Construire un écosystème où les plantes et l’innovation prospèrent

À l’Université technique de l’Ontario, une équipe met au point une installation agricole à environnement contrôlé, économe en énergie, qui sera plus performante que les serres traditionnelles pour la production de fraises, en particulier pendant les mois d’hiver au Canada. Ils seront équipés d’un système de surveillance intelligent et autonome pour contrôler la santé et la croissance, ce qui déclenchera des interventions précoces si les plantes commencent à s’affaiblir.

Plan de projet de la ferme Brilliant

L’émergence de l’agriculture en environnement contrôlé (AEC) a offert une myriade de nouvelles opportunités aux producteurs – avec quelques obstacles importants. Les installations intérieures permettent d’étendre la période de végétation aux mois les plus sombres et les plus froids, ce qui augmente la productivité et peut réduire la dépendance à l’égard des importations de denrées alimentaires dans les climats plus froids. Cependant, l’exploitation d’environnements contrôlés nécessite des compétences particulières, ce qui augmente les coûts de main-d’œuvre, et les besoins en énergie sont élevés, en particulier dans les régions septentrionales.

Une équipe dirigée par l’Ontario Tech University met au point une installation agricole à environnement contrôlé économe en énergie (EE-CEAF) capable de relever ces défis tout en surpassant les serres traditionnelles dans la production de fraises, à grande échelle et en prolongeant la saison. “Nous allons fournir des produits agricoles abordables et montrer ce que l’innovation peut faire”, explique Osman Hamid, qui a réuni l’équipe. “Une fois que nous aurons résolu le problème de l’efficacité énergétique et de la main-d’œuvre, tout ira de la ferme à la table en très peu de temps.

“Nous allons montrer ce que l’innovation peut faire”.

Directeur fondateur de la créativité et de l’entrepreneuriat à l’université Ontario Tech, M. Hamid dirige Brilliant Catalyst, l’incubateur de l’université pour l’innovation et l’entrepreneuriat. Ses programmes soutiennent les jeunes entreprises fondées par des étudiants, des anciens étudiants et des professeurs de l’université, notamment les partenaires du projet Turnkey Aquaponics et Moduleaf Technologies. Il s’agit de solutions canadiennes émanant de fondateurs et d’innovateurs canadiens. “J’ai le privilège de pouvoir observer toutes ces idées créatives et l’esprit d’entreprise qui émanent d’une communauté plus large”, déclare le Dr Hamid. “Le défi de l’innovation locale correspond à ce que nous voulions faire lorsque nous avons créé cet écosystème.

Située à Willowtree Farm à Port Perry, en Ontario, l’installation EE-CEAF est une serre thermiquement améliorée avec 350 m2 d’espace de culture dédié. Il sera testé et optimisé par des chercheurs possédant un large éventail de compétences, allant de l’intelligence artificielle à l’ingénierie des systèmes aérospatiaux. Selon le Dr Hamid, “l’agriculture traditionnelle aura toujours sa place parce qu’elle est la plus proche de la terre. Avec la technologie, les choses peuvent devenir plus compétitives : les produits sont plus accessibles à des coûts abordables. Cela ouvre des portes à des gens qui n’auraient peut-être pas envisagé l’agriculture comme une profession”. Alex McKay, copropriétaire de Willowtree Farm et agriculteur de deuxième génération, abonde dans le même sens : “La nouvelle génération ne voit pas les nouvelles technologies comme une menace, mais comme un moyen de faire progresser son héritage. C’est ce qui est passionnant. Pouvoir travailler avec de nouveaux partenaires et développer nos réseaux”.

“Le défi de l’innovation locale correspond à ce que nous voulions faire lorsque nous avons créé cet écosystème.

Les technologies complémentaires de l’installation comprennent un système combiné de refroidissement, de chaleur et d’électricité (CCHP), un système de déshumification de la chaleur résiduelle (WHDS) et un système de surveillance intelligent et autonome (AIMS). Le CCHP utilise des déchets organiques pour produire de la chaleur et de l’électricité. La chaleur peut réchauffer l’espace de culture ou alimenter une pompe à chaleur pour refroidir l’espace de culture. Le CCHP recyclera également le dioxyde de carbone et la nourriture vers les plantes. Le système de déshumidification fonctionne à partir de la chaleur perdue des lumières artificielles, ce qui permet de déshumidifier l’air. Enfin, si une plante commence à s’étioler, l’AIMS, qui surveille sa santé et sa croissance, déclenche des interventions précoces.

“Le fait de disposer de solutions intégrées constitue un véritable avantage concurrentiel”, déclare le Dr Hamid. “Ce qui est peut-être le plus intéressant dans ce projet, c’est la possibilité d’échouer rapidement, d’apprendre rapidement et de réparer rapidement. Je sais que cela peut paraître bizarre de s’enthousiasmer pour l’échec, mais je pense que le processus sera plus que rapide, il sera hypersonique”.

Collaborateurs

  • Glenn Harvel, Université technique de l’Ontario
  • Connor Loughlean, Université technique de l’Ontario
  • Qusay Mahmoud, Université technique de l’Ontario
  • Alexander McKay, ferme de Willowtree
  • Craig Robinson, Turnkey Aquaponics Inc.
  • Jaho Seo, Université technique de l’Ontario
  • Tony Veneziano, Turnkey Aquaponics Inc.
  • Nicholas Varas, Moduleaf Technologies
  • Michael Veneziano, Turnkey Aquaponics Inc.

L’aéroponie est une variante de l’hydroponie classique.

Cette équipe basée à Québec développe un dispositif aéroponique avancé incorporant les carrousels rotatifs de CycloFields qui font tourner les plantes autour de lumières LED fixes et de brouillards d’eau. Cette approche “VertBerry” durable promet d’améliorer considérablement l’efficacité du contrôle du climat et de l’utilisation de la lumière dans la production de toutes sortes de fruits et légumes, ainsi que leur qualité.

VertBerry : Preuve de concept d’un système aéroponique intégré pour la culture de baies en intérieur

“La vision d’ensemble est importante pour nous”, explique Martine Dorais, professeure en phytologie et chercheuse au Centre de recherche et d’innovation sur les végétaux de l’Université Laval. “Nous allons montrer au consommateur que si la culture en intérieur est bien faite, la qualité sera au rendez-vous.

