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Mercredi 06 avril 2022

[Parole d'expert] Innover pour développer des chaînes de valeurs alimentaires durables

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"Une chaîne de valeur alimentaire durable doit être rentable d’un bout à l’autre (durabilité économique), avoir des effets positifs pour la société (durabilité sociale) et un impact positif ou neutre sur l’environnement (durabilité environnementale)", assure Marc Danjon, directeur du Carnot Agrifood Transition. Comment innover davantage ? Quels sont les besoins du marché ? C’est l’enjeu des projets déployés par les Carnot Agrifood Transition, Eau & Environnement, France Futur Elevage ou PolyNat, détaillés dans ce dossier d’avril 2022 réalisé en partenariat entre l’AiCarnot et AEF info.

Marc DanjonL’ANALYSE DE MARC DANJON, DIRECTEUR DE L’INSTITUT CARNOT AGRIFOOD TRANSITION 

Une chaîne de valeur alimentaire est constituée de toutes les parties prenantes qui participent aux activités coordonnées de production et d’ajout de valeur qui sont nécessaires à la production des denrées alimentaires. Une chaîne de valeur alimentaire durable doit être rentable d’un bout à l’autre (durabilité économique), avoir de larges effets positifs pour la société (durabilité sociale) et un impact positif ou neutre sur l’environnement naturel (durabilité environnementale).

Dans les marchés finaux d’aujourd’hui, il est de plus en plus essentiel d’atteindre simultanément les trois objectifs de durabilité : économique, sociale, et environnementale. Il faut donc plus que jamais innover pour éviter de devoir faire des compromis entre ces différents objectifs.

Pour améliorer une chaîne de valeur alimentaire, il convient de s’appuyer sur un ensemble cohérent et coordonné de différentes améliorations apportées le long de la chaîne ou dans l’environnement porteur et qui s’attaquent à tous les obstacles clés qui empêchent la concrétisation des objectifs. On peut en distinguer quatre grands types :

  • l’amélioration des pratiques agricoles et des technologies agroalimentaires ;
  • l’amélioration concernant la gouvernance ;
  • l’amélioration des services pour l’agriculture et l’agroalimentaire (assurance contre les risques météorologiques, outils numériques pour l’irrigation et la pulvérisation de précision) ;
  • l’amélioration de l’environnement porteur pour les entreprises (modification des politiques publiques)

 

LE RÔLE DES INSTITUTS CARNOT

Certains Instituts Carnot sont focalisés sur des domaines spécifiques, tels Plant2Pro (végétal), France Futur Elevage (animal), Qualiment (alimentation) et d’autres apportent des compétences transversales, comme Inria (numérique), CEA Leti  (électronique), CEA List, Cetim (usine du futur), Eau et Environnement, PolyNat (matériaux, dont emballages alimentaires).

L’institut Carnot AgriFood Transition "déploie ses compétences de R&D pour l’innovation des produits et des procédés sur toute la chaîne de valeur". Il intègre dans ses travaux les "différents volets de la durabilité économique (création d’emplois, valeur pour le consommateur), sociale (nutrition et santé, bien-être des travailleurs, bien-être animal), et environnementale (réduction des émissions de gaz à effet de serre, usage et qualité des sols et de l’eau, etc.), avec si possible un impact à grande échelle".

EXEMPLES DE TRANSFERTS RÉALISÉS PAR LES INSTITUTS CARNOT


Les cinq exemples suivants permettent d’illustrer les apports des instituts Carnot au développement des chaînes alimentaires durables.

Institut Carnot Eau & Environnement : Lever les contraintes pour réutiliser l’eau durablement pour l’irrigation agricole

Projet NereideLe projet NEREIDE (Solutions basées sur la nature pour l’épuration et la réutilisation d’eau usée vers une irrigation durable), vise à renforcer les connaissances sur les contraintes de la réutilisation d’eau usée traitée pour l’irrigation agricole, dans le but de lever plusieurs verrous qui limitent son attrait, et donc son développement industriel en France.

L’approche proposée intègre à la fois la mise au point d’un procédé de traitement de l’eau adapté aux contraintes techniques, territoriales, environnementales et socio-économiques, et l’étude d’impact de la qualité de l’eau traitée sur un système sol-plante. Pour cela, de nouveaux procédés d’épuration de l’eau seront développés et testés à l’échelle semi-pilote, tels que des matériaux adsorbants issus de ressources locales et modifiées pour la filtration sur colonne, et des essences végétales locales pour l’élaboration de filtre planté.

Des expériences sur sol cultivé seront également réalisées en lysimètres (1) de laboratoire afin de qualifier la qualité d’eau d’irrigation requise pour une utilisation durable du sol agricole. Ces approches expérimentales inspirées par la nature permettront de retenir le procédé le plus prometteur parmi ceux testés, ou plus certainement la combinaison de procédés pour cibler l’abattement d’indicateurs de pathogènes et de contaminants émergents présents dans les eaux usées traitées.

Institut Carnot Agrifood Transition : projet Opticool – Répondre aux enjeux de réduction des consommations énergétiques sur l’étape "Stockage du lait à la ferme"

OpticoolLe refroidisseur de lait à la ferme constitue le premier poste de consommation d’électricité dans les exploitations agricoles laitières. Les équipes de R&D du pôle Cristal ont évalué de nombreuses solutions qui associent des nouvelles technologies (fluide frigorigène à faible impact environnemental, mesures en continu de certains paramètres du lait, stockage d’énergie), des solutions de réduction de consommation d’énergie (pré-refroidissement, récupération de chaleur) et des solutions de production d’énergies renouvelables. Cette évaluation a été réalisée grâce au développement d’un modèle numérique original de consommation du tank à lait, complété par de nombreuses campagnes d’essais en laboratoire.

