Une abondance de baies : une équipe de l’USF adopte un système qui produit différentes variétés de baies toute l’année.

À l’Université Simon Fraser (USF), une équipe multidisciplinaire dirigée par un généticien, un horticulteur et un stratège commercial s’attaque à un défi complexe : cultiver simultanément des mûres, des framboises et des bleuets.

Professeur et scientifique à l’USF, Jim Mattsson apporte un vaste bagage de connaissances en physiologie végétale et en édition génique. Eric Gerbrandt, de la société BeriTech, est l’un des plus éminents chercheurs dans le domaine des baies au Canada, en plus d’être un producteur d’expérience. Quant à Rodrigo Santana, entrepreneur et cofondateur de BeriTech, il apporte à la fois son innovation pratique et sa vision commerciale évolutive. Le trio mobilise ses forces pour relever un défi : produire des baies fraîches toute l’année au Canada. Il veut combiner les mûres, les framboises et les bleuets dans un seul et même système pour échelonner les périodes de dormance et de fructification uniques de chaque fruit et ainsi créer une vague de récoltes qui s’étalerait sur toute l’année.

L’équipe ne ménage aucun effort pour que sa solution soit viable sur le plan économique. Plutôt que de forcer les baies à pousser dans des systèmes conçus pour d’autres cultures, elle conçoit une infrastructure et du matériel de serre spécialement adaptés aux besoins des plants de baies et de leur calendrier horticole. L’équipe croit en l’importance de faire mieux avec moins et dans cette optique, elle espère que les producteurs adopteront sa technologie en tandem avec les champs en plein air afin de prolonger leurs saisons, de générer des revenus toute l’année et de maximiser l’utilisation de la main-d’œuvre et du matériel existants.

De gauche à droite : Rodrigo Santana, Eric Gerbrandt, and Jim Mattsson

Le travail des chercheurs est axé sur les plantes en soi. Ils testent les variétés sur le marché qui conviendraient le mieux à leur système. À cette fin, ils tiennent compte à la fois de la productivité et de la façon dont chaque variété interagit avec son environnement. « Nous misons sur les variétés qui produisent le plus et qui, à notre avis, pousseront le mieux à l’intérieur », explique M. Santana. Les recherches de M. Mattsson viennent appuyer ces démarches en favorisant la création de « super plantes », c’est-à-dire des variétés plus petites, mais plus productives et susceptibles de révolutionner la culture de baies en intérieur.

De gauche à droite : Jim Mattsson, Mozhgan Farzami Sepehr, Risako Kazemi, and Juan Rodriguez Lopez

Parallèlement, M. Gerbrandt applique des méthodes horticoles avancées pour optimiser les calendriers de production et faire pousser des baies de bonne qualité de façon uniforme. À cette fin, il synchronise méticuleusement les cycles de culture pour maximiser le rendement par unité d’espace et d’énergie. Sans être une solution miracle, cette approche multidisciplinaire allie science, horticulture et savoir-faire pratique.

« Notre objectif a toujours été la viabilité économique, ajoute M. Santana. Si nous parvenons à cultiver efficacement ces baies en intérieur, nous aurons réussi non seulement à innover, mais aussi à renforcer la sécurité alimentaire du Canada. »

À l’arrière : Mostafa Mirzaei, Matthew Jude, Eric Gerbrandt, Rodrigo Santana, Jim Mattsson, Juan Rodriguez Lopez. Au premier rang : Mozhgan Farzami Sepehr, Risako Kazemi

Au cours de la phase de mise à l’échelle, l’équipe cherche à valider le projet dans des conditions réelles et à mettre ses systèmes à l’essai dans des serres. À cette fin, elle comptera sur la participation de deux partenaires producteurs au Canada, dont elle mesurera le rendement, la qualité des fruits et l’efficacité énergétique. Les premiers résultats sont prometteurs, comme en témoignent la bonne santé des plantes, la constance de la production et l’adaptabilité à tous les types de baies.

