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Comment l’impression 3D, l’agriculture verticale et la science des matériaux remanient les aliments

Comment l’impression 3D, l’agriculture verticale et la science des matériaux remanient les aliments

Nourriture. Ce que nous mangeons et comment nous le cultivons sera fondamentalement transformé au cours de la prochaine décennie.

Déjà, l’agriculture d’intérieur devrait représenter une industrie de 40,25 milliards de dollars américains d’ici 2022, avec un taux de croissance annuel composé de 9,65%. Dans le même temps, l’industrie de l’impression 3D alimentaire devrait connaître une croissance encore plus rapide, avec une croissance annuelle moyenne de 50 %.

Et les technologies exponentielles convergentes – de la science des matériaux à l’agriculture numérique axée sur l’IA – ne ralentissent pas. Les percées d’aujourd’hui permettront bientôt à notre planète d’augmenter sa production alimentaire de près de 70%, en utilisant une fraction de l’immobilier et des ressources, pour nourrir 9 milliards de personnes d’ici le milieu du siècle.

Ce que vous consommez, comment il a été cultivé et comment il finira dans votre estomac, tout cela chevauchera la vague des exponentielles convergentes, révolutionnant les besoins humains les plus fondamentaux.

Impression d’aliments

L’impression 3D a déjà eu un impact profond sur le secteur manufacturier. Nous sommes maintenant en mesure d’imprimer dans des centaines de matériaux différents, allant des jouets aux orgues en passant par les maisons. Cependant, nous assistons enfin à l’émergence d’imprimantes 3D capables d’imprimer les aliments eux-mêmes.

Redefine Meat, une startup israélienne, veut s’attaquer à la production industrielle de viande en utilisant des imprimantes 3D qui peuvent générer de la viande, sans animaux. L’imprimante absorbe la graisse, l’eau et trois sources de protéines végétales différentes, en utilisant ces ingrédients pour imprimer une matrice de fibres de viande avec de la graisse et de l’eau piégées, imitant ainsi la texture et la saveur de la vraie viande.

Leur lancement est prévu pour 2020, au coût de 100 000 $, et leurs machines sont en train de se démonétiser rapidement et commenceront par cibler les clients de la production industrielle de viande.

Anrich3D a pour objectif d’aller plus loin dans ce processus, en imprimant des repas en 3D qui sont personnalisés en fonction de vos dossiers médicaux, des données de santé de vos objets à porter intelligents et des modèles détectés par vos trackers de sommeil. L’entreprise prévoit d’utiliser plusieurs extrudeuses pour l’impression multi-matériaux, ce qui lui permettra de distribuer chaque ingrédient précisément pour des repas optimisés sur le plan nutritionnel. Actuellement en phase de R&D à l’Université Technologique de Nanyang à Singapour, l’entreprise espère avoir ses premiers tests de goût en 2020.

Ce ne sont là que quelques-unes des nombreuses startups d’impression alimentaire 3D qui ont vu le jour. Les avantages de ces innovations sont illimités.

Non seulement l’impression 3D des aliments permettra aux consommateurs de contrôler les ingrédients et les mélanges qu’ils consomment, mais elle commence déjà à permettre de nouvelles innovations dans la saveur elle-même, démocratisant ainsi des options de repas beaucoup plus sains dans des catégories de cuisine nouvellement personnalisables.

Agriculture verticale

L’agriculture verticale, où les aliments sont cultivés en piles verticales (dans les gratte-ciel et les bâtiments plutôt qu’à l’extérieur dans les champs), marque un cas classique de convergence exponentielle des technologies. Au cours de la dernière décennie seulement, la technologie est passée d’une poignée de projets pilotes en phase de démarrage à une industrie à part entière.

Aujourd’hui, le repas américain moyen parcourt de 1 500 à 2 500 milles pour se rendre à votre assiette. Comme le résume Brian Halweil, chercheur au Worldwatch Institute,  » nous dépensons beaucoup plus d’énergie pour mettre de la nourriture sur la table que l’énergie que nous obtenons en mangeant la nourriture « . De plus, plus les aliments restent longtemps hors du sol, moins ils deviennent nutritifs, perdant en moyenne 45 % de leur valeur nutritive avant d’être consommés.

Pourtant, au-delà de la réduction du temps et des pertes de transport, l’agriculture verticale élimine toute une série de problèmes liés à la production alimentaire. Grâce à l’hydroponie et à l’aéroponique, les fermes verticales nous permettent de cultiver des cultures avec 90% moins d’eau que l’agriculture traditionnelle, ce qui est essentiel pour notre planète qui a de plus en plus soif.

