Quinze donataires reconnus ont reçu des prix Spark, qui visent à aider les innovateurs à peaufiner leurs concepts, à mettre sur pied leurs équipes et à se préparer pour la phase Shepherd.
Cultiver pour l’avenir : offrir une approche qui soutient la production continue des petits fruits au Canada et ailleurs
Investigateur : Habiba Bougherara, Ph. D. & Lesley Campbell, Ph. D., Université Ryerson
Codemandeurs/collaborateurs : AgricUltra Advancements Inc.
Le Canada est le 12e producteur de framboises en importance au monde. Pourtant, nous sommes beaucoup moins efficaces que d’autres pays : nous utilisons plus d’hectares pour produire la même quantité de petits fruits en tonnes. La technologie novatrice de notre équipe (un système breveté appelé AMPL) est une plateforme intérieure verticale autonome à DEL UV et à contrôle environnemental, que nous évaluerons et modifierons pour la croissance des framboises et des mûres.
Pour révolutionner cette plateforme et l’adapter aux petits fruits, nous adoptions deux approches complémentaires : mécanique et horticole. Sur le plan mécanique, nous repenserons la hauteur des tablettes et la circulation d’air du système AMPL pour accommoder les cultures de framboisiers, et nous concevrons un système de pollinisation artificielle. Sur le plan horticole, nous examinerons les meilleures conditions de lumière, de température et d’humidité pour la production de framboises et de mûres à l’année. Cette innovation pourrait révolutionner l’agriculture locale durable au Canada.
Automatisation et probiotiques pour améliorer la production de fraises à l’année
Investigateur : Trevor Charles, Ph. D., Université de Waterloo
Codemandeurs/collaborateurs : Université McGill, École de technologie supérieure (ÉTS), Vérité, Metagenom Bio Life Science
Nous mettrons au point un système pour optimiser la production des fraises et nous en ferons la démonstration. Ce système utilise une technologie d’automatisation, tire parti du microbiome des fraises, et intègre une géométrie de système améliorée et une ventilation pour produire des fraises saines et savoureuses. Du côté de l’automatisation, nous mettrons au point une technologie d’imagerie pour déterminer de manière fiable la période de cueillette optimale. Des robots montés sur des caméras et des capteurs environnementaux recueilleront des données sur les fleurs, les fruits et le développement des maladies. Ces données seront utilisées pour mettre au point des modèles informatiques utilisant l’intelligence artificielle pour évaluer et ajuster les entrées afin d’optimiser les pratiques d’agriculture durable. Du côté du microbiome, nous ouvrirons la voie à l’utilisation de la technologie microbienne pour faciliter la culture de fraises saines et savoureuses. Nous isolerons des microorganismes bénéfiques, comme des endophytes (des microbes qui résident dans les tissus des plantes), qui produisent des composés qui « alimentent » le métabolisme de la plante pour produire des composés de saveurs, des antioxydants et des enzymes. En tandem, nous déterminerons et surveillerons le microbiome hydroponique optimal des fraises, qui engendrera des plants de fraises à haut rendement et résistants aux maladies.
Technologies novatrices pour la production de petits fruits hors saison au Canada
Investigateur : Yves Desjardins, Ph. D., Université Laval
Codemandeurs/collaborateurs : Université polytechnique de Kwantlen, Fraises de l’Île d’Orléans inc., Star Produce
Ce projet vise à produire de hauts rendements de fraises et des mûres de qualité supérieure dans des serres à la fine pointe de la technologie pour approvisionner les consommateurs canadiens à l’année. De faibles tarifs d’électricité pour l’éclairage (0,05 $/kWh), combinés à de l’énergie à faible coût pour le chauffage (0,01 $/kWh) et d’autres pratiques écoénergétiques (p. ex., écrans biénergie, énergie propre, récupération de l’énergie des déchets, gestion automatisée du climat, etc.) nous permettront de créer un environnement entièrement carboneutre en partenariat avec une industrie qui produit de la chaleur à partir de déchets.