En misant sur l’intégration des caractéristiques fondamentales des variétés, la physiologie des plantes, les méthodes horticoles et les technologies appropriées, les travaux de recherche de l’USF pourraient transformer à long terme la sélection, la culture et l’offre de fruits à forte valeur ajoutée au Canada. In the long term, by integrating varietal fundamentals, plant physiology, horticultural methods, and appropriate technology, SFU’s research could transform how high-value fruit crops are bred, grown, and supplied in Canada.

Collaborateurs

  • BeriTech Inc.
  • Fenwick Berry Farm
  • Bergen Farms
  • Fall Creek Nursery
  • Northwest Plant Company
  • Signify
  • Koppert
  • Ludvig Svensson
  • Delphy
  • Université de la Colombie-Britannique

Les framboises autrement : des chercheuses de l’UMT réinventent la culture en intérieur grâce à des solutions de circulation d’air et de pollinisation.

Pour les professeures Habiba Bougherara et Lesley Campbell de l’Université métropolitaine de Toronto (UMT), l’innovation commence souvent par une question épineuse : pourquoi pas? 

Pourquoi ne pas choisir une baie souvent considérée étant comme trop fragile, trop haute ou trop difficile à cultiver en intérieur? Pourquoi ne pas repenser la pollinisation sans avoir recours aux abeilles? Pourquoi ne pas mettre en place un système qui permettrait aux agriculteurs du Canada et d’ailleurs de produire des aliments de manière durable? Ce sont les objectifs que l’équipe de l’UMT s’est donnés. 

Fortes de leurs formations respectives en ingénierie et en botanique, Habiba Bougherara et Lesley Campbell élaborent un système souple et évolutif pour cultiver des framboises en intérieur. Voilà qui favoriserait l’autonomie du Canada au chapitre de la production de baies tout en répondant aux pressions croissantes en matière d’utilisation des terres, de pollinisation et de sécurité alimentaire. 

Habiba Bougherara et Lesley Campbell

À partir du cultivar de framboises « Joan J », l’équipe s’est donné pour objectif de réduire la hauteur typique de la plante, qui est de huit pieds (2,4 m), à environ quatre pieds (1,2 m), ce qui donnerait une culture plus compacte qui pousserait plus rapidement. En réduisant le cycle de croissance, on ouvre la porte, pour une toute première fois, à une production de framboises en intérieur efficace et économiquement viable. Les projets pilotes menés pendant la phase du berger ont déjà donné des résultats remarquables, dont une augmentation de rendement de 350 % par rapport aux exploitations en plein air. L’équipe élabore une installation pilote du nom de MoFarm. Unique au Québec, cette ferme verticale fera la démonstration d’un système de production complet en circuit fermé où la pollinisation se fait sans abeilles. 

Au cœur de cette approche se trouve le système de pollinisation sans abeilles breveté par la professeure Bougherara. L’équipe a mis au point cette technologie de circulation d’air autonome une première fois pendant la phase du berger du Défi. Le système imite la pollinisation naturelle tout en maintenant un microclimat constant pour les baies, ce qui assure un rendement stable et non dépendant d’une vraie ruche. Ce système de circulation d’air unique présente un autre avantage : il recycle l’air chaud et le CO2, ce qui réduit la consommation des ressources et les coûts des intrants pour les producteurs.  

Cette innovation arrive à point nommé, puisque les populations mondiales d’abeilles sont lourdement malmenées par les pesticides, les parasites et les changements climatiques et que les agriculteurs peinent à trouver suffisamment de ruches saines pour leurs besoins de pollinisation. C’est sans compter le fait que les serres présentent souvent des taux de mortalité élevés pour les abeilles.

« Notre technologie se veut une solution de rechange sécuritaire dont les résultats sont uniformes, explique la professeure Bougherara. Elle donne des fruits de haute qualité sans dépendre d’un service écosystémique fragile et de plus en plus difficile à maintenir. »

Dans le cadre de la phase de mise à l’échelle, le projet de l’équipe de l’UMT a pour but de transformer ses percées en solutions concrètes – un travail qui repose en grande partie sur la collaboration. S’appuyant sur son réseau de partenaires en pleine expansion dont Dunya Habitats, Montel et Demers, l’équipe élabore des prototypes, puis essaie sa technologie dans des serres et des conteneurs pour la production agricole. 

