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La durabilité d'une ferme verticale : l'eau gagnée, l'électricité perdue

2026-06-11

La culture hydroponique est-elle vraiment bonne pour l’environnement, ou n’est-elle qu’une machine à consommer de l’électricité ? Que ce soit lors d’une présentation aux investisseurs, d’une sélection par des clients professionnels ou d’une demande de validation interne, la ferme verticale se retrouve souvent réduite à cette alternative. Et des deux côtés du débat, la réunion avance sans que personne ne parvienne à formuler un contre-argument décisif — cela vous parle-t-il ? Le problème n’est pas d’être pour ou contre. C’est l’incapacité à tracer la frontière : dans quelles conditions l’emporte-t-on, et dans lesquelles perd-on ?

L’économie d’eau n’a pas disparu : elle a simplement migré vers l’électricité

On dit souvent que la culture hydroponique « consomme peu d’eau ». C’est vrai : l’eau est recyclée en circuit fermé, si bien qu’au niveau du robinet de l’installation, il y a bien une économie. Mais l’électricité nécessaire pour alimenter tout cet éclairage et ce CVC est produite quelque part, dans une centrale qui, elle, consomme de l’eau. L’installation économise de l’eau, mais cette eau a simplement migré côté électricité. Elle a disparu du champ de vision, sans pour autant avoir disparu. Et ce schéma du « simplement déplacé ailleurs » ne se limite pas à ce seul cas.

L’« économie d’eau » de l’hydroponie en circuit fermé est un fait. Mais c’est aussi un récit qui ne regarde qu’en amont du robinet. Si l’éclairage et le CVC sont alimentés par du fossile ou du nucléaire, la centrale a besoin d’eau pour son refroidissement. Il est donc plus exact de dire que « l’utilisation de l’eau s’est déplacée de l’installation vers la centrale » plutôt que « l’installation ne consomme pas d’eau » : c’est caché, pas supprimé. Cela ne signifie pas pour autant que « puisque c’est simplement déplacé, l’exploitation économe en eau est inutile ». Réduire la facture d’eau, le traitement des eaux usées et les pertes en engrais en amont du robinet est un avantage concret pour la trésorerie de l’exploitation. Sur le terrain des PFAL que j’ai pu observer, la gestion des eaux usées et des engrais est l’un des leviers qui portent vraiment. Cela a de l’importance ; c’est simplement que l’eau n’a pas disparu de la planète dans son ensemble. La même structure se retrouve ailleurs. « Pas de pesticides » fonctionne parce qu’au lieu de laisser entrer les insectes, on maintient un environnement intérieur propre grâce au CVC et à la filtration, alimentés par de l’électricité. Et « pas de sol » signifie simplement que les engrais de la solution nutritive sont produits industriellement ailleurs puis transportés. Chacun de ces éléments ne fait que déplacer une charge vers un autre lieu, une autre ressource. Avant de trancher en un mot, mieux vaut d’abord se demander : « est-ce vraiment réduit, ou simplement déplacé quelque part ? » Et selon que ce qui a été déplacé est de l’électricité ou de l’eau, et selon ce qui est bon marché ou coûteux dans la région, le gagnant et le perdant s’inversent.

Cette vision — « ce qui a diminué d’un côté s’est reporté dans une autre colonne » — apparaît clairement dans les chiffres. L’hydroponie fermée ramène l’eau d’irrigation à environ 1 % de celle utilisée pour la laitue en plein champ en Californie ou en Arizona (voir 1). Il existe aussi des rapports indiquant que pour les cultures feuillues, selon l’espèce, on peut réduire l’eau jusqu’à 99 % (voir 3). C’est incontestablement une colonne où l’on gagne très largement. Mais ce gain sur l’eau n’a une grande valeur que dans des régions comme la Californie ou l’Arizona, où l’eau est précieuse et onéreuse. Dans des régions où l’eau est abondante et bon marché, la même « économie de 99 % » se traduit par un montant faible, et le gain s’amenuise. La même étude indique également l’énergie primaire consommée pour obtenir cette économie d’eau. La laitue en plein champ représente 10,7 mégajoules par kg, contre 162 mégajoules pour la laitue en hydroponie fermée (indoor). Soit plus de dix fois plus. En termes de gaz à effet de serre, on atteint environ 8 à 10 fois le niveau du plein champ et des serres, et le principal facteur en est l’électricité (voir 1). « Gagner nettement sur l’eau et perdre nettement sur l’électricité » se produit simultanément dans un seul et même tableau. C’est la confirmation que rien n’a disparu, mais que tout a traversé les colonnes.