Le contrôle biologique des maladies et des insectes, combiné à une surveillance automatisée de la gestion de la vermine avec des capteurs, améliorera la qualité et fera avancer la gestion intégrée de la vermine en vue d’obtenir de petits fruits sans pesticides. La récupération et le recyclage des engrais et des substrats de culture, complétés par des emballages compostables, élimineront les impacts environnementaux négatifs. Une évaluation mondiale de sélections génétique nous permettra d’obtenir de très hauts rendements de fraises et de mûres saines et savoureuses. La robotique, l’intelligence artificielle et les processus automatisés seront sélectionnés et mis en œuvre pour réduire les coûts de main-d’œuvre.
Production de fraises alpines à l’année au Yukon
Investigateur : Michael Deyholos, Ph. D., Université de la Colombie-Britannique – Okanagan
Codemandeurs/collaborateurs : OUTFRNT Inc., Conseil national de recherches Canada, Replic8 Technologies Inc.
Nous nous concentrerons sur la mise au point d’un système de culture pour les fraises alpines (Fragaria vesca) pour obtenir une nouvelle récolte de haute qualité. Ces fraises seront cultivées de façon hydroponique au Yukon, dans des fermes verticales dans des conteneurs d’expédition modifiés. Notre équipe d’experts en ingénierie, en biotechnologie des plantes et en agroalimentaire relèvera les défis d’ordre génétique, économique et opérationnel associés à ce système (y compris les récoltes et la pollinisation dans des communautés rurales et isolées).
Le système proposé favorisera la résilience du système alimentaire en atténuant les perturbations de la chaîne d’approvisionnement et du transport causées par des événements climatiques. De plus, ce système réduira l’empreinte carbone associée à l’approvisionnement des régions éloignées du Canada en fruits frais et contribuera à la souveraineté alimentaire. Notre équipe reconnaît notre rôle dans la réconciliation avec les peuples autochtones de même que les territoires traditionnels dans lesquels nous exerçons nos activités. Nous nous engageons à consulter les Premières Nations du Yukon tout au long de notre recherche.
Mettre au point un système de production de framboises avec des framboisiers à longues tiges
Investigateur : Tony DiGiovanni, Ph. D., Ontario Horticultural Trades Foundation
Codemandeurs/collaborateurs : Vineland research and Innovation Centre, OMAFRA, Berry Growers of Ontario, Fenwick Berry Farm, First Green Energy, Roxul Inc.
Ce projet vise à mettre au point un système de production de framboises avec des framboisiers à longues tiges à haut rendement, écoénergétique, entièrement intégré et à l’échelle dans des environnements protégés. Des panneaux solaires seront intégrés à l’infrastructure de production pour réduire la période de rendement du capital investi du nouveau système en compensant les coûts en capital de l’infrastructure grâce à une génération de revenus avec des occasions de facturation nette.
La stratégie la plus appropriée pour augmenter la production de framboises au Canada est de développer une infrastructure de production qui peut être combinée à des infrastructures existantes grâce à des trousses de rénovation (p. ex., intégration de l’infrastructure à une serre-tunnel ou à une serre à toit rétractable).
La production entièrement intégrée dans un environnement contrôlé comprend les éléments suivants :
Optimisation de la production saisonnière de fraises : approche hybride visant à résoudre les problèmes saisonniers de la production de fraises et de la sécurité alimentaire au Canada
Investigateur : Mike Dixon, Ph. D., Université de Guelph
Codemandeurs/collaborateurs : Mucci Farms, Mucci International Marketing Inc.
Les importations de fraises fraîches représentent près de 475 millions de dollars par année. Compte tenu de la courte durée de conservation de ces fruits et des marges de profit favorables, il y a une occasion considérable pour les producteurs nationaux. Mucci Farms, notre partenaire de l’industrie, exploite déjà une serre de fraises prospère dans le sud de l’Ontario. Cependant, le rendement des petits fruits est nettement réduit en hiver en raison du plus faible ensoleillement. Le coût de production est également plus élevé en hiver en raison des coûts plus élevés de chauffage et de main-d’œuvre.
Nous proposons de mettre au point un système hybride de production de fraises en utilisant la technologie actuelle d’agriculture en environnement contrôlé de l’Université Guelph, une technologie à la fine pointe qui peut être adaptée à la culture de serre et à la culture à l’intérieur. La mise au point de systèmes de production hydroponiques et avec éclairage qui améliorent les rendements des petits fruits de serre d’hiver permettra à des entreprises canadiennes de réduire l’écart du commerce des fraises, voire de l’inverser. Ces innovations permettront également aux consommateurs canadiens d’obtenir de petits fruits plus frais, en particulier les consommateurs du Nord, qui font face à un risque plus élevé d’insécurité alimentaire.