M. Dorais s’est associé à un collaborateur de longue date, Steeve Pepin, professeur de physiologie végétale environnementale à l’Université Laval, et à un partenaire de l’industrie, CycloFields Indoor Farming Technology, pour mettre au point un système intégré de production de fraises par aéroponie pour des récoltes tout au long de l’année. L’aéroponie est une variante de la culture hydroponique classique, où les racines sont immergées dans l’eau, qui consiste à suspendre les plantes et à pulvériser des nutriments sur leurs racines. Le système “VertBerry” de l’équipe améliore cette méthode en suspendant des plants de fraises sur des carrousels rotatifs CycloFields qui glissent le long de rails aériens tandis que des arroseurs arrosent leurs racines pendantes à intervalles réguliers. Les plantes s’articulent autour de lampes LED à longueur d’onde et intensité variables et d’un système CVC bien conçu, qui produit un microclimat plus uniforme et, par conséquent, des fruits de meilleure qualité. Les murs de culture peuvent être facilement déplacés dans un espace central pour la récolte, le nettoyage, l’ensemencement et la transplantation.

Le système sans pesticides s’est déjà avéré efficace pour les légumes à feuilles. “Les plantes poussent beaucoup plus vite que dans les systèmes hydroponiques”, explique l’ingénieur chimiste Éric Deschambault, président de CycloFields, qui a cofondé l’entreprise avec son fils Antoine au début de Covid. “On rejette moins de déchets et on peut empiler les plantes plus haut.

L’équipe de Laval, ainsi que l’agronome de CycloFields, Benido Claude Davy Belem, étudieront les conditions optimales de croissance des plantes, en s’appuyant sur l’expertise en bioclimatologie de M. Pepin et sur les décennies de recherche de M. Dorais dans le domaine des systèmes de culture durables. Plusieurs variétés de fraises feront l’objet d’essais visant à perfectionner l’éclairage, l’irrigation, les biostimulants et les températures. En utilisant des semences F1 très performantes (semences de première génération issues de la pollinisation croisée de deux plantes parentales différentes), l’équipe optimisera également les caractéristiques des plantes, telles que les taux de germination, la photosynthèse, la répartition du carbone, le rendement des fruits et la qualité nutritionnelle. Le développement des racines et la productivité des plants de framboises et de myrtilles en conditions aéroponiques seront également étudiés.

L’opération utilisera des lampes LED de précision et un système de déshumidification économe en énergie afin de minimiser la consommation d’énergie. L’aéroponie permet d’utiliser un minimum d’eau et d’engrais pour cultiver les baies sans pesticides. Tous ces aspects, ainsi que l’utilisation d’énergies vertes, permettront au projet de s’inscrire dans une démarche de développement durable. “Dans l’agriculture, l’accent était mis sur la productivité, puis sur la qualité”, explique le Dr Dorais. “Désormais, il s’agit également de l’empreinte environnementale de notre système. Nous devons parvenir à la neutralité carbone ou à un niveau proche de zéro”.

“Si nous sommes capables de faire plus, nous pouvons faire moins.

M. Deschambault note que l’apprentissage de la culture durable des fraises en intérieur permettra de développer des outils qui pourront être appliqués à toute une série de cultures, dont beaucoup sont moins exigeantes. “Mon père m’a toujours dit que si l’on est capable de faire plus, on est capable de faire moins”, explique M. Deschambault. “Les fraises sont si complexes que si nous parvenons à relever ce défi, nous pourrons faire beaucoup de choses nouvelles.

Collaborateurs

  • Éric Deschambault, ingénieur, CycloFields Indoor Farming Technology Inc.
  • Benido Claude Davy Belem, agr. MSc, CycloFields Indoor Farming Technology Inc.
  • Antoine Deschambault, CycloFields Indoor Farming Technology Inc.
  • Christian Desjardins, CycloFields Indoor Farming Technology Inc.
  • Vincent Fortin-Coderre, CycloFields Indoor Farming Technology Inc.
  • Thi Thuy An Nguyen, PhD, Université Laval

Agriculture artificielle : numérisation de la relation entre la serre et les plantes qui s’y trouvent.

L’intelligence artificielle est sur le point de transformer pratiquement tous les secteurs, et l’horticulture n’échappe pas à la règle. Cette équipe est hébergée à l’université de Guelph, un ensemble de sagesse académique et d’innovation technologique, et a développé un “modèle jumeau numérique”, un système agricole autonome alimenté par l’IA qui révolutionnera la culture des baies dans des environnements contrôlés, faisant de la production hors saison une réalité durable.

Système autonome d’environnement contrôlé pour la production de baies tout au long de l’année

À une époque où les pratiques durables et l’innovation technologique se rejoignent, une alliance novatrice entre l’université de Guelph, Agriculture et Agroalimentaire Canada et Koidra établit la norme d’or en matière de production durable de baies. Leur objectif est de révolutionner la culture des baies dans des environnements contrôlés, en faisant de la production hors saison une réalité durable.

Cette collaboration, qui allie sagesse académique et innovation technologique, a donné vie au “modèle de jumeau numérique”. Plus qu’un outil de collecte de données, ce modèle saisit en temps réel les nuances de l’environnement et des plantes de la serre, la transformant en un écosystème dynamique piloté par l’IA. Il ajuste avec précision des paramètres tels que la lumière, la température et les émissions de CO2 niveaux avec une précision et une rapidité sans précédent, garantissant des conditions de croissance optimales. Youbin Zheng, professeur à l’université de Guelph en sciences de l’environnement, nous éclaire sur ce processus complexe : “L’exploitation d’une serre est comme l’orchestration d’une symphonie ; chaque élément doit s’harmoniser. Et avec les baies, les enjeux sont plus importants. Mais grâce à notre expertise commune, nous créons un environnement intuitif et économe en ressources pour la culture des baies”.

Le “jumeau numérique” élimine les incertitudes liées au contrôle de la santé des plantes grâce à des données en temps réel provenant de biocapteurs sophistiqués. Toutes les cinq minutes, le système met à jour les données et y répond en ajustant des variables telles que la température et la concentration de dioxyde de carbone – une fréquence qui dépasse la capacité d’un cultivateur humain moyen. Il intègre et connecte également le matériel et les logiciels que de nombreux producteurs utilisent déjà, centralisant les informations et les contrôles pour une plus grande efficacité.