De gauche à droite : Georgia Jovanovic, Habiba Bougherara, Sheaza Ahmed, Hassan Sarailoo, Parham Jafary

« Nous passons de l’aspect scientifique à l’application industrielle, explique la professeure Campbell. Au terme d’une validation de principe, c’est le temps de trouver des moyens de rendre cette technologie utilisable, évolutive et commercialement viable. Pour ce faire, les partenariats sont indispensables. » 

Les deux chercheuses voient ce travail comme un processus personnel et collaboratif. « Il nous a permis de grandir, constate la professeure Campbell. Habiba et moi venons de milieux très différents. Pour ma part, j’ai grandi sur une ferme, et le projet nous a vraiment rapprochées. Nous avons dû nous mettre dans la peau des entrepreneurs, des ingénieurs et des agriculteurs. » 

Ce duo de pionnières incarne également une révolution tranquille au sein du secteur agricole du pays, où un nombre croissant de femmes sont à la pointe du progrès sur le plan des technologies et de l’innovation alimentaire et donnent du mentorat à la prochaine génération de chefs de file des technologies agricoles. La vision à long terme des professeures Bougherara et Campbell va au-delà des framboises. En effet, leur système modulaire et sans abeilles pourrait se prêter à d’autres cultures à valeur élevée, telles que les bleuets, les fraises et même les tomates – une source de flexibilité et de résilience dans un secteur qui doit composer avec l’incertitude climatique et la hausse des coûts. 

De gauche à droite : Azizah Alawusa, Lucas Paquette, Sheaza Ahmed, Lesley Campbell

La professeure Campbell se réjouit en pensant qu’« en faisant pousser des framboises en intérieur, on ouvre la voie à une façon durable, locale et intelligente de cultiver d’autres aliments ». 

Pour le duo Campbell-Bougherara de l’UMT, la framboise est bien plus qu’une culture – c’est un moteur de changement. 

Collaborateurs

  • Demers
  • Dunya Habitats
  • Montel

Une culture intelligente étape par étape : l’Université de Guelph jumelle l’IA et l’horticulture pour cultiver plus avec moins.

Sous la direction du professeur Youbin Zheng et de ses collaborateurs d’Agriculture et Agroalimentaire Canada (AAC), l’équipe met au point la prochaine génération de systèmes de serres qui intègrent à la fois l’intelligence artificielle (IA), la saine utilisation de l’énergie et de l’éclairage, ainsi que l’horticulture de précision et la conception durable. Partant de l’un des plus grands défis liés à la production de fraises tout au long de l’année, à savoir sa haute consommation énergétique aux fins de chauffage et d’éclairage, l’équipe conçoit des solutions automatisées fondées sur les données afin d’optimiser la consommation énergétique des serres et de maintenir des conditions de culture idéales.

L’équipe poursuit sur sa lancée dans le cadre de la phase de mise à l’échelle. Elle optimise les innovations de la serre universitaire de Guelph et des installations de pointe d’AAC, puis les transpose à une serre de calibre commercial. Chaque étape est un terrain d’essai. Elle permet d’affiner la technologie, de recueillir des données et de s’assurer que les systèmes seront fiables, modulables et prêts à donner des résultats une fois que les producteurs les auront adoptés. 

Cette transformation est articulée autour de trois innovations. La première est un système de fertigation fondé sur l’IA qui ajuste en temps réel les apports en eau et en nutriments. En recyclant et en réutilisant continuellement les ressources, le système réduit les déchets tout en favorisant la santé des plantes. Les premiers essais ont démontré que la précision fondée sur les données pouvait résoudre des problèmes qui affligent l’agriculture en intérieur depuis longtemps, ce qui jette les bases d’une mise en place dans un contexte commercial. 

Youbin Zheng

La deuxième innovation s’attaque à l’un des coûts les plus importants liés à la production en intérieur, et qui est aussi au cœur de la solution : l’éclairage. L’équipe mettra à l’essai des systèmes contrôlés par l’IA pour ajuster et optimiser la durée et l’intensité de l’éclairage artificiel et ainsi profiter des tarifs d’électricité hors pointe. Comme l’énergie hors pointe provient souvent de sources renouvelables, cette approche pourrait réduire considérablement les coûts énergétiques et les émissions de gaz à effet de serre. Après des essais à petite échelle, les systèmes sont passés à des environnements commerciaux plus vastes, le but étant de prouver qu’une conception intelligente peut se traduire par une production à la fois durable et économiquement viable. 

