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Nano et Agricultures (1/8) : Préambule - contexte agricole mondial et visions contrastées des priorités et des besoins d’innovation

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Par DL, MD - août 2018 DL

Cette fiche est la première partie de notre Dossier Nano et Agricultures
Vous pouvez contribuer à l'améliorer en nous envoyant vos remarques à l'adresse redaction(at)veillenanos.fr.


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Tour du monde des besoins de l’humanité : le nombre d’humains souffrant de la faim est le premier indice des besoins

L'urgence est alimentaire (mieux répartir), climatique (économies d'énergies) et environnementale (moins de chimie...).
La FAO montre que la faim concerne surtout l'Asie, l'Afrique et l'Amérique du Sud.

Selon les données de l’Empreinte Ecologique, et compte-tenu de la population actuelle et de la surface de terres disponibles, la demande exercée par un pays donné sur les ressources écologiques ne peut se perpétuer durablement à l’échelle planétaire que si son empreinte écologique est inférieure à 1,8 hectare global par personne.
L’Indice de Développement Humain (IDH)2, promu par les Nations-Unies estime la situation d’un pays en termes de santé, d’accès à l’éducation et de niveau de vie. Selon le Programme des Nations Unies pour le Développement, un pays est considéré comme ayant un « haut niveau de développement » si son indice de développement humain est supérieur à 0,8.
Le site footprintnetwork.org publie un graphique liant les deux indicateurs développement humain et empreinte écologique par pays (voir version 2016 ici).

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Pour aller plus loin que l’empreinte écologique, on utilise la comparaison entre les capacités biologiques d’un territoire pour une population qui serait autonome avec ses ressources renouvelables (et en laissant le nécessaire à la faune sauvage… ?). L’humanité utilise actuellement l’équivalent d’une planète et demie pour répondre à nos besoins. Cela signifie que la Planète a besoin de 17 mois pour régénérer ce que nous utilisons en un an (chiffres du Global Footprint Network 2010].
Deux cartes sont utiles pour saisir les enjeux :
chartsbin permettant de comparer par pays la biocapacité et la consommation de ressources et footprint qui permet en plus de comparer deux pays.

image 7milliardsdAutres.jpg (86.2kB)
Lien vers: http://www.yannarthusbertrand.org/fr/films-tv/7-milliards-dautres
7-milliards-dautres
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Dans cette équation des besoins pour "7 milliards d'Autres", l’évolution démographique est aussi un paramètre qui pose questions.
D’autres analyses sur les besoins planétaires à remplir par l’agriculture et l’ensemble des ressources naturelles interrogent avec précaution ce point de la demande par la prévention, c'est-à-dire par une « régulation éthique des naissances, mais pas ethnique » pour concevoir au niveau mondial une dénatalité dans le respect des droits de l’homme. Quels seraient les moyens d’agir pour la régulation des naissances … et pas par une augmentation des décès (catastrophes naturelles et provoquées par des personnes comme les guerres, le terrorisme, qui sont autant d’incitations brutales à la dénatalité… et encore les accidents technologiques et des impacts du changement climatique) ?

En savoir + sur les débats sur la démographie :
Les questions posées en 2010 dans la tribune du journal le Monde
Une expression d'un collectif en France en 2014 : sous le titre Moins nombreux, plus heureux (l’urgence écologique de repenser la démographie).
Les débats de Nations Unies étudient ces questions à traiter dans le respect des droits humains et en tenant compte de la diversité des démographies par tranches d'age selon les pays en 2017 et en 2018.
La documentation de l'INED https://www.ined.fr/fr/tout-savoir-population et https://www.ined.fr/fr/tout-savoir-population/memos-demo/focus/quels-liens-entre-migrations-et-environnement/



Les grands enjeux pour les productions agricoles

On attend de l'agriculture une production alimentaire et non alimentaire (en priorité textiles et énergies renouvelables), mais aussi des matières premières pour la chimie verte. Du champ à l'alimentation, une grande diversité de modes de production et de distribution en circuits courts ou longs co-existent. Les transformateurs de l’agro-alimentaire en circuit long sont intéressés aux emballages dits intelligents pour allonger la durée de conservation, informer sur l'état sanitaire des aliments, aider les distributeurs à réduire le gaspillage par l’organisation limitant les invendus. Les consommateurs peuvent aussi agir en choisissant des circuits plus courts et en réduisant le gaspillage par des recettes accommodant les restes. Du champ à l'assiette, chaque étape peut réduire les impacts énergétiques et environnementaux.


