Liens entre energie et alimentation

Utilisation durable de l'énergie dans la chaîne de valeur du riz

Introduction

Le riz est un aliment de base et un pilier de l’alimentation des populations rurales dans de nombreux pays. Il est principalement cultivé à petite échelle sur des exploitations inférieures à 1 ha. Vital pour la nutrition d’une grande partie de la population asiatique, mais aussi en Amérique latine, dans les Caraïbes et en Afrique, il joue un rôle clé dans la sécurité alimentaire de plus de la moitié de la population mondiale. Les pays en développement assurent 95 % de la production totale[1]. Toutefois, l’impact négatif du riz sur l’environnement est également considérable, puisqu’il est à l’origine de 5 à 10 % des émissions mondiales de méthane et qu’il consomme 3 000 à 5 000 litres d’eau par kilo produit[2].

Confrontée à une augmentation de la demande d’aliments (particulièrement de produits qui consomment beaucoup d’eau), la production agricole va devoir augmenter de 70 % d’ici à 2050. Sachant que l’agriculture irriguée peut être jusqu’à deux fois plus productive que l’agriculture pluviale, il ne fait aucun doute que la consommation d’eau pour l’agriculture va continuer à augmenter. Cette évolution permettra d’utiliser les terres de manière plus efficace et de sécuriser la diversification des cultures tout en offrant une protection contre la variabilité du climat.

Même si l’utilisation d’eau accroît considérablement les rendements, elle est également source d’impacts environnementaux négatifs. L’utilisation non durable des ressources peut conduire à la baisse des débits d’eau, à la modification de l’accès à l’eau en aval, à l’accroissement de la salinité du sol ou à la réduction des zones humides ayant d’importantes fonctions écologiques pour la biodiversité, la rétention des nutriments et la maîtrise des crues. Les impacts du changement climatique affectent déjà l’agriculture irriguée dans la mesure où la demande en eau augmente alors que l’eau est de moins en moins disponible là ou l’irrigation est particulièrement nécessaire.

Lorsque les politiques sont appropriées, elles créent des incitations qui garantissent une gouvernance efficace et permettent aux agriculteurs de préserver la biodiversité, de protéger les écosystèmes et de minimiser les impacts environnementaux. La gouvernance est assurée par des institutions d’irrigation qui doivent répondre aux besoins des agriculteurs. Leurs principaux objectifs sont notamment d’assurer un approvisionnement en eau fiable et en quantité suffisante et de garantir l’efficacité et l’égalité de l’accès. Cela obligera les agriculteurs à modifier leurs comportements et nécessitera des investissements dans la modernisation des infrastructures, la restructuration institutionnelle et la modernisation des capacités techniques des agriculteurs et des gestionnaires de l’eau. L’agriculture est un secteur d’intervention majeur dans les contributions déterminées au niveau national qui sont destinées à favoriser l’atténuation du changement climatique. Il est donc indispensable d’améliorer l’efficacité de l’utilisation de l’eau, que ce soit pour l’adaptation au changement climatique ou pour son atténuation. 

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Chaîne de valeur du riz (Shrestha, 2012)

Production

Le riz pousse dans de nombreux environnements, même dans des zones où d’autres cultures échoueraient. Il peut être classé en fonction de l’altitude à laquelle il est cultivé (montagne ou plaine) et de la source d’eau utilisée (culture irriguée ou pluviale). La culture irriguée du riz est le principal système de production puisqu’elle fournit 75 % de la production mondiale. Cultivé dans des rizières entourées d’une petite digue qui empêche l’eau de s’évacuer, le riz est irrigué par submersion. La plante étant extrêmement sensible aux manques d’eau, la plupart des agriculteurs optent pour cette méthode qui garantit une quantité d’eau suffisante[3]. L’irrigation par submersion, également appelée irrigation de surface, consiste à appliquer de l’eau à la surface du champ par gravité. La gestion de ce type d’irrigation est facile et ne nécessite pas de technologies modernes. Les apports financiers requis ne sont pas très importants et le système s’adapte facilement à une topographie plate. Pour l’approvisionnement en eau à court terme, ces systèmes fonctionnent bien et s’adaptent parfaitement à des taux d’infiltration modérés à faibles, ce qui permet une lixiviation facile des sels. 

Battage

Le riz non raffiné, également appelé « riz paddy », est récolté lorsque les grains présentent un taux d’humidité d’environ 25 %. Produit par des petits exploitants, il est généralement récolté à la main. La récolte est suivie, dans un délai d’un jour ou deux, d’une opération de battage qui est également effectuée à la main dans de nombreux pays. Le battage consiste à battre le riz contre un objet dur pour séparer les grains. Ceux-ci sont ensuite recueillis dans un conteneur ou tout simplement sur un tapis tissé. Cette procédure n’augmente pas trop la quantité de corps étrangers tels que les cailloux et les mottes de boue, mais le riz contient encore de la balle et des grains vides qui devront être éliminés par vannage. La plupart des opérations de battage entraînent toutefois une perte de 10 à 15 % de grains[4]. Il existe de petits batteurs mécaniques qui permettent de récupérer ces grains, notamment le batteur à écoulement axial, conçu par IRRI[5].<span class="link3"</span>