À noter que les chiffres sont aussi précis ici parce qu’il s’agit principalement de culture indoor — PFAL en circuit fermé avec LED, produisant des feuilles (laitue). Les serres utilisant la lumière du soleil et les cultures de fruits comme les tomates ou les fraises sont dans un tout autre ordre de grandeur, tant pour la rentabilité que pour l’impact environnemental, et doivent être examinées dans un tableau distinct. Dans la suite, sauf indication contraire, les chiffres concernent la culture indoor PFAL de feuilles.

La ligne de partage entre gains et pertes se déplace avec le mix énergétique

La charge à l’endroit où elle a été déplacée est-elle réellement plus lourde que ce qui a diminué sur le terrain ? Même après le déplacement, peut-être est-on à l’équilibre, voire légèrement gagnant — cette pensée s’instille parfois. Et si les gains et les pertes s’inversent selon les régions, peut-être existe-t-il une ligne de démarcation nette quelque part, se dira-t-on.

En tout cas, déplacer la charge ne donne pas toujours un résultat positif. L’hydroponie en est un bon exemple. L’énergie de la photosynthèse que le soleil fournissait gratuitement en extérieur est, en intérieur, entièrement prise en charge par l’éclairage électrique. La production d’électricité nécessite elle aussi de l’eau et de l’énergie, si bien que l’eau économisée sur le terrain ne se convertit pas nécessairement en gain net. Plus la culture est légère et à faible valeur unitaire — comme les feuilles — plus la charge électrique reportée se fait sentir : c’est ma lecture des chiffres. Peut-on alors tracer une ligne nette ? Pas vraiment. L’élément décisif est « de quoi est faite cette électricité ». Pour une même ferme verticale, dans une région riche en hydroélectricité ou en solaire où l’électricité est propre, le résultat bascule en faveur du gain ; dans une région centrée sur le fossile, quelle que soit l’économie d’eau réalisée sur place, on perd du côté de la centrale. Ainsi, plus une région est carbonée et centrée sur le fossile, plus la ligne de partage entre gains et pertes se trace d’abord au niveau du mix énergétique. À l’inverse, dans des régions où l’électricité est déjà propre, les leviers efficaces se déplacent vers d’autres types d’optimisation. Culture, source d’énergie, distance de transport : ce n’est qu’en combinant ces conditions que le résultat se détermine.

Que « la photosynthèse soit prise en charge par l’électricité » apparaît bien dans les chiffres. La laitue en ferme verticale consomme environ trois fois plus d’énergie que la culture en serre, et environ 60 % de cette énergie est estimée être dédiée à l’éclairage (LED) (voir 4). C’est pourquoi la charge électrique est d’autant plus lourde que la culture est feuillagère. Et l’idée que « la ligne se trace d’abord au niveau du mix énergétique » est également étayée. Pour la même laitue en ferme verticale, passer de l’énergie charbon à l’énergie éolienne réduirait les gaz à effet de serre d’environ un facteur 100 selon une estimation (voir 4). Il s’agit d’une estimation unique citée dans un article d’opinion, donc l’ordre de grandeur lui-même ne peut pas servir d’argument massue ; mais cela illustre bien la direction : ce sont les caractéristiques de la source d’énergie, pas les spécifications de l’installation, qui inversent les résultats. Une analyse de cycle de vie indique également qu’on ne peut pas affirmer que « l’agriculture urbaine est uniformément meilleure ou moins bonne que l’agriculture conventionnelle », et que selon la combinaison de culture, de technique, de climat et de source d’énergie, aucune installation n’a surpassé le conventionnel sur tous les indicateurs (voir 5).

Les optimisations réduisant l’électricité permettent un double bénéfice : rentabilité et environnement

Jusqu’ici, nous avons examiné les gains et pertes environnementaux. Mais les personnes qui gèrent une installation, et celles qui la financent, ont un autre critère : la rentabilité. Si vous-même exploitiez une telle installation, ou la financiez, comment le verriez-vous ? « Améliorer les chiffres environnementaux » semble-t-il aller à l’encontre de « améliorer la rentabilité » ? Ou bien certains aspects évoluent-ils dans le même sens ? La durabilité est souvent présentée comme un sujet distinct de la rentabilité — mais qu’en est-il concrètement ?