La troisième innovation consiste à réinventer l’aménagement des serres grâce à une production verticale à plusieurs niveaux qui optimise l’utilisation de l’espace. En équilibrant la lumière naturelle et artificielle à chaque niveau, l’équipe favorise la bonne croissance des plantes, où qu’elles se trouvent au sein du système. Jumelée à l’IA, à la récupération et à la réutilisation de la chaleur et de l’eau, ainsi qu’à des contrôles environnementaux précis, cette méthode maximise le rendement et l’efficacité des ressources, ce qui démontre qu’une ingénierie bien pensée permet d’amplifier le potentiel de chaque mètre carré.  

De gauche à droite : Youbin Zheng, Dave Llewellyn, Edward Sykes, Jonah Schaller, Yun Kong, Xiuming Hao, Mojeed Oyedeji, Quade Digweed, Henry Visneskie

Rien de tout cela ne serait possible sans la composition de l’équipe en soi. En effet, des horticulteurs, des informaticiens, des ingénieurs et des étudiants travaillent côte à côte et mettent en commun leur expertise en biologie végétale, en IA et en activités commerciales.

Comme l’explique le professeur Zheng, « l’IA ne comprend pas les plantes, et l’horticulture à elle seule n’est pas modulable. Mais en combinant ces deux éléments, nous pouvons obtenir des systèmes intelligents, efficaces et adaptés à la réalité des producteurs. » 

Jonah Schaller, Youbin Zheng

En testant, en affinant et en validant chaque innovation étape par étape, l’équipe de l’Université de Guelph ne se contente pas de concevoir une technologie : elle élabore un plan directeur pour un bâtir un système alimentaire intelligent, capable de fonctionner toute l’année et résistant au climat. Que ce soit dans les serres de recherche ou dans un contexte d’exploitation commerciale, son travail aidera les exploitations canadiennes à produire plus avec moins de manière durable et en toute confiance. 

Collaborateurs 

  • Agriculture et Agroalimentaire Canada (AAC) 
  • Biophi 
  • Sollum Technologies 
  • Climate Control Systems 
  • Hoogendoorn America 
  • Ministère de l’Agriculture, de l’Alimentation et de l’Agroentreprise de l’Ontario (MAAAO) 
  • Meteor Systems – Amérique du Nord 
  • Université de Windsor 

Un écosystème pour rehausser la qualité des baies : des chercheurs de l’Université Laval concertent leurs efforts pour transformer l’avenir de la culture des baies en serre.

Les producteurs de fraises en intérieur sont affligés par des maladies, des pertes de récoltes et, au bout du compte, des pertes de revenus. Pour ce secteur émergent qui cherche à se tailler une place dans le système canadien de production alimentaire, le défi est de taille. Dans ce contexte, l’équipe VertBerry de l’Université Laval veut réinventer la fourniture de transplants exempts de maladies auprès des producteurs canadiens, et ce, dans le but de stimuler et de renforcer le secteur. 

L’équipe utilisera un système d’agriculture verticale fondé sur l’aéroponie, qui permet de contrôler entièrement l’environnement pour cultiver des plantes sans substrat tout en intégrant des microbes bénéfiques. Cette approche élimine les parasites et produit de jeunes plants dont la qualité et le rendement sont fiables et constants.  

Sous la direction de Martine Dorais, Ph. D., l’équipe travaille sur tous les aspects de la production pour maximiser ses chances de réussite. Elle teste et élabore de nouveaux cultivars de baies adaptés aux systèmes d’intérieur, personnalise l’ingénierie derrière la technologie d’agriculture verticale modulaire et vérifie la qualité des transplants avant leur envoi aux producteurs. En adaptant soigneusement les cultivars à des environnements de culture bien précis et en testant méticuleusement les plantes, l’équipe veut instaurer un nouveau degré de confiance auprès de sa vaste clientèle, qui est composée de producteurs en plein air, en serre ou verticaux. Les producteurs peuvent compter sur les antécédents, le savoir-faire et le jugement de tous les partenaires de la chaîne d’approvisionnement pour produire des plants uniformes et dignes de confiance. 