Ferme souterraine de petits fruits
Investigateur : Marie-Hélène Fillion, Ph. D., Université Laurentienne
Codemandeurs/collaborateurs : OMAFRA (ministère de l’Agriculture, de l’Alimentation et des Affaires rurales de l’Ontario), SNOLAB, MIRACO (Mining Innovation, Rehabilitation and Applied Research Corporation), Sel Windsor ltée
Ce projet vise à examiner la production de fraises à l’année dans des mines souterraines partout au Canada. Les principales limites de la culture des fraises pendant l’hiver sont les sources de chaleur et d’éclairage. Les mines souterraines offrent une source de chaleur gratuite et fiable à l’année. On en trouve partout au Canada, y compris dans des régions du Nord, où les fruits et légumes sont chers et difficiles à approvisionner. Les mines sont également isolées des changements climatiques et de la vermine.
Deux aspects sont pris en compte pour ce projet : la structure et l’environnement des mines souterraines, et l’agriculture en environnement contrôlé. Nous examinerons d’abord des fermes souterraines du monde entier et les caractéristiques clés des mines du Canada, puis nous effectuerons une évaluation économique de la production de fraises au Canada. Deux sites miniers situés en Ontario seront évalués pour une démonstration à petite échelle : le laboratoire SNOLAB situé dans la mine Creighton (Sudbury) et la mine Ojibway (Windsor).
Production en 3D de petits fruits de serre à l’année
Investigateur : Xiuming Hao, Ph. D., Agriculture et Agroalimentaire Canada
Codemandeurs/collaborateurs : Université d’État de l’Ohio
Le Canada a importé 948 millions de dollars en fraises et en framboises en 2020 parce que la production du Canada ne répond pas à la demande du marché en raison de faibles rendements ou de coûts de production élevés. Dans une serre typique de 7 m de hauteur, on n’utilise qu’environ 0,6 m (un niveau de culture) pour la culture des fraises, ce qui représente une occasion pour notre solution en 3D plus efficace.
Nous mettrons au point et testerons un système de culture de fraises et de framboises sur plusieurs niveaux avec un éclairage vertical uniforme et une distribution du microclimat grâce à des systèmes d’éclairage à DEL supérieurs et intracanopée. La chaleur « perdue » libérée par les systèmes d’éclairage sera extraite et réutilisée, et une solution d’engrais de lixiviation sera recyclée pour réduire les intrants en ressources. Un système de contrôle de l’éclairage à intelligence artificielle réduira les coûts d’électricité grâce à un affacturage des prix d’électricité. Notre solution a le potentiel de produire 2 à 4 fois plus de fraises que les systèmes de serre existants et de réduire de façon substantielle les intrants en ressources par unité de petits fruits.
Optimiser la viabilité commerciale des fraises à petite échelle dans des serres pour les régions rurales
Investigateur : Johnny Kashama, Collège Boréal
Codemandeurs/collaborateurs : Sault Ste Marie Innovation Centre – Rural Agri-Innovation Network, Smart Indoor Farming Solutions
Nous mettrons au point un système de production de fraises de serre à plusieurs niveaux qui optimisera la santé des cultures et la densité de production, ce qui augmentera les débouchés commerciaux pour les cultivateurs à petite échelle et améliorera l’accès à des fraises locales de haute qualité pour les consommateurs. Ce système résoudra certaines difficultés auxquelles les fermiers font face, comme la durée de la saison des récoltes, les exigences de main-d’œuvre et de production de ressources intensives, et l’accès aux rhizomes.
Pour mettre au point un système qui fonctionne, l’équipe (1) trouvera un cultivar de serre fructueux à jour neutre; (2) déterminera les exigences de culture (taux d’humidité, etc.); (3) élaborera une stratégie améliorée de gestion intégrée de la vermine utilisant une technologie d’abeilles vectrices pour cibler la vermine et les maladies; (4) adaptera des technologies d’agriculture verticale et de culture hydroponique pour prolonger la saison de croissance et augmenter le rendement; (5) mettra au point des technologies et des processus de culture hors saison pour produire un approvisionnement perpétuel en rhizomes afin d’éliminer la dépendance des producteurs envers des fournisseurs tiers. Ensemble, ces activités feront en sorte que le nouveau système permettra aux producteurs à petite échelle de produire des fraises de façon fiable, durable et concurrentielle au Canada.
