Amélioration de la performance environnementale en tomate et concombre sous abri

Impact environnemental de la phase production

Périmètre de l'étude et résultats

Le système étudié produit des tomates et des concombres pour le marché du frais. L'unité fonctionnelle retenue pour le calcul de l'empreinte environnementale est le kilogramme de tomate et de concombre. Cette unité est utilisée pour l'analyse de cycle de vie (ACV). Les limites sont définies à la sortie de l'exploitation. Elles comprennent les processus suivants : extraction et préparation des matières premières, énergie utilisée pour l'infrastructure et la production, fabrication de structures et d'équipements, transport des intrants du système, élimination des déchets de production et des structures (Figure 1).

L'ensemble des données relatives à la production de tomate et de concombre concerne les itinéraires techniques (intrants, carburant, etc.). Ces données sont collectées auprès des différentes organisations professionnelles et d'experts : type d'abri, combustible utilisé et quantité, consommation d'électricité, opérations mécaniques sur la parcelle (pour l'itinéraire en sol), rendement, nombre de plants, substrats, ficelles, clips, supports de bouquets, quantité de CO2 liquide utilisée, engrais et produits phytosanitaires. Elles sont ensuite discutées pour s'assurer de leur valeur. Le tableau de la figure 2 présente les rendements utilisés pour chaque segment. Pour certains bassins de production, la valeur correspond à la moyenne pondérée des données obtenues en fonction de la surface. Les calculs d'ACV sont réalisés avec l'outil MEANS-InOut de l'INRAE. Cet outil permet de collecter les données agricoles nécessaires au calcul des différents impacts environnementaux (par exemple les émissions de gaz azotés, les émissions de nitrate dans les eaux, les émissions de pesticides., etc.). Les calculs sont ensuite poursuivis avec le logiciel SimaPro® et la méthode de référence Environnemental Footprint EF qui préconise un jeu de 16 indicateurs avec la possibilité de les agréger dans un score unique.

La figure 3 présente les émissions de gaz à effet de serre des différents segments de tomate et de concombre : ces émissions vont de 294 à 1 823 g éq. CO2 par kilogramme produit. Pour les tomates et les concombres produits en hors-sol sous abri chauffé, le poste chauffage pèse entre 72 et 75 % des émissions de gaz à effet de serre, le CO2 liquide autour de 8 % et la construction de l'abri autour de 6 %. Les différences entre les segments de tomate s'expliquent par des écarts de rendement, celui de la tomate grappe est le plus élevé. Pour la tomate en sol non chauffé, les engrais représentent le principal poste d'émissions de gaz à effet de serre (45 %), suivis de la construction de la serre (27 %) incluant le renouvellement des plastiques de couverture, puis des plants (14 %).

Une étude sur l'énergie dans les abris, réalisée en 2006 par le CTIFL, l'Astredhor et l'INH (Institut Agro Rennes-Angers), a montré que la surface des abris chauffés était de 1 265 ha [2]. Cette année-là, les abris chauffés consommaient 13,8 % de fioul lourd, 1,2 % de fioul domestique et 2,6 % de charbon. Les scenarios 2006 et 2024 sont comparés. Sur l'indicateur du changement climatique, les résultats montrent que le scenario « tomate 2006 » avec utilisation de fioul génère 3 kg éq. CO2 par kilogramme de tomate alors que la tomate grappe 2024 génère 1,294 kg éq. CO2, soit une réduction de 57 %. La majorité des indicateurs 2024 est inférieure aux indicateurs 2006, à l'exception de l'indicateur ressources minérales et métalliques. Cette augmentation est en partie due à l'injection de CO2 liquide, dont les quantités utilisées en 2024 sont supérieures à celles de 2006.

Leviers de réduction étudiés

Des ateliers d'écoconception réunissent les professionnels pour identifier des réductions et des hypothèses de diminution d'énergie ou d'intrants. Les leviers ciblent essentiellement l'énergie, le principal facteur des émissions de gaz à effet de serre. La figure 5 synthétise la faisabilité et les impacts des solutions identifiées. Les réductions les plus significatives telles que l'utilisation des énergies alternatives sont difficiles à implémenter. Inversement, les actions à faible impact sont liées à des mises en place faciles. La taille des sphères de la figure 5 est proportionnelle au coût d'investissement : plus la sphère est petite, plus l'investissement est faible.