“Grâce à l’IA, nous ne cherchons pas à remplacer les agriculteurs, mais à élever leur potentiel à des niveaux inégalés”. Dr. Ken Tran, Koidra

Leurs efforts combinés ont été tout à fait remarquables. En 2018, Ken Tran, de Koidra, et Xiuming Hao, d’Agriculture et Agroalimentaire Canada, ont remporté une victoire dans le cadre d’un concours de serres autonomes axé sur les concombres. Cette victoire a été doublement douce, puisqu’elle a permis d’établir un record de rendement inégalé et d’obtenir les meilleurs résultats en matière de développement durable pour tous les paramètres clés : l’efficacité énergétique, l’efficacité de l’eau et l’efficacité en matière deCO2.

En 2022, Koidra a récidivé. Un autre défi, cette fois-ci sur la laitue, et une autre victoire – dépassant de 27 % les producteurs experts en termes de bénéfices, tout en conservant des scores de durabilité impeccables.

Il ne s’agit pas seulement d’accolades et de résultats académiques : il s’agit d’un impact sur le monde réel. Lors de récents essais commerciaux, la technologie de Koidra a changé la donne, augmentant les rendements des aubergines et des mini-concombres biologiques de 27 % et 20 % respectivement. Un témoignage de l’évolutivité et de l’adaptabilité de la technologie.

“Nous sommes confrontés à un changement climatique, à des conditions météorologiques plus extrêmes, à des sécheresses et à une augmentation du nombre de personnes à nourrir sur la terre”, explique le Dr Hao. “Nous pouvons produire beaucoup plus de nourriture par unité de surface. Nous pouvons cultiver dans le désert, près du pôle Nord, dans des communautés isolées, tant que nous continuons à développer des systèmes d’environnement contrôlé. Et nous pouvons améliorer la sécurité et la qualité de l’alimentation”.

Les progrès réalisés grâce à cette collaboration ne sont pas seulement des étapes vers la culture durable des baies, ils sont des pas de géant pour l’avenir de l’agriculture.

Collaborateurs

  • Fadi Al-Daoud, Ministère de l’agriculture, de l’alimentation et des affaires rurales de l’Ontario
  • Adam Dale, Université de Guelph
  • Jason Lanoue, Agriculture et Agroalimentaire Canada
  • Kenneth Tran, Koidra Inc.
  • Ketut Putra, Koidra Inc.
  • Yun Kong, Université de Guelph
  • David Llewellyn, Université de Guelph

Une technologie de serre pionnière pour nourrir les communautés.

AgriTech North s’est associé au Collège Boréal et au Rural Agri-Innovation Network pour contribuer à la création d’un système de production d’aliments frais évolutif qui soit à la fois économiquement viable et durable pour les producteurs du Nord, en particulier dans les communautés éloignées et autochtones. Cet espace de culture unique au Canada est soutenu par une technologie de gestion thermique et un appareil de récolte thermique avancé.

Réaliser une production durable et commercialement viable de fraises de serre dans des climats extrêmes grâce à des infrastructures, des équipements et des méthodes intégrés et innovants

À Dryden, en Ontario, à mi-chemin entre Winnipeg et Thunder Bay, une ferme verticale produit deux produits improbables pour un climat subarctique : des fraises hors saison et de la chaleur.

L’exploitant de la ferme, AgriTech North, s’est joint à une équipe de recherche formée par Sabine Bouchard, gestionnaire de la recherche et de l’innovation au Collège Boréal, pour aider à créer un espace de culture unique au Canada grâce à une technologie de gestion thermique. Leur objectif est de mettre en place un système de production de produits frais évolutif qui soit à la fois économiquement viable et durable pour les producteurs du Nord, en particulier dans les communautés isolées et autochtones.

“Les technologies d’enveloppe des serres n’ont pas changé depuis plus de cinquante ans”, explique Benjamin Feagin, directeur général d’AgriTech North, en référence aux composants physiques qui séparent l’intérieur et l’extérieur d’un bâtiment. “Je connaissais les structures gonflables, comme le BC Place à Vancouver, et j’ai commencé à réfléchir à leurs performances par rapport à l’espace occupé. J’ai découvert qu’elles étaient nettement plus performantes que les technologies existantes”.

Cette révélation a suscité le développement d’une serre gonflable en éthylène tétrafluoroéthylène (ETFE), un plastique à base de fluor qui résiste à la corrosion et aux températures extrêmes. “L’ETFE a également une transmission lumineuse élevée, ce qui peut réduire le besoin d’éclairage artificiel”, explique David Thompson, directeur du Rural Agri-Innovation Network à l’université de Sault Ste. Centre d’innovation Marie. “Cela permet de réaliser des économies d’énergie et de réduire l’empreinte carbone.

À l’intérieur de la serre, une ferme verticale conçue par Smart Indoor Farming Solutions utilisera un éclairage programmable refroidi à l’eau et un système de recirculation hydroponique qui utilise 95 % d’eau en moins et 60 % d’engrais en moins par rapport à la production en plein champ. Les ravageurs seront contrôlés grâce à la technologie des abeilles vectrices développée par le Collège Boréal. “Les abeilles vivent dans une ruche-boîte”, explique Sabine Bouchard. “Lorsqu’ils sortent, ils passent par un distributeur contenant un pesticide doux qui n’affecte pas les abeilles, et l’apportent dans des zones de la plante où un pesticide ne peut normalement pas atteindre”.

Même par temps glacial, les fermes verticales ont besoin de systèmes de refroidissement pour éviter la surchauffe de leur environnement intérieur. Le système de trigénération solaire de la serre, qui contrôle l’alimentation électrique, le refroidissement et le chauffage, réduira et recyclera la chaleur grâce à la récupération thermique. “Nous combinons une ferme verticale qui produit beaucoup trop de chaleur et déversons cette chaleur dans un environnement, comme une serre, qui en a besoin”, explique M. Feagin. “C’est la force de la combinaison de plusieurs technologies de croissance.

“Il s’agit de la souveraineté alimentaire régionale.

“Afin de rentabiliser les services fournis aux communautés indigènes situées à l’extrémité de la chaîne de distribution, toutes les communautés intermédiaires seront également desservies”, explique M. Feagin. “Cela permet de partager la charge de la distribution avec de nombreuses communautés, de sorte qu’il ne s’agit pas seulement de souveraineté alimentaire indigène, mais aussi de souveraineté alimentaire régionale.