La santé des transplants et la gestion de l’hygiène des systèmes de culture, sous la direction de François Gagné-Bourque d’Ulysse Biotech, constituent la pierre angulaire du projet. « Notre technologie repose sur la chimie verte et l’utilisation de microbes, explique-t-il. Les méthodes de nettoyage traditionnelles ne fonctionnent pas pour les systèmes vivants comme les serres. À la place, nous gérons activement le microbiome en l’adaptant à chaque culture. C’est ce qui permet de freiner la formation et l’installation des parasites et des maladies et de fournir aux producteurs les outils nécessaires pour maintenir la santé et la productivité de leurs plantes pendant toute la saison. » 

Martine Dorais

Romain Schmitt, fondateur de Farm3, s’emploie à adapter les unités d’agriculture verticale à la culture de transplants et à essayer de nouveaux cultivars. « Tout le processus est conçu pour donner à la plante les éléments dont elle a besoin pour pousser », explique-t-il. Chez Farm3, l’agriculture verticale est devenue d’outil de recherche de précision. Elle ne vise pas à remplacer les producteurs traditionnels, mais bien à leur donner les moyens d’atteindre une rentabilité durable en augmentant les rendements et en réduisant leurs sources d’incertitude.

Pour sa part, Vincent Hall est responsable des partenariats et de l’intégration du projet, en plus d’être président de Pépinières Cultivar Inc., le partenaire chargé d’apporter la technologie et de fournir aux producteurs commerciaux des plants sains et acclimatés. Selon lui, « notre succès ne repose pas uniquement sur la technologie ou la biologie, mais bien sur notre capacité à affecter les bonnes personnes aux bons rôles et à tirer parti de l’expertise de chacun. Ainsi, nous formons un écosystème qui met en commun le savoir, l’expérience et les connaissances pratiques de tout le monde. »  

L to R back: Erik Lima, Anne-Marie Audet, Daniel Bajol, Janne Meloche, Romain Schmitt, Charles Goulet, Yves Hurtubise, Vincent Lévesque, François Gagné-Bourque, Steeve Pepin
L to R front: Claire Letanneur, Martine Dorais, Vincent Hall, Thi Thuy An Nguyen

« Notre travail consiste non seulement à produire des plantes, mais aussi à créer un système capable de s’adapter, d’innover et de soutenir les producteurs à long terme », explique M. Hall. « Si nous parvenons à faire pousser ces variétés en intérieur, nous ouvrirons la voie à une nouvelle façon de cultiver des aliments de manière intelligente et responsable. » 

L’équipe travaille en étroite collaboration avec les producteurs, les partenaires commerciaux et les chercheurs pour que ses innovations génèrent des retombées concrètes. « En intégrant l’agronomie, l’ingénierie et la microbiologie, nous pouvons bâtir des systèmes fiables, évolutifs et adaptés aux besoins du secteur », explique la professeure Dorais. La formation et la professionnalisation sont au cœur du projet. Des protocoles d’hygiène et de microbiome jusqu’à l’acclimatation des transplants, l’équipe donne aux producteurs les connaissances et les outils nécessaires pour stabiliser leur rendement, accroître leur résilience et miser sur l’amélioration continue plutôt que sur la gestion quotidienne des urgences. Cette professionnalisation attirera également une nouvelle génération de producteurs à la recherche de prévisibilité, de rentabilité et de débouchés. 

Vincent Hall, Romain Schmitt

En s’attaquant à un défi majeur auquel se heurtent les producteurs de fraises en intérieur, le projet VertBerry de l’Université Laval vise à renforcer le secteur canadien de la culture en serre, à rehausser sa rentabilité et à bâtir un système alimentaire durable et résilient. 

Collaborators

  • Cultivar
  • Ulysse Biotech
  • Farm3
  • Demers
  • Gush
  • Pépinière A. Massé
  • Savoura
  • Modulable
  • Lightbase
  • Ministère de l’Agriculture, des Pêcheries et de l’Alimentation du Québec (MAPAQ)

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