Space farm

Agriculture spatiale

Vous partez pour Saturne? Combien de nourriture emporterez-vous? Que se passera-t-il quand vous en manquerez? À l'Université de Guelph, on travaille à faire de votre vaisseau spatial une ferme volante autosuffisante.
1 mai 2005
Il est relativement aisé de ravitailler la Station spatiale internationale, en orbite rapprochée de notre planète. Mais le jour où des astronautes s’aventureront dans de longs périples, au-delà des confins familiers du voyage spatial, c’est à l’ingéniosité canadienne qu’ils devront l’essence même de leur survie, l’alimentation.
 

« Dès que vous êtes trop loin pour être ravitaillés à partir de la Terre, vous avez absolument besoin d’un système biologique qui se régénère », fait valoir Mike Dixon, directeur du Controlled Environment Systems Research Facility (CESRF) à l’Université de Guelph. Faire pousser des plantes, produire des aliments, renouveler l’air, recycler l’eau et les matériaux, gérer l’atmosphère, tels sont les défis de la survie dans un milieu clos comme un vaisseau spatial ou un biodôme érigé sur une autre planète.

Les autorités spatiales du monde entier misent sur Dixon et sur le programme SALSA (Space and Advanced Life Support Agriculture) pour résoudre les problèmes, à première vue insurmontables, de la survie en mission de longue durée.

Au Groupe de travail international sur les systèmes de survie de pointe, tous les membres sont issus d’agences spatiales, qu’il s’agisse de la NASA, de l’Agence spatiale européenne ou de leurs équivalents en Russie, au Japon et au Canada. Tous sauf Dixon, ce qui en dit long sur l’importance accordée au projet SALSA. « On s’est vite aperçu que nous étions les seuls à pouvoir fournir la majeure partie de la technologie requise pour faire pousser des plantes, explique-t-il. Dans la grande entreprise internationale de survie spatiale, nous sommes en quelque sorte le département de la production alimentaire et du renouvellement de l’atmosphère. »

Avec l’aide de la Fondation canadienne pour l’innovation, Dixon et son équipe ont récemment mis la dernière main à une expansion majeure du CESRF. Le laboratoire est désormais équipé de chambres d’expérimentation agricole simulant des conditions probables de l’espace.

On peut y régler la pression, contrôler la qualité de l’air en temps réel et l’ajuster au besoin. Et comme les chambres sont multiples, les expériences sont d’autant plus fiables qu’on peut les répéter ou les reproduire aussitôt pour corroborer les résultats. Les chercheurs ont réussi récemment à faire pousser des tomates et des poivrons verts sous des pressions différentes.

« Tout l’intérêt réside dans nos systèmes uniques de pressurisation, poursuit Dixon. Ces chambres devraient répondre à l’une des plus grandes questions que se pose actuellement la NASA. Le problème de la pression variable, des fuites, et les exigences techniques qui en découlent constituent l’essentiel de notre collaboration avec la NASA. »

Pour Raymond Wheeler, qui dirige le bureau des sciences biologiques de la NASA au Centre spatial Kennedy, en Floride, le CESRF n’a pas son pareil pour effectuer ce genre d’expériences. « Je ne connais pas d’autre endroit au monde où on puisse trouver des chambres hypobares aussi spécialisées », dit-il, précisant que les systèmes fonctionneront dans l’espace dans la mesure où on aura fait les bons tests sur Terre.

Retombées

Il faudra beaucoup de temps avant que les astronautes puissent appliquer dans l’espace les découvertes de l’équipe SALSA de l’Université de Guelph. Mais les Canadiens et d’autres Terriens peuvent déjà en profiter.

« Notre programme n’est pas conçu en fonction de Mars, mais d’applications et de retombées technologiques ici même sur Terre, explique Mike Dixon. Par exemple, on ne peut avoir de déchets quand on va dans l’espace. Il faut tout recycler. Vous pouvez imaginer les retombées quand les techniques du recyclage spatial trouveront des applications terrestres! »

L’une des plus remarquables est la commercialisation des techniques de gestion de l’atmosphère. Air Quality Solutions, une société fondée par des étudiants des cycles supérieurs, a construit dans l’édifice Guelph-Humber de Toronto le plus grand filtre à air biologique au monde. Cet édifice est le siège de la collaboration entre l’Université de Guelph et le Collège Humber et il abrite un millier d’étudiants et de membres du personnel.

« Quand on entre dans l’atrium central, on découvre une paroi d’eau de quatre étages de haut, entièrement recouverte de végétation, décrit Dixon. L’air de l’immeuble est aspiré à travers cette paroi, purifié au contact des nombreuses plantes puis recyclé dans l’immeuble. C’est un écosystème biologique autonome, permanent, qui assainit l’air ambiant. »

Les décès causés récemment par l’eau contaminée à Walkerton, en Ontario, ont mené à l’adoption de la Loi sur la gestion des éléments nutritifs, qui impose de strictes responsabilités environnementales au secteur agroalimentaire. Or, on travaille actuellement au CESRF à mettre au point des détecteurs qui indiqueront en temps réel toute fuite ou contamination d’un liquide et permettront d’intervenir sur-le-champ, au lieu d’attendre des jours ou des semaines les résultats de tests de laboratoire.

Dixon mentionne d’autres retombées comme l’assainissement de l’air dans les enclos d’animaux comme les porcheries et les cages à poules, notamment la découverte d’un procédé qui consomme l’ammoniac plus rapidement que les poulets en produisent.

Partenaires

Le CESRF et l’équipe SALSA collaborent au projet d’écosystème artificiel baptisé MELiSSA (Micro Ecological Life Support System Alternative) de l’Agence spatiale européenne, qui contribue ainsi aux recherches internationales sur les systèmes biologiques de survie. Le Canada est membre associé de l’Agence européenne.

Une autre collaboration cruciale, avec la NASA et l’Université de la Floride, a débouché sur une étude des contraintes environnementales causées par les variations de pression atmosphérique. Au cours d’une expérience de génomique, les chercheurs universitaires ont découvert des gènes sensibles à la pression dans une plante « cobaye » appelée Arabidopsis. Le magazine Plant Physiology en a fait l’objet de l’article principal de son numéro de janvier 2004.

La recherche sur les systèmes de survie intéresse aussi des partenaires du secteur privé, dont les suivants :

Priva — Le CESRF met au point et à l’essai des détecteurs d’effet de serre avec Priva, une société hollandaise présente au Canada.

Air Quality Solutions — Cette société fondée par Alan Darlington, un étudiant d’université, a trouvé des applications commerciales à la technologie développée au CESRF. Son plus grand projet à ce jour est la paroi végétale qui sert de filtre biologique à l’édifice Guelph-Humber.

Purification Research Technologies Inc. — Cette société collabore avec le CESRF pour trouver des applications à son procédé de production d’ozone. L’équipe SALSA travaille sur une application domestique : dans la cuisine, un générateur d’ozone liquide permettrait de désinfecter de toute salmonelle la carcasse d’un poulet à cuire et ses légumes d’accompagnement, ainsi que la planche à découper.