Collaborateurs

  • Benjamin Feagin, AgriTech North
  • Kerri Howarth, AgriTech North
  • Jean Pierre Kapongo, Collège Boréal
  • Sylvaine Beaulieu, Collège Boréal
  • Stephane Lanteigne, Smart Indoor Farming Solutions/Truly Northern
  • Daniel Leduc, Collège Boréal
  • Lauren Moran, Sault Ste. Centre d’innovation Marie
  • David Thompson, Sault Ste. Centre d’innovation Marie

L’énergie renouvelable pour les framboises toute l’année.

Des scientifiques de l’Université Bishop’s et de l’Université de Sherbrooke cherchent à réduire l’empreinte carbone de la production de fruits en développant des énergies renouvelables sur place. Des serres solaires passives révolutionnaires s’attaqueront aux supports de croissance, à la consommation d’énergie et à la gestion de l’eau, tout en favorisant une approche “fleur sur commande”.

CANberries : Production de baies canadiennes tout au long de l’année

Si les serres traditionnelles permettent d’allonger la période de végétation, elles peuvent également être gourmandes en électricité, une énergie qui peut être fournie par des combustibles fossiles.

Des scientifiques de l’Université Bishop’s et de l’Université de Sherbrooke cherchent à réduire l’empreinte carbone de la production fruitière en développant une énergie renouvelable sur place pour les serres locales. Dirigée par le Dr Mirella Aoun, l’équipe s’associe à Berger, leader mondial dans la production de substrats de culture de première qualité, aux Productions Horticoles Demers et aux producteurs agricoles Pouliot, une entreprise familiale québécoise, pour cultiver des framboises tout au long de l’année. “À l’avenir, nous pourrions être en mesure de produire des fruits biologiques hors saison”, explique le Dr Aoun. “C’est du jamais vu pour les framboises et les serres.

Le prototype de pointe de l’équipe entreprendra plusieurs cycles de production pendant la saison morte en utilisant différentes variétés de framboises. “La percée la plus importante serait la production à l’automne”, déclare le Dr Aoun. “Personne ne l’a encore fait en raison des défis technologiques. En particulier, la lumière du soleil à l’automne n’est pas suffisante”.

“Lorsque nous aurons réussi et que nous aurons fait une percée, cela signifiera que les Canadiens auront accès à des fruits produits localement, en dehors de la saison. Ils n’auront plus à compter sur les importations. Les consommateurs auront accès à des produits locaux nutritifs, cultivés selon le processus le plus durable possible.

La conception de la serre solaire passive CANberries maximise l’utilisation de la lumière et de la chaleur naturelles disponibles, mais ce que la nature ne peut pas fournir est complété par des technologies agrivoltaïques et aérogéothermiques. Les cultures sont cultivées tandis qu’un système photovoltaïque intégré contribue à alimenter l’éclairage artificiel, l’irrigation et les systèmes de refroidissement de la serre. Les panneaux peuvent être ouverts pour laisser entrer la lumière naturelle ou fermés pour donner de l’ombre. “Une serre d’hiver peut être utilisée dans n’importe quelle ferme”, explique le Dr Aoun. “Cependant, nous intégrons ces technologies d’énergie alternative, ce qui nous permet d’évoluer vers une plus grande durabilité”.

Les autres méthodes de préservation des ressources du projet comprennent la collecte de l’eau de pluie et de l’évaporation, ainsi que le traitement et le stockage de l’eau à l’énergie solaire lors de la phase de mise à l’échelle, ce qui permet d’étendre les propriétés de conception circulaire de la serre. Cette circularité est un moyen de garder les choses aussi naturelles et écologiques que possible.

L’agroéconomiste de l’équipe recueillera des données économiques afin de déterminer comment ces pratiques de culture durables et respectueuses de l’environnement peuvent être adaptées pour soutenir au mieux les producteurs, les communautés agricoles et les entrepreneurs. Pour réussir, il faut que les Canadiens soient à la pointe de cette technologie agricole, qu’ils créent des emplois et qu’ils mettent en lumière la nécessité d’une collaboration intersectorielle à l’avenir pour les étudiants et les entrepreneurs. “Il n’est pas encore possible d’atteindre une productivité commerciale au mètre carré pour les framboises”, explique le Dr Aoun. “Nous trouvons le meilleur scénario pour la mise à l’échelle, non seulement au niveau technologique, mais aussi au niveau économique.

Collaborateurs

  • Leyla Amiri, Université de Sherbrooke
  • Darren Bardati, Université Bishop’s
  • Andréane Gravel, Les Productions Horticoles Demers
  • Joey Boudreault, Ferme Onésime Pouliot
  • Stéphanie Forcier, Association des producteurs de fraises et framboises du Québec (APFFQ)
  • Izmir Hernandez, Réseau D’expertise en Innovation Agricole
  • Jane Morrison, Université Bishop’s
  • Sylvain Nicolay, Université de Sherbrooke

Des serres à l’épreuve du temps pour la prochaine génération.

Des chercheurs de l’université polytechnique de Kwantlen travaillent sur un système de serre avancé qui s’appuie sur des robots pilotés par l’intelligence artificielle pour réduire à la fois le coût et l’utilisation des pesticides dans la production de fraises et de mûres. Les technologies de pointe telles que les lasers et autres capteurs optiques avancés seront également largement utilisées pour gérer les maladies et traiter les biostimulants.

Production de baies sous serre neutre en carbone et sans pesticides pour le Canada

Les producteurs utilisent des serres depuis des siècles pour protéger les plantes des conditions climatiques extrêmes. Aujourd’hui, une équipe de chercheurs universitaires et de partenaires industriels cherche à équiper les serres existantes de technologies de pointe, allant d’un système robotisé de lutte contre les ravageurs au stockage d’énergie neutre en carbone. “Nous développons des ressources indigènes pour remplacer les produits chimiques dans les serres”, explique Deborah Henderson, chef de projet, directrice de l’Institut pour l’horticulture durable de l’Université polytechnique de Kwantlen (KPU) et titulaire de la chaire d’innovation régionale d’Innovate BC. “Mais cela va bien au-delà. Nous travaillons avec tout ce qui peut rendre l’agriculture plus durable”.