Pour aller droit au but : rentabilité et chiffres environnementaux pointent dans la même direction sur une grande partie du périmètre, loin d’être des sujets distincts. Commençons par l’électricité. Dans une ferme verticale PFAL, le poste de coût le plus élevé est la facture d’électricité, et le principal facteur d’impact environnemental est également l’électricité. Ainsi, les optimisations visant à réduire l’électricité se traduisent directement par une baisse de la facture. Ici, les deux objectifs convergent presque parfaitement. Il y a toutefois une condition à surveiller. Les équipements économes en énergie — LED haute efficacité, CVC performant, amélioration de l’isolation — nécessitent un investissement initial non négligeable. Le double bénéfice ne se matérialise que « lorsque les économies d’électricité justifient cet investissement et sa durée de retour ». De plus, dans mon expérience sur le terrain des PFAL en culture de feuilles, pousser les économies d’énergie trop loin finit par se retourner contre soi. Réduire trop l’éclairage ou le CVC provoque, en culture dense, des problèmes d’humidité, des dégâts sur les feuilles inférieures, une augmentation des brûlures d’extrémités et des pertes au tri — des pertes de rendement qui peuvent dépasser les économies d’électricité. Le double bénéfice « réduire l’électricité » s’applique donc avec une réserve : dans la limite de ce qui ne dégrade pas le rendement. Il en va de même pour la distance de transport : produire à proximité de la zone de consommation réduit simultanément les émissions et les coûts de transport. La fraîcheur étant mieux préservée, les pertes par déchets devraient également diminuer — difficile de l’affirmer catégoriquement, mais la direction semble être un mouvement conjoint des chiffres environnementaux et de la rentabilité. Tout ne va pas dans le même sens pour autant. Choisir une électricité propre, dont le coût d’approvisionnement est aujourd’hui souvent supérieur au fossile, peut au contraire faire augmenter la facture d’électricité. Fonctionner avec du fossile bon marché est plus favorable à la rentabilité, mais défavorable à l’environnement. C’est le seul point où les deux objectifs s’opposent. La distinction s’impose donc : les mesures de « réduction de l’électricité » conjuguent rentabilité et environnement, tandis que les mesures de « verdissement de la source d’énergie » entrent en conflit avec le prix. Seules les secondes s’opposent. Les premières sont au contraire des alliées.

Que « l’électricité soit à la fois le plus grand poste de coût et le principal facteur environnemental » se confirme aussi du côté de la structure des coûts. Dans une estimation pour une installation produisant du blé en intérieur, plus de la moitié des coûts d’exploitation était absorbée par l’électricité de l’éclairage artificiel. Aux niveaux actuels des coûts de l’électricité et du capital, et au prix du blé, les coûts représentaient environ 46 fois les recettes — un niveau totalement non rentable (voir 7). Autrement dit, optimiser cette électricité revient à réduire directement le poste le plus lourd. C’est cette structure qui explique pourquoi chiffres environnementaux et rentabilité convergent. La distinction selon laquelle « la réduction d’électricité offre les deux avantages » est donc fondée non sur l’intuition, mais sur la décomposition des coûts.

Mesurer séparément le mérite de l’emplacement et celui de l’installation

Dans une région riche en hydroélectricité ou en solaire, le résultat bascule en gain. Cette affirmation vous a peut-être laissé un doute : en fin de compte, cela ne revient-il pas à dire « construire au bon endroit pour gagner », ce qui est indépendant de la question de savoir si la ferme verticale elle-même est bonne pour l’environnement ? Le fait de rendre l’électricité plus propre devrait bénéficier à tout ce qui utilise l’électricité de cette région, pas seulement à la ferme verticale. Dans cette logique, le mérite propre à la ferme verticale se limiterait aux optimisations visant à « réduire l’électricité ».

En effet, la partie « rendre l’électricité plus propre » n’est pas un mérite propre à la ferme verticale. Si la source d’énergie de la région est propre, l’installation voisine ou un ménage en bénéficierait tout autant. La ferme verticale se trouve simplement là par hasard, et s’attribuer ce crédit ne serait pas équitable. Pour évaluer la contribution nette propre à une ferme verticale, on commence par aligner la source d’énergie sur une base neutre pour comparer. À partir d’une hypothèse d’électricité identique, quelles réductions peut-on obtenir par rapport à l’extérieur : dans quelle mesure peut-on améliorer l’efficacité de l’éclairage prenant en charge la photosynthèse, réduire le transport et les pertes par déchets, économiser l’eau et les terres ? Cette différence, qui subsiste même en dissociant la source d’énergie, est le mérite propre à la ferme verticale. Pour le dire autrement : « construit au bon endroit » est le mérite de l’emplacement, « a réduit l’électricité » est le mérite de l’installation. Ils doivent être comptabilisés séparément selon leur origine. Mélanger les deux pour dire « les fermes verticales sont bonnes pour l’environnement » revient à faire passer un avantage de localisation pour la performance propre de l’installation. Ce raisonnement s’applique tout aussi bien au gain sur l’eau mentionné précédemment. Que l’eau soit rare et chère dans une région en stress hydrique est une donnée de localisation, pas une performance de l’installation.

