Systèmes agro-alimentaires et besoins énergétiques (SyAABE)

Porteur de projet : Petros Chatzimpiros  (autres membres du LIED impliqués, M.-C. Dupas S. Harchaoui, E. Kim, J. Halloy, et E. Herbert).

Assurer la sécurité alimentaire dans le contexte des transitions énergétiques, climatiques et de la raréfaction de certaines ressources critiques est l’un des défis de la transition à venir. Actuellement, les systèmes agroalimentaires les plus performants et fiables dépendent de ressources non-renouvelables comme les combustibles fossiles et les engrais phosphatés et azotés, dont l’épuisement pourrait menacer leur durabilité. Ils sont aussi à l’origine de pollutions et d’externalités environnementales dommageables aux équilibres écosystémiques par la perturbation des grands cycles biogéochimiques. La structure et les dynamiques d’évolution de ces systèmes et leurs rapports à l’urbanisation et à la disponibilité des ressources sont donc des questions cruciales. Le LIED a bénéficié sur ce thème d’un financement de la ville de Paris dans le cadre du programme de recherche Emergence-2015 (2016 – 2019) porté par Petros Chatzimpiros : Agricultural systems and urban supply network structures in the long duration (autres membres du LIED impliqués, M.-C. Dupas S. Harchaoui, E. Kim, J. Halloy, et E. Herbert).

Le premier axe porte sur l’analyse du métabolisme des systèmes agro-alimentaires sur les deux derniers siècles en passant par la modélisation des bilans annuels des ressources mobilisées et transformées sur la base des données statistiques (fig. 5). Le système agroalimentaire est considéré comme un écosystème dont la chaîne trophique évolue sous contrôle de ruptures sociotechniques, contraintes liées aux intrants, réseaux de commerce internationaux et dépendances aux chemins de longue durée (fig. 6). Une thèse (Souhil Harchaoui) financée par le programme Emergence-2015 s’inscrit dans cet axe de recherche. En parallèle avec l’analyse du système agro-alimentaire, nous reconstituons le métabolisme énergétique total de la France depuis le début du XXe siècle. Cela permet d’évaluer le taux d’autonomie énergétique du pays au cours du temps et l’évolution de son aire géographique d’approvisionnement.

Figure 5 : Schématisation des effets organisants des Villes sur les territoires d’approvisionnement proches et lointains.

Figure 6 : Représentation de la chaîne trophique humaine que l’on modélise dans le temps et dans l’espace

Le deuxième axe de cette enquête porte sur la modélisation des systèmes agricoles par une approche de type systèmes complexes. Il exploite les données recueillies dans le premier axe et se focalise sur l’exploration des propriétés émergentes des systèmes. Un premier grand défi consiste à comprendre les facteurs qui sous-tendent les évolutions de long terme et construire des modèles mathématiques prospectifs pour la gouvernance des transitions de développement soutenable. Un autre défi majeur consiste à établir des liens mathématiques entre régimes métaboliques des systèmes agro-alimentaires, climat, ressources technologiques déployées et population urbaine soutenable. Il s’appuie sur des données biophysiques et sociotechniques tirées d’archives, statistiques, littérature et simulations météorologiques rétrospectives en collaboration avec une équipe de météorologie dynamique (V. Noël, Laboratoire d’Aérologie, CNRS/Université de Toulouse). Sur la base de ce corpus de données, nous analysons les systèmes en termes de propriétés dynamiques, possibles lois d’échelles et topologies complexes des réseaux sous-jacents aux systèmes décrits. En particulier, l’évolution du commerce international de la France et de la topologie du réseau mondiale de commerce des produits agricoles depuis 1986 (FAOSTAT) font l’objet d’étude de la deuxième thèse du projet Emergence (Marie-Cécile Dupas). L’enquête porte aussi sur des dynamiques de court terme, en particulier sur la question de la transition énergétique de l’agriculture par une modélisation à résolution temporelle fine, pour évaluer l’effet potentiel de l’intermittence des inputs d’énergie renouvelable (éolien, PV) sur la productivité des fermes agricoles isolées ou interconnectées en réseau (avec E. Herbert, équipe DYCO).

En perspective, l’articulation des dynamiques de productions agricoles avec l’étude des traitements agrochimiques sur la santé des sols est en cours de montage avec l’équipe Biologie et Biotechnologie des Champignons (B2C) du LIED (F. Leclerc, G. Ruprich-Robert et H. Lalucque).