L’équipe comprend des chercheurs de la KPU, de l’université Simon Fraser (SFU), ainsi que plusieurs PME de l’agrotechnologie et Star Produce, l’un des plus grands producteurs de fruits et légumes du Canada. Leur détermination à produire des fraises et des mûres de haute qualité en dehors de la saison s’accompagne d’un engagement à utiliser des stratégies rentables à faible empreinte carbone. “Lorsque nous avons conçu notre serre de recherche, elle comprenait un chauffage géothermique. J’ai dit que si ce n’était pas une serre géothermique, cela ne m’intéressait pas”, se souvient le Dr Henderson. “Il doit s’agir d’un endroit où nous pouvons soutenir le travail sur l’énergie.

“Cela me donne de l’espoir.

Majid Bahrami, professeur d’ingénierie des systèmes mécatroniques à la SFU, développe un système de stockage de l’énergie thermique et de pompage de la chaleur qui fonctionne à partir de la chaleur résiduelle produite par la serre. Le chauffage et la climatisation qu’il fournit seront gérés par un système de contrôle climatique conçu par Argus Control Systems qui intégrera les données de surveillance du microclimat afin d’obtenir des conditions de croissance optimales. À cela s’ajoute un système d’éclairage dynamique conçu par Sollum Technologies, qui peut faire fonctionner chaque luminaire séparément et émettre n’importe quelle longueur d’onde, y compris le rouge profond. “Vous pourriez avoir un lever de soleil à cinq ou six heures du matin”, explique le Dr Henderson. “Il tient compte de la lumière du soleil et n’ajoute pas plus que nécessaire, ce qui lui permet d’être très efficace sur le plan énergétique.

Un robot à lumière UV d’Alta Stream Energy supprimera l’oïdium, tandis que les technologies robotiques créées par Ecoation Innovative Solutions utiliseront des caméras, des enregistrements visuels et la géolocalisation pour détecter d’autres menaces pour la santé des plantes. Grâce à l’intelligence artificielle, le système peut reconnaître les problèmes de ravageurs et de maladies plusieurs jours avant l’œil humain et déclencher des recommandations de biocontrôle : des micro-organismes qui ciblent ou surpassent les pathogènes et les ravageurs, ou des insectes prédateurs qui mangent les tétranyques.

Le projet s’attaquera également aux pénuries de main-d’œuvre dans l’agriculture en combinant des technologies permettant d’économiser de la main-d’œuvre et le renforcement des capacités de la prochaine génération de cultivateurs, en particulier dans les communautés isolées et autochtones. “À mesure que l’agriculture devient plus technique, elle attire les jeunes”, explique le Dr Henderson. “Je travaille dans une université où j’ai le privilège de voir la détermination des jeunes et les innovations qui entrent dans mon bureau. Cela me donne de l’espoir.

Collaborateurs

  • AltaStream Energy
  • Bio-nomique appliquée
  • Systèmes de contrôle Argus
  • Solutions innovantes d’Ecoation
  • Li Ma, Université polytechnique de Kwantlen
  • Claire McCague, Université Simon Fraser
  • Qiano Biosciences
  • Andres Torres, Université polytechnique de Kwantlen
  • Sollum Technologies
  • Star Produce
  • Vivent Sa

Augmenter la productivité et la puissance des aliments en optimisant l’utilisation du soleil.

Ce projet tourne véritablement autour du soleil. Un expert en énergie solaire de l’université Western applique une technologie photovoltaïque brevetée afin d’optimiser l’utilisation de l’énergie solaire pour soutenir la production de différentes variétés de baies à l’intérieur et à l’extérieur. Modulaire et évolutif, le système de production peut être adapté aux conditions de croissance dans tout le Canada, y compris dans le nord, et pourrait à terme produire suffisamment d’énergie pour alimenter bien plus que des exploitations agricoles.

Agrotunnel Agrivoltaïque hybride pour une alimentation durable

Université de l’Ouest sont en train de mettre au point une extraordinaire combinaison d’avancées technologiques qui pourrait débloquer une quantité incroyable de potentiel inexploité dans les fermes canadiennes. En collaboration avec des partenaires privés, l’équipe associe une ferme verticale intérieure à une ferme extérieure protégée pour créer un système de culture à faible émission de carbone qui prolongera la saison de croissance de plusieurs types de baies. Cette approche à double environnement pourrait même un jour produire de l’énergie à des fins non agricoles et être reliée à des points de vente au détail pour assurer un approvisionnement alimentaire à zéro kilomètre. C’est vrai.

La clé de l’augmentation de la productivité dans les espaces de culture intérieurs et extérieurs est l’agrivoltaïque – des panneaux solaires spécialisés qui permettent la transmission de la lumière naturelle aux plantes situées en dessous tout en produisant de l’énergie électrique – afin de transformer l’énergie solaire en électricité sur les terres agricoles. “Cela pourrait être extrêmement bénéfique”, déclare Joshua Pearce, titulaire de la chaire John M. Thompson sur les technologies de l’information et l’innovation à l’université Western, où il occupe des postes à la Ivey Business School et au département d’ingénierie électrique et informatique.

“Un petit pourcentage des terres agricoles du Canada transformées en systèmes photovoltaïques pourrait couvrir tous nos besoins en électricité.

Cinq types de baies pousseront en plein air sous des panneaux photovoltaïques réglables, où les plantes seront protégées des conditions météorologiques extrêmes et nécessiteront moins d’eau que les cultures conventionnelles. L’énergie collectée par les panneaux alimentera les lumières, les pompes à eau et les pompes à chaleur de la ferme verticale intérieure, réduisant ainsi la demande et les coûts énergétiques.

La ferme verticale sera installée dans un agrotunnel fourni par Food Security Structures Canada, une entreprise métisse de culture en milieu contrôlé. L’agrotunnel est une chambre entièrement scellée, fabriquée à partir d’un polymère léger renforcé de fibres, qui peut être installée au-dessus du sol ou enterrée pour évoquer les maisons de hobbit imaginaires de J.R.R. Tolkien lorsqu’elles sont recouvertes de terre et de végétation. À l’intérieur, les myrtilles et les fraises seront plantées sur des murs de culture, tandis que les framboises, les mûres et les cerises de terre seront cultivées dans des bacs le long des rangées horizontales. “La densité est folle”, dit le Dr Pearce. “C’est comme entrer dans une bibliothèque où chaque rangée de livres est composée de fraises.