Le fait que « le choix du dénominateur » rebat les classements est également lié à cette question de séparation des origines. C’est un exemple de la règle générale selon laquelle le choix du dénominateur fait bouger les classements : dans une comparaison d’agriculture urbaine portant sur des légumes cultivés en serre non chauffée, les émissions de carbone étaient inférieures d’environ 15 % mesurées par surface cultivée, mais supérieures mesurées par poids de récolte — un renversement rapporté par l’étude (voir 2). Ce n’est pas un chiffre propre au PFAL ; c’est un exemple d’un autre type d’exploitation (serre, petit agriculteur vs. livraison à grande échelle), mais la structure elle-même — « changer le dénominateur fait bouger les classements » — s’applique quel que soit le type. Gagner sur la surface et perdre sur le poids : ce sont deux chiffres corrects pour le même objet, mais la conclusion change selon le choix du dénominateur. Avant de dire « les fermes verticales sont bonnes pour l’environnement » en un mot, il faut donc préciser sur quel dénominateur et avec quelle hypothèse de source d’énergie le chiffre a été mesuré, sous peine de faire passer un avantage de localisation ou de méthode de mesure pour une performance. En ce qui concerne la réduction des distances de transport, sa part dans l’ensemble de la chaîne d’approvisionnement est faible, et son effet de réduction est souvent surestimé (voir 5, 6).

Séparer les colonnes à chiffrer des colonnes à laisser en qualitatif

Lorsque l’on aborde ces questions dans le cadre d’une validation interne, d’une explication à des clients professionnels ou à des investisseurs, on ne peut pas s’en tirer avec un simple « respectueux de l’environnement ». Mais on ne peut pas non plus tout chiffrer. Certaines données — comme la source d’énergie, l’eau et les déchets — peuvent être réparties en colonnes et chiffrées ; d’autres ne peuvent pas encore être réduites à des chiffres et doivent être laissées en qualitatif. Où tracer cette ligne pour qu’elle ne vacille pas par la suite ?

Dans un dossier de validation ou une présentation aux investisseurs, commencer par distinguer clairement « ce qui peut être rapporté en chiffres dans une colonne » de « ce qui reste qualitatif ». Le critère de la ligne de partage est de pouvoir fixer le mix énergétique de la région et le choix du dénominateur — surface ou poids — chacun à une valeur unique, et de calculer sans en déroger. La consommation d’électricité, l’eau sur site, la distance de transport et les pertes par déchets peuvent être chiffrées dès lors que les hypothèses sont alignées, et entrent donc dans les colonnes. À l’inverse, la perspective que la source d’énergie deviendra propre à l’avenir, ou l’effet rassurant lié à la production locale, risquent de vaciller si on les habille en chiffres. Comme tout changement du mix énergétique ferait s’effondrer l’hypothèse de base, ceux-ci sont honnêtement placés dans la colonne qualitative. En d’autres termes : les mesures de « réduction de l’électricité » sont des chiffres ; les mesures de « verdissement de la source d’énergie » sont du qualitatif. Les performances propres de l’installation peuvent être chiffrées, mais l’emplacement et la source d’énergie future dépendent des hypothèses et se placent donc en qualitatif. Avec cette séparation, même si l’hypothèse sur la source d’énergie évolue, les chiffres côté installation survivent, évitant ainsi tout « ce n’est pas ce que vous aviez dit » ultérieur.

La règle selon laquelle « ce qui vacillerait si on l’habillait en chiffres doit être laissé en qualitatif » est également raisonnable pour prévenir les risques de surenchère. Par exemple, l’envie est grande d’affirmer haut et fort que l’agriculture urbaine « contribue à la circularité des ressources ». Mais lorsque l’on mesure effectivement les flux de matières, dans une ville donnée, cela ne représentait que 0,44 % de tout le phosphore consommé en alimentation dans cette ville, et utiliser tous les déchets phosphorés de la ville nécessiterait une surface de 2 à 4 fois celle de la ville (selon les hypothèses), selon une estimation (voir 8). Les affirmations d’échelle peuvent s’avérer modestes une fois mesurées. C’est précisément pourquoi les colonnes mesurables avec des hypothèses fixées — électricité, eau, déchets — sont à chiffrer, tandis que les discours d’échelle et de perspective — « ça deviendra propre à l’avenir », « ça transformera toute la ville » — sont à placer honnêtement dans la colonne qualitative, sans les faire passer pour des chiffres. Dans ce cas, même si les hypothèses évoluent, les chiffres côté installation survivent.

Pour résumer, dans le cas d’une installation PFAL produisant des feuilles, les gains et pertes par colonne se présentent à peu près comme suit. Utilisez ceci comme base à remplir avec les chiffres de votre propre installation.

Tenter de trancher « bon ou mauvais pour l’environnement » en un mot aboutit à ce que les colonnes gagnantes et perdantes s’annulent mutuellement, ne permettant plus rien de dire. Commencer par se demander si c’est vraiment réduit ou simplement déplacé ; distinguer le mérite de l’emplacement du mérite de l’installation ; séparer les colonnes à chiffrer des colonnes à laisser en qualitatif. Ces trois étapes suffisent à transformer un mot qui n’était qu’une impression en un tableau vérifiable sur les mêmes bases que n’importe quel interlocuteur.