Systèmes intégrés novateurs de production verticale intérieure (3I-VPS) pour la production de fraises à l’année
Investigateur : Rajasekaran Lada, Ph.D., Université Dalhousie
Codemandeurs/collaborateurs : VerFa Agrifood Innovations Inc., Brilliant Photonics Inc., EtGrow Inc., Fenwick Berry Farm
Notre équipe multidisciplinaire, constituée de membres de la Faculté de l’Université Dalhousie et de partenaires canadiens et internationaux, concevra et mettra au point un dessin et un prototype CAD d’un système intégré novateur de production verticale intérieure (3I-VPS) pour une production efficace de fraises. Ce système comprendra un système d’éclairage à DEL multispectral écoénergétique avec capture et recirculation de la chaleur; des technologies de capteurs et d’imagerie, des saisies de données et des calculs pour maximiser la croissance et le rendement; un système aéroponique à température contrôlée avec intégration de rayons UV et d’ozonation pour les racines; un système précis d’application du CO2; et une « abeille sonique » pour faciliter la pollinisation.
Le système entier peut être modulé dans un plancher géothermique novateur à environnement contrôlé et avec CVCA (là où il est disponible) sous une coquille à double couche ou un bâtiment isolé qui utilise des sources d’énergie renouvelable. L’énergie géothermique et l’énergie solaire seront capturées pour faire fonctionner différents systèmes qui dépendent de l’énergie. Un milieu à base de bioressources sera utilisé comme tampon et milieu de culture, et des biostimulants amélioreront la floraison, le rendement et la qualité des fruits. Ce système améliorera la sécurité alimentaire et la résilience des systèmes alimentaires au Canada.
Production de bleuets en corymbe de serre à l’année
Investigateur : Jim Mattson, Ph. D., Université Simon Fraser
Codemandeurs/collaborateurs : BC Blueberry Council, Sky Blue Horticulture Ltd.
Notre objectif est de mettre au point un système de production de bleuets à l’année au Canada avec des serres. Ce défi est plus complexe avec une espèce ligneuse pérenne par rapport aux systèmes plus simples utilisés pour les fraises. Des systèmes de production novateurs (p. ex., serres-tunnels, culture dans un substrat) existent dans les pays du Sud, mais le Canada aura besoin de solutions différentes en raison de son climat plus froid. Nous proposons d’utiliser une combinaison d’innovations en génétique des plantes et en systèmes de production pour résoudre le défi de la production de bleuets à l’année au Canada. Nous sélectionnerons des variétés de plantes qui conviennent mieux aux environnements intérieurs comme les serres, et qui présentent des caractéristiques qui permettent d’obtenir le volume de production le plus élevé et la meilleure qualité possible. Nous obtiendrons ainsi une source sûre et durable de bleuets frais de qualité supérieure pour les Canadiens, et une augmentation des profits pour les producteurs de bleuets du Canada.
Automatisation et autonomie pour la culture des fraises en serre
Investigateur : Medhat Moussa, Ph. D., Université de Guelph
Codemandeurs/collaborateurs : OMAFRA
La production hors saison de fraises de serre est actuellement une culture de niche dans le secteur des légumes de serre de l’Ontario : cette production représente environ 1 % de l’ensemble des ventes de la catégorie. L’adoption généralisée fait face à plusieurs défis, comme les coûts et la disponibilité de la main-d’œuvre, les différentes pratiques d’infrastructures et de gestion, et le manque de connaissances propres aux fraises chez les producteurs. Nous proposons de mettre au point un système d’automatisation intégré pour la production de fraises de serre afin de surmonter ces obstacles.
Le système comprend deux composants : a) un robot de récolte mobile qui sert aussi de robot d’exploration; et b) un système d’autonomie et d’aide à la décision qui contrôle le fonctionnement du robot et traite des données recueillies pour formuler des recommandations de pratiques exemplaires de gestion. Ce système génère une proposition de valeur à plusieurs facettes qui non seulement réduit les coûts de main-d’œuvre, mais permet également un fonctionnement presque autonome. Cette autonomie est importante pour réduire les obstacles afin de permettre aux petits et aux moyens producteurs d’adopter la technologie et de permettre son implantation dans des régions du nord du Canada où l’expertise et la main-d’œuvre qualifiée sont difficiles à trouver.