  • L'analyse par l'économie

Pour comprendre un point de vue de l’analyse (économique) aux USA, on peut se référer à l'analyse annuelle de l'IFPRI - International Food Policy Research Institute situé aux USA- publiée en 2018 qui vise à éclairer comment l'intégration mondiale peut être exploitée au profit d'un système alimentaire mondial, tout en faisant la promotion des bénéfices des solutions technologiques émergentes. On cherche ici à augmenter la production agricole pour nourrir plus de personnes en augmentant la productivité économique de l’agriculture dont la fonction privilégiée est ici l’alimentation.

  • L'analyse par la capacité nutritive

Pour aborder les enjeux d’un point de vue nutritionniste, la production agricole réalisée et celle qui serait nécessaire sont estimées en calories nutritionnelles selon les besoins journaliers des populations actuelles et prévisibles.
Alors on peut estimer la capacité de production agricole pour d’autres fonctions (en particulier l’énergie, soit par transformation – en agrocarburants par ex – ou en espace rural pour implanter des éoliennes ou des capteurs solaires, mais aussi en fourniture de matières premières alternatives – comme l’amidon pour remplacer le plastique). Une analyse en capacité nutritive est proposée par la prospective Agrimonde1 réalisée par des agronomes et économistes français (2006-2009). Dans les pays en développement (PED), la consommation a augmenté de 1 950 Kcal/hab/j. en 1960 à 2 680 Kcal en 2000. Entre 1960 et 1990, c’est la production mondiale de céréales qui a doublé pour résoudre cette équation. Pour nourrir 9 milliards d’habitants en 2050, un scénario est une proposition de gestion de la demande par la stabilisation des niveaux de consommation alimentaire dans les régions qui ont déjà atteint une moyenne de disponibilité alimentaire de 3000 kCal/hab/j et une réduction importante des consommations alimentaires dans la zone OCDE, accompagnant une transition agroécologique sur 40 ans.
La FAO a révisé en 2012 les besoins à horizon 2050.

  • L'analyse agronomique : Vers le zéro phyto, avec des nanos ou d'avantage d'agronomie ?

En 2014, l'UFC rappelle les impacts des pesticides, produits de protection des cultures contre les "pestes" ( insectes et champignons) dommageables aux récoltes, dont l'usage généralisé se retourne contre la santé environnementale...
« Près de 98 % des Français ont donc accès tout le long de l'année à une eau de bonne qualité. En revanche, 1,48 million de consommateurs continuent à payer pour une eau non conforme. Globalement, la bonne qualité de l'eau du robinet en France reste néanmoins « en trompe l'œil » pour l'association UFC Que Choisir, car principalement due aux moyens importants mis dans la dépollution plus que dans la prévention pour protéger les nappes des pollutions. Cette « prime » à la dépollution constitue, à ses yeux, « une aberration économique puisque ce sont les consommateurs - et non les agriculteurs pollueurs - qui paient l'essentiel des taxes de dépollution ». Les pollutions agricoles, les pesticides étant les plus répandus, concernent potentiellement 900.000 consommateurs, principalement dans les zones d'agriculture intensive du quart Nord-Est de la France. L'association profite donc du salon de l’agriculture pour plaider pour des soutiens financiers accrus aux «agricultures utilisant une faible quantité d'intrants ».

Le plan ECOPHYTO 2018 vise à diminuer rapidement l’utilisation des substances les plus préoccupantes pour la santé et l’environnement. Il s'agit de réduire de 50% (... en poids) les usages de pesticides.

En avril 2018, un entretien avec Christian Huyghe, Directeur Scientifique Adjoint de l’Institut National de la Recherche Agronomique (INRA) éclaire sur les transitions possibles pour moins d'usages de produits phytosanitaires.
"Certains secteurs sont plus faciles à transformer que d’autres. Par exemple concernant la viticulture on sait qu’on peut assez facilement sortir des pesticides. Il faut mettre des cépages nouveaux qu’on est en train de créer, de passer à une végétation tondue plutôt qu’à une végétation qu’on désherbe, en positionnant les pesticides en fonction de l’état de végétation et en remplaçant les insecticides par le biocontrôle avec de la confusion sexuelle des insectes. De cette façon, on réduit de 90% l’usage des phytos."