À l’heure actuelle, le plus important joueur est Bay Area-based Plenty Inc. Avec un financement de plus de 200 millions de dollars de la part de Softbank, Plenty adopte une approche technologique intelligente en matière d’agriculture intérieure. Les plantes poussent sur des tours de 6m de haut, surveillées par des dizaines de milliers de caméras et de capteurs, optimisées par de grandes données et l’apprentissage machine.

Ce procédé permet à l’entreprise d’emballer 40 plantes dans l’espace précédemment occupé par 1. 350 fois plus de rendement que les terres agricoles extérieures, en utilisant moins de 1 % d’eau.

Et plutôt que d’offrir des légumes sur mesure pour les quelques riches, les procédés de Plenty leur permettent de réduire de 20 à 35 % les coûts des épiceries traditionnelles. À ce jour, Plenty a son siège social dans le sud de San Francisco, une ferme de 10000 mètres carrés dans le Kent, dans l’État de Washington, une ferme intérieure aux Émirats arabes unis, et a récemment commencé la construction de plus de 300 fermes en Chine.

Un autre acteur important est Aerofarms, une entreprise du New Jersey, qui peut maintenant cultiver deux millions de livres de légumes-feuilles sans soleil ni sol.

Pour ce faire, Aerofarms s’appuie sur des LED contrôlées par l’IA pour fournir des longueurs d’onde de lumière optimisées pour chaque installation. Grâce à l’aéroponique, l’entreprise fournit des nutriments en les vaporisant directement sur les racines des plantes, sans qu’il soit nécessaire d’utiliser de terre. Les plantes sont plutôt suspendues dans un tissu en maille de croissance fabriqué à partir de bouteilles d’eau recyclées. Ici aussi, les capteurs, les caméras et l’apprentissage machine régissent l’ensemble du processus.

Alors que 50 à 80% du coût de l’agriculture verticale est le travail humain, la robotique autonome promet de résoudre ce problème. C’est le cas d’Iron Ox, une entreprise qui a mis au point le robot Angus, capable de se déplacer dans des conteneurs de culture de plantes.

L’écriture est sur le mur, et l’agriculture traditionnelle est en train de se retourner rapidement contre elle.

Science des matériaux

À une époque où la science des matériaux, la nanotechnologie et la biotechnologie deviennent rapidement le même domaine d’étude, des progrès clés nous permettent de créer des aliments plus sains, plus nutritifs, plus efficaces et plus durables.

Pour commencer, nous sommes maintenant en mesure d’augmenter les capacités photosynthétiques des plantes. En utilisant de nouvelles techniques pour améliorer une microétape dans la chaîne du processus de photosynthèse, les chercheurs de l’UCLA ont réussi à augmenter le rendement des cultures de tabac de 14 à 20 %. Pendant ce temps, le projet RIPE, soutenu par Bill Gates et géré par l’Université de l’Illinois, a égalé et amélioré ces chiffres.

Et pour couronner le tout, l’Université d’Essex a même réussi à améliorer le rendement en tabac de 27 à 47 % en augmentant les niveaux de protéines impliqués dans la photo-respiration.

Apeel Sciences, basée à Santa Barbara, s’attaque au défi épineux du gaspillage de nourriture, une autre victoire pour la science des matériaux liés à l’alimentation. À l’approche de la commercialisation, Apeel utilise les lipides et les glycérolipides que l’on trouve dans les pelures, les graines et les pulpes de tous les fruits et légumes pour créer la « cutine« , la substance grasse qui compose la peau des fruits et qui les empêche de se gâter rapidement en emprisonnant l’humidité.

En pulvérisant ensuite les fruits avec cette substance générée, Apeel peut conserver les aliments 60% plus longtemps en utilisant une substance organique inodore, insipide et incolore.

Et les magasins à travers les États-Unis utilisent déjà cette méthode. En tirant parti de l’avancement de nos connaissances sur les plantes et la chimie, la science des matériaux nous permet de produire plus d’aliments dont la fraîcheur et la valeur nutritive durent beaucoup plus longtemps que jamais auparavant.

Convergence

Grâce aux progrès de l’impression 3D, de l’agriculture verticale et des sciences des matériaux, nous pouvons maintenant rendre les aliments plus intelligents, plus productifs et beaucoup plus résistants.

D’ici la fin de la prochaine décennie, vous devriez être en mesure d’imprimer en 3D un plat de cuisine fusion dans le confort de votre foyer, en utilisant des ingrédients récoltés dans des fermes verticales, avec une valeur nutritionnelle optimisée par l’IA et la science des matériaux. Cependant, même ce tableau ne tient pas compte de tous les changements rapides en cours dans l’industrie alimentaire.

Via SingualrityHub

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