Programme de DEL universelles utilisant l’apprentissage automatique pour la production de fraises en environnement contrôlé
Investigateur : Yuksel Asli Sari, Ph. D., Université Queen’s
Codemandeurs/collaborateurs : Genoptic
Un des principaux défis auxquels les producteurs en intérieur font face lorsqu’ils font des cultures toute l’année est la capacité à obtenir un éclairage approprié pendant la journée. Le coût de la construction et de l’installation de systèmes d’éclairage avec une intensité et un spectre fixes limite le producteur. De plus, ces systèmes d’éclairage peuvent devenir obsolètes à mesure que la recherche progresse, ce qui crée un obstacle important pour les producteurs qui entrent dans ce marché. La solution proposée consiste en un modèle de classification de la santé permettant de diagnostiquer avec précision les maladies qui touchent les feuilles des plantes, ce qui permettra au producteur d’agir plus tôt et de réduire potentiellement la quantité de traitements chimiques requise. Cette solution comprendra également un éclairage à DEL efficace et capable d’exécuter le plan d’éclairage conçu par le producteur dans une application mobile. L’éclairage dynamique permettra au producteur de préciser et d’automatiser l’intensité et la qualité exactes de l’éclairage que les plantes recevront de même que la façon dont cet éclairage change pendant la journée, la saison et l’année pour augmenter le rendement et permettre une culture à l’année.
Système intégré de production de plantes pour les petits fruits
Investigateur : Praveen Saxena, Ph. D., Université de Guelph
Codemandeurs/collaborateurs : Université York, Upper Canada Growers, E.Z. Grow Farms Ltd.
L’étape cruciale, mais actuellement manquante pour atteindre l’autosuffisance dans la production de petits fruits au Canada est la disponibilité d’un matériel de plantation vigoureux et sans maladies pour les producteurs de petits fruits. Nous comblerons cette lacune en mettant au point un système intégré de production de plantes, qui fournira des cultivars désirables de fraisiers micropropagés sans virus pour les systèmes de serre, de culture hydroponique et de production dans les champs. Les plantes seront également acclimatées dans des environnements contrôlés avec un éclairage optimal, des nutriments et des composés qui atténuent le stress pour assurer les meilleurs rendements de petits fruits pour les producteurs.
Dans le cadre de ce projet, nous lancerons également un répertoire permanent pour fournir des plantes mères facilitant les biotechnologies et un programme de sélection pour le développement de nouveaux cultivars. Le système intégré de production de plantes sera rentable, permettra la production à l’année de variétés adaptées aux conditions locales et assurera une chaîne d’approvisionnement stable en matériaux végétaux de qualité cultivés localement pour permettre aux producteurs d’améliorer la productivité, la durabilité et la rentabilité du secteur agroalimentaire au Canada.
Nouveaux systèmes de culture de fraises : maximiser le rendement de la production
Investigateur : Megan Shapka, M. Ed., Collège Lethbridge
Codemandeurs/collaborateurs : Meteor Systems, Sunterra Greenhouse
Le collège Lethbridge, Sunterra Greenhouse et Meteor Systems émettent l’hypothèse que la création d’infrastructures de serres plus efficaces qui maximise l’espace de culture peut augmenter la capacité potentielle de production. L’équipe espère relever des défis liés à la sécurité alimentaire et aux changements climatiques en réduire la dépendance envers les marchés des fruits et légumes importés, surtout pendant les mois d’hiver. L’objectif de ce projet est d’innover à partir de moyens existants de culture des fraises en créant une densité de gouttières plus élevée. L’un des facteurs clés d’une culture d’hiver réussie est la maximisation du rendement de production par mètre carré. En plus du substrat, de la densité des plantes, de leur variété et des conditions climatiques, le système de culture est essentiel. Actuellement, cinq prototypes sont proposés aux fins d’exploration (trois nouveaux systèmes, jamais utilisés en Amérique du Nord). Pendant l’exploration de la phase Spark, nous réduirons ces options aux plus viables.