Dans ces transitions de pratiques, tout n'est pas chimique... Des solutions sont fondées sur l'agronomie : « Le contexte économique, et notamment la volatilité des prix, met en péril les exploitations les plus fragiles. Les agriculteurs font ainsi face au défi de tenir ensemble des objectifs de rentabilité, de qualité des produits, de préservation de l’environnement, de production des paysages, et aussi de création d’emploi rural, élément du pilier social du développement durable que le succès du vocable de « double performance économique et environnementale » a, provisoirement, mis un peu à l’écart. Pour relever ce défi, l’assemblage de solutions ponctuelles ne suffit plus, encore moins qu’avant, quand les choses étaient en apparence plus simples. La complexité n’est plus vécue seulement comme une contrainte, à savoir la nécessité de réussir à tout concilier. Elle est devenue une caractéristique intrinsèque de l’activité des agriculteurs, exigeant une forte évolution de leur métier, avec plus d’observations, des approches plus systémiques, en bref un plus grand besoin d’agronomie. »


Le rôle de nanoparticules introduites dans des produits de traitement des cultures et/ou des engrais n'a-t-il pas un effet de leurre : moins de quantités ne signifiant pas moins d'impacts... ?
En savoir +

Bionanotech : quelles voies de solutions pour quelles agricultures ?


Comme dans d'autres domaines, une connaissance plus fine des phénomènes naturels peut être utilisée soit pour interagir autrement avec les ressources naturelles (on transfert des savoirs, on modifie des pratiques), soit pour fabriquer une solution technique qui va remplacer ou modifier un processus naturel : on transfert un "intrant" que l'agriculteur achète. Il se libère du temps, mais la compétence est externe.

Exemple : connaître mieux les principes de nutrition des plantes par l'azote peut conduire soit à ajouter des engrais chimiques azotés, soit à pratiquer des cultures associant légumineuses et céréales. Les atouts et contraintes ainsi que le degré de dépendance entre les acteurs ne seront pas les mêmes.
Autre exemple : pour réduire l'usage de désherbants, on peut rechercher des produits chimiques plus efficaces à de faibles doses (on va diminuer l'indicateur poids de matière active à l'hectare, mais pas forcément minimiser les impacts induits...) ou on peut rechercher des plantes compagnes, couvre-sols peu concurrents de la culture associée : cas de la piloselle pour enherber les vignobles par exemple.
C'est en gardant à l'esprit ces deux stratégies "plus de connaissances ou plus d'intrants" que nous proposons d'explorer le sujet, et c'est pourquoi notre dossier titre "les agricultures".
Les Pays du Nord pensent agriculture de précision, les Pays du Sud ont besoin de gestion des ressources en eau – stratégie de dessalination – besoin d’énergie propre - capteurs artificiels d’énergie solaire, sachant que le végétal est l’usine à photosynthèse que l’on cherche à imiter.

Les systèmes de production et les pratiques agricoles sont très diversifiés près de chez nous et autour du monde.
Un rapport de la Banque Mondiale nuance les solutions biotech, qui ne pourront pas tout résoudre.
Ce rapport de 2012 ne discute pas la projection de l’augmentation de population. S’il souligne la nécessité d’améliorer l’accès à la nourriture produite (on pense proximité des lieux de production, transport, stockage pour limiter les pertes et absence d’embargo alimentaires de toute sorte), parmi quatre conditions pour réussir, il indique de continuer à investir dans la recherche agricole publique, comme par le CGIAR (Consultative Group on International Agricultural Research, partenariat mondial de recherche agricole pour un futur sans faim) et de renforcer les partenariats avec le secteur privé pour exploiter l’énorme potentiel de la biologie moléculaire moderne pour les petits agriculteurs pauvres dans le monde entier.
Le CGIAR dont le lieu de coordination est en France, mentionne des recherches concernant les nanotechnologies : nanovaccins pour le bétail, nanocapsules pour les désherbants et nanosenseurs pour piloter la qualité des sols et des plantes.