Le système aéroponique vertical hybride utilise des gobelets de tourbe et un milieu de coco-coir qui résistent aux parasites sans utiliser de produits chimiques, ainsi que des lampes LED à haute efficacité et à spectre optimisé. La santé des plantes sera surveillée par des systèmes open-source de vision par ordinateur, d’apprentissage automatique et d’intelligence artificielle conçus dans le laboratoire Free Appropriate Sustainability Technology(FAST) en collaboration avec l’ingénieur électricien Soodeh Nikan. Raymond Thomas, titulaire de la chaire de recherche occidentale du département de biologie et directeur scientifique du centre expérimental sur le changement climatique du Biotron, étudiera le profil nutritionnel des baies afin de déterminer comment les méthodes de culture influencent la qualité des aliments.

Modulaire et évolutif, le système de production peut être adapté aux conditions de croissance dans tout le Canada, y compris dans le Nord, et pourrait à terme produire suffisamment d’énergie pour alimenter bien plus que des exploitations agricoles. “C’est un géant”, déclare M. Pearce, se souvenant de ses premières recherches sur le potentiel de l’agrivoltaïque en Amérique du Nord. On s’est dit : “Les gars, c’est ça. C’est ce que nous devrions faire”.

Collaborateurs

  • Shawna Ferguson, Université de l’Ouest
  • Janice Kelsey, SolarCities
  • Kim Parker, Structures de sécurité alimentaire Canada
  • Tabatha Siu, Vertical Green
  • Jody Spangler, Adragone Aeroponics
  • Greg Whiteside, Structures de sécurité alimentaire Canada

Des fermes verticales turbocompressées et des microbiomes végétaux sur mesure.

Cette équipe basée à l’Université d’Ottawa cherche à produire des “baies du Nord”, qui peuvent être cultivées à tout moment et partout au Canada. La clé de l’approche “de la racine à la pousse” est une plate-forme d’exploitation verticale brevetée, dopée par l’utilisation de microbes génétiquement modifiés et d’un dispositif de microcapture et d’utilisation du dioxyde de carbone.

Baies du Grand Nord : Souveraineté alimentaire grâce à des innovations en matière d’additifs avec une touche canadienne

“Ce que j’aime vraiment, ce sont les plantes et les microbes, et étudier comment ils interagissent les uns avec les autres, c’est époustouflant”, déclare Allyson MacLean à propos de sa passion pour le monde microbien.

Les interactions symbiotiques entre les plantes et les microbes – bactéries et champignons – ont été le principal centre d’intérêt du laboratoire de symbiose du Dr MacLean à l’Université d’Ottawa, créant un ensemble de recherches que le laboratoire exploite pour faire progresser la biotechnologie. “J’essaie d’exploiter ces connaissances d’une manière qui profite aux agriculteurs et à l’industrie”, dit-elle, “il ne s’agit donc pas seulement d’apprendre, mais aussi de mettre les choses en pratique”.

Le projet “True North Berries” du Dr MacLean adopte une approche holistique, de la racine à la pousse, pour cultiver les fraises en faisant progresser le fonctionnement de chaque partie de la plante. En commençant par les racines, les microbes génétiquement modifiés favorisent la croissance des plantes et leur résistance à la température, ce qui constitue un moyen rentable d’accroître la productivité. Marina Cvetkovska, collègue et biologiste à l’Université d’Ottawa, experte en photosynthèse, aidera à optimiser ce processus dans les feuilles, augmentant ainsi la résistance des plantes dans des conditions de croissance stressantes. Patrick Dumond, de la Faculté d’ingénierie, mettra à profit son expertise en matière de vibrations et de conception acoustique pour développer un système de pollinisation automatisé – utilisant des vibrations mécaniques pour imiter le bourdonnement des abeilles – afin de réduire l’impact environnemental du système de culture en allégeant la tâche des pollinisateurs, tout en réduisant les coûts. “Si une seule de ces innovations est plus performante que les autres, nous devrions être en mesure d’augmenter les rendements”, déclare le Dr MacLean.

“Il y a un tel potentiel pour sculpter le microbiome afin d’aider les plantes à pousser.

Les partenariats public-privé du projet réunissent des chercheurs de l’Université d’Ottawa et la société Fieldless, basée à Cornwall, une entreprise agro-technologique à environnement contrôlé qui cultive des légumes verts à l’intérieur 365 jours par an, en utilisant de l’énergie renouvelable et aucun herbicide ou pesticide. Le Dr MacLean a rencontré le PDG Jon Lomow il y a trois ans et ils ont cherché une raison de travailler ensemble depuis lors. “Jon est très favorable à la recherche et à l’innovation. Il s’est engagé à appliquer la science de pointe à ses exploitations et donne la priorité à la durabilité”.

Le projet “True North Berries” adopte une approche holistique, de la racine à la pousse, de la culture des fraises en combinant un certain nombre d’innovations ciblant chaque partie des fonctions de la plante. Au niveau des racines, des microbes spécifiques favorisent la croissance des plantes et leur résistance à la température, ce qui constitue un moyen rentable d’accroître la productivité. M. MacLean collaborera avec Ceragen, une jeune entreprise de Waterloo spécialisée dans les inoculants microbiens pour la culture hydroponique. Ensemble, ils étudieront comment les bactéries pourraient servir de micro-organismes bénéfiques pour améliorer la productivité, le goût et les bienfaits pour la santé des fraises. “Je suis très enthousiaste à l’idée d’identifier des inoculants microbiens spécifiques aux fraises”, déclare le Dr MacLean. “Qu’est-ce que c’est ? Peut-on les appliquer à d’autres cultures ? Il y a un tel potentiel pour sculpter le microbiome afin d’aider les plantes à pousser”.