Institut Carnot PolyNat : projet FILHYBAR (film alimentaire bio sourcé) - Réduire l’impact environnemental des emballages

PolyNatSi la recherche d’alternatives aux matériaux d’emballages issues de la pétrochimie sont une nécessité avec le développement de matériaux biosourcés, la question de leurs performances en termes de fonctionnalités est cruciale pour des raisons de sécurité sanitaire et de gaspillage notamment dans le secteur agroalimentaire.

Ainsi, les nanocelluloses - matériau biosourcé - sont appelées à jouer un grand rôle dans le secteur de l’emballage par leur capacité à former des revêtements barrières aux gaz. Par ailleurs, leur combinaison avec des nanoplaquettes inorganiques via l’utilisation de la méthode d’assemblage couche par couche (LbL) permet de réaliser des structures denses et cohésives qui présentent une forte tortuosité.

Dans ce contexte, le projet FILHYBAR a eu pour objectif d’étudier la possibilité de recouvrir des substrats commerciaux (papiers ou cartons modifiés ou non, films plastiques) par des films minces hybrides multicouches composés de couches alternées de nanocristaux de cellulose (NCC) et de nanoplaquettes minérales de gibbsite (GNP) afin d’en améliorer les propriétés barrière à l’oxygène et à la vapeur d’eau.

Instituts Carnot France Futur Elevage et Agrifood Transition : projet Aleph, une technologie émergente pour préserver la qualité de l’air en élevages

AlephALEPH (Amplification of Light Energy by Pulses with Harmonics) est un procédé breveté capable d’assainir l’air dans les élevages. La machine reste extraordinairement compacte et économe en électricité. Quelques dizaines de centimètres de longueur et de l’ordre de 1 W par 100 m3 de flux dépollué. Elle n’utilise ni filtre, ni eau et en raison de l’absence de pièces mobiles, elle ne requiert que peu de maintenance. De plus, l’air est assaini sans devoir refouler des particules à l’extérieur du bâtiment.

Dans le cadre d’un projet de recherche mené par l’UMT Sanivol et  financé par le LIT Ouesterel, les équipes de recherche de l’Anses Ploufragan (institut Carnot AgriFood Transition) et de l’Itavi (institut Carnot France Futur Elevage) ont étudié l’impact de cette technologie sur l’élevage des volailles.

La technologie Aleph permet une réduction significative des taux de CO2 et d’ammoniac, ainsi que du taux d’empoussièrement. Ce traitement simultané des nuisances olfactives et de la qualité de l’air (chimique et particulaire) dans les élevages – expérimentations réalisées sur volailles – apporte un bénéfice sur la santé et le bien-être des animaux, la qualité de vie des éleveurs et des riverains. Une belle opportunité pour les élevages avicoles bretons.

Institut Carnot Agrifood transition : Résurrection d’espèces végétales disparues – Répondre aux enjeux de préservation de la biodiversité

AFTCe projet de R&D a été conduit en partenariat avec Vegenov (Institut Carnot AgriFood Transition), le CBNB (conservatoire botanique national de Brest) et Klorane Botanical Foundation. Cylindrocline lorencei est une plante de l’Île Maurice considérée comme éteinte en 1990. Quelques graines étaient conservées à -18 °C au CBNB.

L’équipe de Vegenov a pu multiplier par une technique innovante de micropropagation in vitro plusieurs centaines de jeunes sujets de cette plante. Cette méthode a permis de faire face aux essais de bouturage assez difficiles afin de pouvoir maîtriser à grande échelle toutes les étapes de la culture, de l’éprouvette à la réintroduction en passant par l’acclimatation. Un sauvetage d’embryons in vitro a ainsi pu être réalisé à partir de 74 graines. Aujourd’hui, 84 plants de Cylindrocline lorencei ont désormais rejoint l’Île Maurice après trois années de rapatriement.
 

Projet 7dSh TOX – vers une alternative au glyphosate ?

AFT 2Le glyphosate, principale substance active de l’herbicide le plus utilisé au monde, est controversé pour son impact nocif sur l’environnement et la santé humaine. Si aujourd’hui les alternatives sont des techniques essentiellement manuelles ou mécaniques, des désherbants "naturels" sont en cours de développement en France.
 

L’institut Carnot AgriFood Transition a soutenu le projet de ressourcement scientifique porté par ses équipes "Stress, membrane et signalisation" de l’Irset et le Ceva. Ce projet vise à évaluer la toxicité d’un nouveau composé issu de cyanobactérie comme alternative au glyphosate. La complémentarité des équipes de recherche a permis de cultiver la cyanobactérie, d’extraire et de purifier le 7-désoxysédoheptulose (7dSh) et d’étudier la toxicité de cet antimétabolite sur des cellules humaines en culture primaire et le modèle in vivo de larve de poisson-zèbre.

Si le caractère inoffensif pour l’homme et l’environnement de ce composé est confirmé, cela fera de lui un très bon candidat en alternative au glyphosate qui répondra à l’enjeu fort de substitution de cet herbicide.

(1) Dispositif permettant de mesurer l'évolution de l'eau dans un sol.