En France
- Pour la recherche agronomique, nombres de travaux à l'échelle de la biologie se font sur des éléments et processus naturels de taille nanométrique.


image Avis_Inra_nano.jpg (33.0kB)
Lien vers: http://inra.dam.front.pad.brainsonic.com/ressources/afile/223272-fb9e3-resource-comite-d-ethique-inra-cirad-avis-4.html
télécharger l'avis
Les recherches de l'Inra et du Cirad relevant des nanotechnologies concernent :
- la fabrication de nanostructures pour les emballages,
- les nanocapteurs et nanoprocédés ("laboratoires sur puces") pour la santé des animaux et des plantes
- les bio-senseurs et la traçabilité.
- le département EA (Environnement et Agronomie) de l’Inra a développé des
recherches sur la dynamique des nanostructures argileuses du sol, en relation avec le devenir de polluants
métalliques dans les sols contaminés.
- l'unité Risque et recyclage - Persyst (Cirad) étudie des nanotubes naturels et synthétiques pour comprendre le fonctionnement bio-géochimique des sols, le traitement des déchets et la toxicologie des nanoparticules.
- la conception d’éco-nanomatériaux composites, toxicologie et cycle de vie (voir notre dossier alimentation).
L'assemblage maîtrisé de nanostructures dites “biomimétiques” ou “bio-inspirées” imitent ou s’inspirent des systèmes biologiques. À l’Inra, cette approche ascendante produit des bio-catalyseurs auto-assemblés à la façon des particules virales (bio-inspirés), ou des “nez artificiels”, assemblage de nano-bio-senseurs olfactifs (biomimétiques).


Le point de vue d’un chercheur en Inde décrit les applications attendues des nanotechnologies en agriculture pour résoudre des dommages à l'environnement et à la biodiversité:
- dans l'agriculture de précision,
- pour faciliter la fertilisation et la nutrition des plantes,
- augmenter l'efficience des herbicides et pesticides chimiques par des "nanocides" encapsulés pouvant agir de façon controlée
- stabiliser des biopesticides.



Du global au local : quels systèmes alimentaires pour demain ?


L’ajustement des ressources d’un territoire aux besoins multiples d’une population inclut la conception de systèmes alimentaires adaptés, à différentes échelles géographiques (bassins de vie) et décisionnelles.

En savoir + http://www.agronomie.asso.fr/carrefour-inter-professionnel/evenements-de-lafa/revue-en-ligne/revue-aes-vol1-n2-decembre-2011-defi-alimentaire-et-agronomie/revue-aes-vol1-n2-4/

Selon les acteurs en présence, les attentes de solutions par les nanotechnologies seront bien différentes.
Si une réflexion préalable est menée sur un territoire en s'appuyant sur les savoir faire locaux, le recours aux technologies complexes (nouveaux intrants augmentant la dépendance à la science ou modifiant les rapports de dépendance) sera interrogé différemment.


Les enjeux énergétiques pour l'agriculture


En France, la consommation moyenne d'énergie par habitant est illustrée en 2011 sur cette carte du monde entre 2,5 et 4 Tonnes Equivalent Petrole.

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En 2016 selon le ministère du développement durable en France, elle est de 2,23 TEP/ habitant.
Si l'agriculture en France ne consomme que 3% de l'énergie de ce bilan 2016, elle est dépendante à près de 80% des énergies fossiles et contribue pour 20% aux émissions de gaz à effet de serre.

Pour l'autonomie énergétique de l'agriculture, c'est le développement du photovoltaïque serait le plus concerné par les nanotechnologies. Par ailleurs, la biomasse produite par l'agriculture est utilisée (sans nanotech...) pour la méthanisation.
En savoir + Agriculture et énergies renouvelable, rapport de l'Ademe, février 2018.



Les réponses promises sont-elles adaptées à ces enjeux ?

Les ingrédients nanos identifiables dans les différentes agricultures à ce jour répondent-ils à ces enjeux ?

⇒ voir la Fiche : "Quels ingrédients nano dans les différentes agricultures ?"