Marina Cvetkovska, collègue et biologiste à l’Université d’Ottawa, aidera à identifier des recettes de lumière pour améliorer la photosynthèse dans les feuilles afin de promouvoir une croissance plus rapide dans des conditions optimales. Patrick Dumond, de la Faculté d’ingénierie, mettra à profit son expertise en matière de vibrations et de conception acoustique pour développer un système de pollinisation “sans abeilles” – utilisant des vibrations mécanisées pour imiter le bourdonnement des abeilles – afin de réduire l’impact environnemental du système de culture en allégeant la tâche des pollinisateurs, tout en réduisant les coûts. “La combinaison de ces innovations peut permettre d’obtenir les rendements nécessaires pour atteindre la parité des coûts avec les baies importées tout au long de l’année”, déclare le Dr MacLean.

La société Vertiberry, basée à Bruxelles, conçoit le système de culture principal du projet, en adaptant une plate-forme de culture verticale éprouvée qui exploitera le climat canadien pour maintenir des températures de croissance appropriées, un processus connu sous le nom de “free cooling” (refroidissement libre). Le système sera également équipé d’une technologie de micro-captage du carbone mise au point par Skytree à Amsterdam, qui extrait le dioxyde de carbone de l’atmosphère pour l’acheminer vers les plantes à l’intérieur de la ferme et remplacer ce qui nécessiterait normalement un processus à base de combustibles fossiles.

L’objectif de l’équipe “True North Berries” est de trouver une combinaison d’innovations qui permettra aux fraises cultivées à l’intérieur, localement et tout au long de l’année de concurrencer les importations. À travers le Canada. “Nous manquons de terres agricoles et nous sommes une nation frileuse”, déclare le Dr MacLean. “L’agriculture verticale et l’agriculture d’intérieur joueront un rôle important à l’avenir.

Collaborateurs

  • Jon Lomow, sans champ
  • Danielle Rose, Ceragen
  • Marina Cvetkovska, Université d’Ottawa
  • Patrick Dumond, Université d’Ottawa
  • Skytree
  • Vertiberry

La variété est l’épice de la vie, et c’est peut-être aussi le secret de la production de myrtilles tout au long de l’année.

Comme de nombreuses cultures, les plants de myrtilles sont très sensibles aux conditions environnementales. L’Université Simon Fraser, GreenTowers Systems et AgricUltra Advancements s’associent pour appliquer des technologies avancées et exclusives, telles que la gestion des flux d’air, afin de créer des conditions de culture idéales. Leur approche centrée sur les plantes se concentre sur la sélection des variétés de myrtilles les mieux adaptées à la culture en intérieur et sur l’adaptation des conditions environnementales afin d’obtenir des rendements et une qualité de fruits optimaux.

Un système de production à haute intensité pour fournir à grande échelle des myrtilles fraîches locales hors saison

Jim Mattsson, professeur de génomique fonctionnelle des plantes à l’université Simon Fraser, et son équipe utilisent une approche centrée sur la plante pour identifier les conditions environnementales optimales et les variétés les mieux adaptées à la production de myrtilles en intérieur. Le projet vise également à utiliser des méthodes d’édition de gènes pour adapter les variétés de myrtilles à ce nouvel environnement.

Il s’agit d’une collaboration entre le monde universitaire et le secteur privé, et le projet adopte une approche globale pour augmenter les rendements des myrtilles en combinant la génétique des plantes, les manipulations physiologiques et les technologies d’environnement contrôlé de précision. L’objectif est de mettre en place un système de production à haute intensité qui permettra de produire des myrtilles fraîches et exemptes de pesticides à grande échelle en dehors de la saison de culture traditionnelle au Canada. Les myrtilles sont la première cible, mais il est prévu d’ouvrir la voie à la production d’autres baies hors saison et à faible empreinte carbone. Les agriculteurs apprécieront cette possibilité d’augmenter leurs revenus.

La recherche de variétés de départ appropriées a été entreprise par les membres de l’équipe Eric Gerbrandt, PhD, et Rodrigo Santana, associés directeurs de GreenTowers Systems. Ils ont visité plusieurs exploitations et pépinières de myrtilles au Mexique et au Pérou, où les myrtilles poussent dans des conditions presque idéales, et ont étudié comment ces conditions pourraient être reproduites et améliorées dans un environnement contrôlé avec précision dans l’hémisphère nord. “Il faut commencer par la plante”, explique le Dr Gerbrandt. “Nous pouvons ainsi adapter les conditions environnementales aux besoins de la plante.

“Nous pouvons perfectionner les conditions afin de tirer pleinement parti du potentiel génétique de la plante.

De retour au Canada, M. Mattsson a poursuivi ses recherches sur les effets combinés des gènes et de l’environnement sur la physiologie des anciennes variétés publiques de myrtilles non brevetées. Il a identifié des gènes qui permettent aux plants de myrtilles de s’adapter à la croissance en intérieur, qui peuvent être des cibles pour l’édition de gènes ou être manipulés en modifiant les conditions de croissance, telles que l’éclairage et la température. Ces adaptations modifieront l’architecture de la plante pour créer des versions plus compactes qui pousseront plus vite, produiront des fruits plus tôt et auront un plus grand nombre de bourgeons fructifères. “Nous n’introduisons rien”, précise le Dr Mattsson. “Nous réduisons en fait la fonction des gènes existants, ce qui n’est pas différent des variétés de riz et de blé que les gens consomment depuis 50 ans. Il s’agit simplement d’une approche plus ciblée”.

Ils évalueront également les nouvelles variétés créées par les principaux programmes de sélection mondiaux afin de déterminer celles qui conviennent le mieux aux environnements intérieurs. La société ontarienne AgricUltra Advancements adaptera son système de culture verticale de précision à environnement contrôlé, breveté et commercialisé, afin de créer un environnement optimal pour les myrtilles. “Si l’on considère les principaux besoins physiologiques d’une plante, tels que la lumière, l’eau, les nutriments, la température, l’humidité et leCO2, tous sont influencés par la circulation de l’air”, explique Emil Breza, président d’AgricUltra. “Un environnement homogène entièrement distribué est essentiel pour une agriculture d’intérieur réussie à grande échelle.

Des essais de croissance permettront de tester la productivité de deux récoltes par an pendant la saison morte, lorsque la production locale de myrtilles à l’extérieur n’est pas possible. En cas de succès, ce modèle évolutif et centré sur la plante pourrait être personnalisé et reproduit pour d’autres cultures. “Nous pouvons perfectionner les conditions afin de tirer pleinement parti du potentiel génétique de la plante”, explique le Dr Mattsson. “C’est l’objectif de ce projet”, déclare M. Santana. “Exploiter la génétique des plants de myrtilles et les conditions environnementales idéales pour optimiser le rendement et la qualité des fruits par unité d’espace et de coût énergétique”.