Toutes les solutions présentées dans la figure 5 n'ont pas été calculées et, notamment, les pistes relatives aux engrais car les données sont absentes de la base ecoinvent®. Les hypothèses de calculs réalisés sur des solutions d'isolation ou de changement d'énergie sont présentées dans le tableau de la figure 6. Les processus de fabrication de CO2 sont revus avec l'appui technique d'INRAE Transfert. Concernant les processus de la serre ETFE (éthylène-tétrafluoroéthylène) et de certaines énergies alternatives, les processus sont choisis avec l'appui d'Ecolysis.

La figure 7 présente les résultats des différents leviers. La mise en place d'un écran thermique plus performant ou d'un double écran réduit les gaz à effet de serre de 11 %. Lorsque les énergies alternatives sont utilisées, les émissions de gaz à effet de serre sont réduites de plus de moitié. La piste la plus intéressante est l'injection de CO2 issu de la méthanisation (biogaz) dans une serre isolée avec utilisation d'énergie de récupération de processus industriels appelée énergie fatale : elle présente une réduction de 79 % pour l'indicateur changement climatique. Cette valeur est proche de la tomate produite en sol. L'utilisation de panneaux photovoltaïques réduit peu l'impact environnemental de l'indicateur changement climatique puisque le facteur d'émission de l'électricité réseau est déjà faible.

À partir des gaz à effet de serre de chaque segment de tomate, de leur rendement et du pourcentage d'installation sur les 1 129 ha d'abris chauffés [1], l'impact global calculé de la filière serre s'élève à 0,85 Mt éq. CO2. La mise en oeuvre de leviers de réduction des émissions de gaz à effet de serre au niveau national est évaluée en fonction des hypothèses d'adoption de ces leviers en 2035. Les coûts d'investissement sont donnés à titre indicatif. Ils sont basés sur des devis et/ou des études récentes.

Les résultats sont présentés dans le tableau de la figure 8. La solution « biogaz » consiste à remplacer le gaz naturel par du biogaz sur 50 % du parc de serres. Cette solution réduit fortement les émissions de gaz à effet de serre pour un investissement modéré. Cela est corrélé avec l'indicateur à 0,14 €/kg éq. CO2 du tableau de la figure 8 qui est le plus faible des indicateurs.

La solution combinant l'utilisation d'énergie issue de processus industriels, de CO2 provenant de la méthanisation (biogaz) et l'isolation de 30 % du parc de serres est la plus coûteuse avec un investissement de 440 M€. Elle affiche l'indicateur le plus élevé, à 2,18 €/kg éq. CO2 mais permet une réduction significative des gaz à effet de serre de 79 %. Cependant, certaines solutions ont des limites économiques et des contraintes de disponibilité. L'écran thermique apparaît comme la solution la plus équilibrée pour réduire les gaz à effet de serre en ayant un impact modéré sur le parc de serres.

Impact environnemental de la phase post-récolte

Les phases du post-récolte

L'impact des phases du post-récolte est évalué à partir du logiciel SimaPro® et de la base ecoinvent®. Cette évaluation tient compte des hypothèses de kilomètres parcourus et des types de camion présentés dans la figure 9.

Des colis représentatifs sont évalués : la tomate grappe produite en hors-sol et en sol, emballée en colis carton de 10 kg net avec ou sans papier ; la tomate ancienne en colis carton de 3,5 kg net ; la tomate petits fruits en colis carton et cellulose de 1 kg net, en barquettes carton et flowpack cellulose de 200-250-350-500 g net, en barquettes carton de 250-500 g et en colis carton de 4 kg net ; le concombre en caisses polypropylène (PP) réemployables de 24 pièces, cartons cloche de 12 pièces et cartons ouverts de 24 pièces avec un poids moyen de concombre de 450 g/pièce.

Les temps de conservation en tomate sont très courts (moins d'une semaine) et à des températures modérées (environ 12 °C). Le parcours des tomates et des concombres est sensiblement identique. La figure 10 présente les résultats sur l'ensemble de la chaîne de valeur pour les différents segments étudiés.

