à 92.1 millions de dollars, le segment des produits frais enregistrant une augmentation de 7 % et le segment du cannabis canadien de 45 %, tandis que le segment du cannabis américain a enregistré une baisse.

La perte nette s'est élevée à 23.5 millions de dollars, tandis que l'EBITDA ajusté a enregistré une perte de 3.6 millions de dollars et que le flux de trésorerie s'est amélioré à 5.7 millions de dollars au cours du trimestre. Cette année, la société a également déposé une offre de 200 millions de dollars, dont le produit sera utilisé pour le fonds de roulement et les besoins généraux de l'entreprise.

# 2. Groupe Hydrofarm Holdings (HYFM) 

Hydrofarm est un fournisseur d'équipements et de fournitures pour l'agriculture en environnement contrôlé (CEA) pour l'agriculture hydroponique et intérieure. Cela comprend les nutriments, l'éclairage, les plans pour optimiser ou faire évoluer votre exploitation commerciale, et bien plus encore.

Avec une capitalisation boursière de 31.26 millions, les actions HYFM se négocient actuellement à 0.68 $, en baisse de 25.89 % depuis le début de l'année. Son BPA (TTM) est de -1.55 et son PER (TTM) de -0.44. Pour le deuxième trimestre 2, la société rapporté une baisse de 13.1 % du chiffre d'affaires net à 54.8 millions de dollars. En conséquence, la perte nette a augmenté à 23.5 millions de dollars tandis que le bénéfice brut s'est établi à 10.9 millions de dollars et l'EBITDA ajusté à 1.7 million de dollars.

« Au deuxième trimestre, nous avons enregistré un EBITDA ajusté positif pour la quatrième fois au cours des cinq derniers trimestres, illustrant l'efficacité de notre plan de restructuration et des efforts de réduction des coûts qui y sont liés."

– Bill Toler, président et directeur général

Hydrofarm s'efforce actuellement de réaliser des économies de coûts en améliorant l'utilisation et la productivité de ses installations, tout en restant confiante dans ses opportunités de croissance. Hydrofarm détenait 30.3 millions de dollars en liquidités à la fin du trimestre et conservait une capacité d'emprunt de 20 millions de dollars. 

Conclusion

Aujourd’hui, nous vivons dans un monde confronté au problème de la croissance rapide de la population, de l’urbanisation, du changement climatique, de la dégradation des terres et de l’utilisation généralisée de pesticides et d’engrais, tandis que la demande des consommateurs pour des aliments riches en nutriments et ayant un impact environnemental minimal est en hausse. 

C’est pourquoi l’agriculture d’intérieur gagne en popularité. Elle est non seulement bien adaptée aux environnements urbains, mais elle consomme également moins d’eau, présente moins de risques professionnels et réduit l’impact environnemental. Avec ses nombreux avantages, l’agriculture d’intérieur offre une solution prometteuse aux défis de l’agriculture moderne. 

En tirant parti de la technologie pour créer des environnements contrôlés, l’agriculture intérieure contribue à répondre à la demande croissante d’aliments frais, cultivés localement et nutritifs tout en répondant aux préoccupations en matière de durabilité.

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