Collaborateurs

  • Yanna Boland, AgricUltra Advancements Inc.
  • Emil Breza, AgricUltra Advancements Inc.
  • Simone Diego Castellarin, Université de la Colombie-Britannique
  • Jeremy Dresner, GreenTowers Systems Inc.
  • Dave Eckert, GreenTowers Systems Inc.
  • Karla Garcia, GreenTowers Systems Inc.
  • Eric Gerbrandt, GreenTowers Systems Inc.
  • Terri Griffith, Université Simon Fraser
  • Gil Hader, AgricUltra Advancements Inc.
  • Jesús Morales Huerta, Ferme et pépinière Fall Creek
  • Thorsten Knipfer, Université de la Colombie-Britannique
  • Erik Landry, AgricUltra Advancements Inc.
  • Jacob Middleton, GreenTowers Systems Inc.
  • Patricio Munoz, Université de Floride
  • Taco Niet, Université Simon Fraser
  • Ivone de Bem Oliveira, GreenTowers Systems Inc.
  • Juan Rodriguez Lopez, Université Simon Fraser
  • Paul Sandefur, ferme et pépinière Fall Creek
  • Rodrigo Santana, GreenTowers Systems Inc.
  • Sean Smukler, Université de la Colombie-Britannique

Il est temps de réimaginer la voie de l’agriculture.

Un botaniste et un ingénieur en mécanique de l’Université de Technologie de Toronto sont en train de repenser la technologie verticale développée à l’origine pour la production de cannabis en intérieur. Leur système sans pesticides pour les framboises et les mûres est un système de culture multicouche à microclimat contrôlé qui aide les plantes à prendre le contrôle de leur propre environnement. Dans l’idéal, ce système novateur réduira les contraintes de travail et autres qui poussent de nombreuses familles canadiennes à abandonner leur exploitation.

Cultiver pour l’avenir : Une approche qui favorise la production continue de baies au Canada et au-delà

“Tout ce qu’Habiba et moi allons faire au cours de la phase Shepherd est en quelque sorte magique”, déclare Lesley Campbell, décrivant le système de culture révolutionnaire qu’elle met au point avec le Dr Habiba Bougherara dans leurs laboratoires respectifs à l’Université métropolitaine de Toronto.

Campbell et Bougherara se sont rapidement liés d’amitié lorsqu’ils ont fait équipe pour créer une machine économe en énergie pour la production de cannabis en intérieur. Leur travail était excellent, mais le moment était mal choisi : le projet coïncidait avec le krach du cannabis, alors… entrez dans le Homegrown Innovation Challenge ! Le botaniste et l’ingénieur mécanicien ont profité de cette occasion pour repenser leur technologie afin de produire un système de culture sans pesticides pour les framboises et autres fruits à chair tendre. Le résultat est la plateforme iGrow : un système de culture multicouche contrôlé par le microclimat. Le début de quelque chose de magique, en effet.

La technologie d’autosurveillance, d’analyse et de rapport (SMART) de la plateforme iGrow est une innovation clé, qui aide les plantes à contrôler leur propre environnement. Le bas et le haut de la plante sont équipés de biocapteurs (produits par Vivent SA) qui émettent des signaux indiquant si la plante est saine et heureuse ou si elle est stressée. Un programme personnalisé par Argus Control Systems peut déclencher des réponses en temps réel aux besoins de la plante, en ajustant des variables essentielles telles que la lumière, l’eau ou l’engrais. “Nous allons découvrir ce que les plantes veulent vraiment”, s’exclame le Dr Campbell. “Notre système nous aidera à écouter les plantes et à mieux connaître leurs besoins fondamentaux. C’est quelque chose qu’elles n’ont jamais pu nous communiquer auparavant et qui réduira le gaspillage des nutriments et de l’eau.”

“Si nous écoutons les plantes, nous pouvons changer le monde !

Le système sera alimenté par un générateur triboélectrique mis au point par Tricia Breen Carmichael de l’université de Windsor, qui récupère l’énergie de l’électricité statique, et pourra également être alimenté par des systèmes d’énergie solaire et des biodigesteurs de méthane.

Ces technologies de pointe aideront les agriculteurs à surmonter les obstacles persistants à la culture des framboises dans les climats nordiques. Par acre, les prix de gros des framboises dépassent de 480 % ceux des myrtilles, la plus grande culture de fruits à baies du Canada, alors que le Canada est le troisième importateur mondial de framboises. Le prototype de la plateforme iGrow répond aux principaux défis auxquels sont confrontés les cultivateurs, notamment le climat imprévisible de notre pays, les problèmes de lutte contre les parasites et les coûts élevés de la main-d’œuvre. Des tests ont démontré sa capacité à augmenter la production de framboises par acre de 350 %, tout en prolongeant la saison de croissance à douze mois. Cette augmentation de la productivité changerait la vie des familles d’agriculteurs dans tout le pays.

Les docteurs Campbell et Bougherara voient une voie vers une production alimentaire durable qui permet également aux cultivateurs de mieux comprendre leurs plantes. Plus important encore, leur système pourrait réduire la pénibilité du travail et les autres charges qui poussent de nombreuses familles à abandonner leur exploitation, y compris celle du Dr Campbell. “J’ai grandi dans l’agriculture et je ne voyais pas mon avenir dans l’entreprise familiale”, dit-elle en se souvenant de la décision de laisser tomber l’exploitation familiale de choux après le départ à la retraite de son père. “Nous devons humaniser ce secteur. Même si nous industrialisons l’agriculture, il y a toujours des familles d’agriculteurs derrière tout cela.”

Collaborateurs

  • Geoff Crocker, Argus Control Systems
  • Thabet Belamri, EASTechnology
  • Nicholas Burgwin, Université métropolitaine de Toronto
  • Tricia Carmichael, Université de Windsor
  • Brendon Falcon, Falcon Blueberries
  • Line Lapointe, Université de Laval
  • Ahmed Naderi, LAW Consultants
  • Greg Ogiba, GRO Advantage
  • Carol Plummer, Vivent SA
  • Tyler Smith, Agriculture et Agroalimentaire Canada