Pour les tomates sous abri chauffé, la production sous abri représente 91 % des gaz à effet de serre, suivie par le transport (en moyenne 4,7 %), l'emballage primaire (environ 4 %) et l'énergie de la coopérative (0,2 %). Pour le concombre, les valeurs sont proches. Pour la tomate en sol, la production représente 67 % des gaz à effet de serre, suivie par le transport (19 %), l'emballage primaire (11 %) et l'électricité de la coopérative (0,75 %). La valeur globale de l'impact des gaz à effet de serre est indiquée en haut de chaque histogramme. La partie emballage, logistique/transport et énergie pèse 8,5 % en moyenne pour les productions sous abri chauffé et 31 % pour la tomate non chauffée. Ainsi, sur une tomate non chauffée, la partie emballage, logistique/transport et énergie est plus importante.

Leviers de réduction étudiés en post-récolte

Comme pour la production, un atelier d'écoconception est organisé avec les différents acteurs du post-récolte pour explorer les pistes de réduction d'émission des gaz à effet de serre. Pour chaque segment de tomate et de concombre, plusieurs leviers sont évalués afin d'estimer les réductions possibles sur l'ensemble de la chaîne de valeur : transport des produits avec des moteurs hybrides pour une réduction de 25 % ou passage à 100 % de caisses en plastique réemployables pour les concombres. Cela permet une réduction globale des gaz à effet de serre de 4,7 % en tomate en sol et autour de 1 % pour la tomate chauffée. Pour le concombre, la réduction est autour de 3,7 % (Figures 11 et 12). Les caisses en plastique présentent toutefois des contraintes d'approvisionnement, une gamme restreinte de fournisseurs et des contraintes sanitaires (propreté).

Outil de calcul

Ce projet propose un outil Excel destiné aux opérateurs et aux producteurs de la filière (Figure 13). Cet outil permet de calculer rapidement l'impact environnemental sur quelques indicateurs d'une exploitation de tomate ou de concombre sous abri. Le résultat peut être comparé avec les références du projet PERTOMCO selon les choix de scenario énergétique. Les calculs sont effectués en prenant les quantités de chaque poste, multipliées par les différents facteurs d'émissions issus de SimaPro® et de la base ecoinvent® 3.8.

Les résultats portent sur la comparaison du scenario choisi avec la référence du projet PERTOMCO par rapport aux indicateurs du changement climatique, des radiations ionisantes, de l'eutrophisation d'eau douce, de l'écotoxicité de l'eau douce et de l'épuisement des ressources naturelles. L'objectif de cet outil est donc de pouvoir simuler rapidement l'impact de solutions énergétiques alternatives.

Pour conclure

Le projet GreenGO PERTOMCO a identifié les axes et les postes prioritaires à travailler par la filière de production de tomate et de concombre sous abri. Il a également permis, par l'analyse multicritère, de mieux connaître l'ensemble des impacts environnementaux. Le projet a montré que la filière avait déjà réduit son impact de 57 % par rapport à 2006, mais que des pistes d'amélioration existent. Les professionnels de la filière serre ont pris les devants pour agir en faveur de la décarbonation, en mobilisant différents partenaires stratégiques pour repenser leur modèle énergétique.

Pour atteindre les objectifs de décarbonation, il est nécessaire de poursuivre les expérimentations (pilotage des températures, isolation des serres, stockage de l'énergie) et de favoriser des leviers financiers par le dispositif des certificats d'économies d'énergie ou de l'ADEME. Au regard de ces résultats, la serre reste un atout majeur de production par rapport au changement climatique et à la souveraineté alimentaire, permettant d'optimiser la production tout en préservant les ressources.

Les partenaires du projet remercient tous les acteurs qui ont contribué à la réalisation de ce projet.

Co-auteurs : Doris Brockmann (INRAE Transfert) ; Peter Koch (EcoLysis) ; Loïc Conan, Baudoin Vidalin, Gurvan Fourn, Baptiste Deconinck, David Gouzy (Cerafel) ; Mohammed Souihel, Audrey Tinarelli, Claire Amiraux (Rougeline) ; François Bousselin, Jean-Marie Bizien, Sylvain Le Coz, Erwan Le Pemp (Savéol) ; Gaëtan Beraud (Solarenn) ; Flavie Morin, Valentin Bonfils, Stéphane Olivier, Jean-Luc Olivier, Koumba Chassain (Fédération des Maraîchers Nantais) ; Simon Boisgard (Sopa) ; Catherine Glémot, Céline El Boukili (CTIFL)