NOTES et REFERENCES :


1 - Prospective Agrimonde (Inra – Cirad 2006-2009)
« (Cette prospective) est structurée sur des hypothèses quantitatives sur les principaux paramètres des usages et des ressources de biomasse agricole (consommations individuelles, population, surfaces cultivées, rendements) par grandes régions du monde, en prenant en compte l'ensemble des produits agricoles et en utilisant l'unité unique de la calorie alimentaire. Les différents scénarios estiment ainsi le niveau de couverture des usages par les disponibilités à l'échelle mondiale et pour chaque grande région. Le module Agribiom permet des hypothèses quantifiées spécifiques sur les calories alimentaires d'origine végétale ou animale, et au sein de celles-ci, entre celles issues de ruminants, d'animaux monogastriques, et de productions aquatiques. Il comprend également des fonctions de production animale différentes selon les régions du monde, permettant de tenir compte de la diversité des systèmes de production animale (part variables dans l'alimentation des animaux des pâtures, des concentrés, des résidus de culture, ou d'autres sources), qui conduisent à des différents niveaux de conversion des calories apportées sous forme de concentrés en calories animales. En complément de ces hypothèses quantitatives mises en cohérence, Agrimonde a aussi cherché à mettre en évidence l'ensemble des conditions de cohérence des scénarios développés, y compris sur des dimensions non quantifiables, par exemple celles qui concerne les rapports de pouvoir entre acteurs.
Dans la démarche Agrimonde, il a été choisi de ne pas passer par une représentation au travers des prix mondiaux des mécanismes d'incitation liés aux tensions entre offre et demande sur les niveaux de production, de productivité et de progrès technologique, qui ne sont pas pris en compte de manière endogène dans le modèle. »
« […] Le scénario Agrimonde 1 (AG1) repose sur une hypothèse de rupture dans la trajectoire de progrès technologique et d'innovation. Il explore, à partir de l'ouvrage " Nourrir la planète " de Michel Griffon (2006), les hypothèses les plus cohérentes avec la proposition de révolution doublement verte. Celle-ci met l'accent sur une priorité d'innovation autour du pilotage optimal des fonctionnements écologiques des agroécosystèmes pour maximiser les biens et services qu'ils peuvent produire, plutôt que sur la seule maximisation des rendements par optimisation de la productivité de la terre et l'amélioration de l'efficience d'usage des intrants externes. […] Le scénario intègre les incertitudes sur l'impact des changements climatiques, […] et des hypothèses de rupture dans les schémas d'évolution des consommations alimentaires. Ces hypothèses représentent un fort rattrapage des consommations alimentaires moyennes en Afrique subsaharienne, mais aussi en Asie. Mais, à l'inverse, elles supposent une stabilisation des niveaux de consommation alimentaire dans les régions qui ont déjà atteint une moyenne de disponibilité alimentaire de 3000 kCal/hab/j et une réduction importante des consommations alimentaires dans la zone OCDE, qui ne peut correspondre qu'à des changements profonds dans l'ensemble du système alimentaire (réduction des pertes chez le consommateur final, politiques nutritionnelles, etc.). Ce faisant, le scénario AG1 met très clairement en évidence l'utilité de s'interroger sur les leviers possibles d'une gestion de la demande en agriculture. »
« Le scénario AG1 illustre ainsi qu'on peut atteindre des ordres de grandeur de disponibilités alimentaires mondiales cohérents pour nourrir 9 milliards d'habitants en 2050 en faisant des hypothèses représentatives d'une trajectoire d'innovation agroécologique à 40 ans. »



2 - L'IDH est un indice composite, sans dimension, compris entre 0 (exécrable) et 1 (excellent), calculé par la moyenne de trois indices quantifiant respectivement :
a-la santé / longévité (mesurées par l'espérance de vie à la naissance), qui permet de mesurer indirectement la satisfaction des besoins matériels essentiels tels que l'accès à une alimentation saine, à l'eau potable, à un logement décent, à une bonne hygiène et aux soins médicaux.
b-le savoir ou niveau d'éducation. Il est mesuré par la durée moyenne de scolarisation pour les adultes de plus de 25 ans et la durée attendue de scolarisation pour les enfants d'âge scolaire. Il traduit la satisfaction des besoins immatériels tels que la capacité à participer aux prises de décision sur le lieu de travail ou dans la société ;
c-le niveau de vie (logarithme du revenu brut par habitant en parité de pouvoir d'achat), afin d'englober les éléments de la qualité de vie qui ne sont pas décrits par les deux premiers indices tels que la mobilité ou l'accès à la culture.
La composition et la méthodologie pour établir cet indice sont susceptibles d'être revues tous les ans
Sources : http://hdr.undp.org/fr/data et wikipedia
Si le développement est défini comme processus d'expansion des libertés, l'absence de prise en compte des libertés publiques dans l'IDH est à compléter selon http://www.statistiques-mondiales.com/libertes_civiles.htm