Batteur ASI

Le batteur ASI sépare mécaniquement les grains de riz de la panicule sans endommager les grains. Il réduit les pertes de grains et permet de limiter la main-d’œuvre et le temps consacrés aux opérations de battage, particulièrement pour les femmes. Le riz paddy ainsi produit est propre et non cassé, ce qui améliore sa qualité. Le batteur ASI est facile à construire et peut être exploité au niveau d’un village. Les fabricants locaux peuvent télécharger le plan technique auprès de RiceHub et utiliser les matériaux dont ils disposent pour construire et adapter la machine aux conditions locales. Un batteur ASI fabriqué localement coûte environ 4 500 USD, moteur compris. En savoir plus…

Le batteur ASI fonctionne avec un moteur de 18 à 24 ch, fonctionnant généralement au gazole ; mais il peut également être alimenté par des panneaux solaires, ce qui permet d’améliorer le rapport coût-efficacité sur le long terme et de réduire les émissions de gaz à effet de serre. En savoir plus…

Étuvage

L’étuvage consiste à tremper, chauffer brièvement puis sécher le riz paddy avant son raffinage. Le processus fait gonfler les grains, assouplit la balle et renforce le grain. Il entraîne une augmentation substantielle de la récupération au raffinage, puisque celle-ci passe de 67 à 75 %, ce qui améliore la sécurité alimentaire. En outre, pendant le processus, certains nutriments du son se propagent à l’endosperme et donnent un produit final plus nutritif. On y trouve, en effet, des teneurs accrues en calcium, phosphore et potassium ainsi qu’en niacine (vitamine) et en proline (acide aminé), avec une teneur réduite en sodium. Les grains deviennent aussi plus durs que le riz brut, offrant ainsi une texture moins collante au refroidissement, un critère apprécié des consommateurs[6].

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Étuveuse GEM

Une technologie d’étuvage améliorée appelée GEM (grain quality-enhancer, energy efficient and durable material) associe une étuveuse à vapeur uniforme et un réchaud d’étuvage amélioré. Lorsque la quantité de paddy à étuver est supérieure à 50 kg par session, d’autres éléments (réservoir de trempage du paddy, dispositifs d’économie de main-d’œuvre et surface de séchage améliorée) doivent être ajoutés. La technologie d’étuvage GEM ne concerne pas uniquement l’équipement mais aussi le processus. Elle convient au riz pluvial comme au riz irrigué, mais sa rentabilité est meilleure dans les zones irriguées. Sachant que l’étuvage est généralement réalisé par les femmes, l’étuveuse GEM a été développée en coopération avec des femmes de la plateforme d’innovation de Glazoué au Bénin. Non seulement elle améliore l’efficacité de l’étuvage, mais elle réduit le risque de brûlure et d’exposition à la fumée tout en améliorant les revenus de ses utilisateurs. En savoir plus…

Séchage

Le riz doit ensuite être séché pour que son taux d’humidité descende en dessous de 20 % et qu’il puisse être raffiné. Une approche couramment utilisée consiste à étaler le riz par terre le long des routes pour qu’il sèche[7]. Le séchage est l’opération la plus critique après la récolte. Tout retard, séchage incomplet ou séchage inefficace réduit la qualité du grain et entraîne des pertes[8].

Le processus peut être amélioré grâce à l’utilisation d’énergies renouvelables, par exemple l’énergie solaire, pour alimenter des systèmes de séchage plus efficaces.

Séchoir solaire tunnel

Le séchoir solaire tunnel est une innovation qui permet de créer des conditions de séchage sûres et efficaces basées sur l’énergie solaire. La technologie se compose d’un tunnel de plastique de 15 à 26 mètres de long dans lequel le riz est étalé. Transparente, la partie supérieure du tunnel laisse pénétrer les rayons du soleil, ce qui fait monter la température à l’intérieur pour sécher le produit. La chaleur est répartie uniformément par des ventilateurs alimentés à l’énergie solaire qui font circuler l’air pour éliminer l’humidité. Pour optimiser l’opération, le riz est régulièrement retourné au moyen d’un rouleau. Le séchoir tunnel est actuellement en cours d’optimisation sur le plan énergétique et fait l’objet d’essais dans différents pays. Son coût se situe entre 1 200 € et 3 400 €[9].

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Séchoir solaire tunnel du riz au Burkina Faso (©Mgummert)

Développement de GramSafeTM Dry (GSD)

En collaboration avec l’Institut international de recherche sur le riz (IRRI) et l’université de Hohenheim, GrainPro, Inc. a conçu le GrainSafeTM Dry (GSD). Le GSD combine séchage à l’intérieur et stockage hermétique des grains. Le séchage à l’intérieur a pour but de contrôler l’humidité relative de l’air utilisé afin que toutes les couches de grains du lit profond atteignent le taux d’humidité à l’équilibre. Pour y parvenir, un ventilateur alimenté à l’énergie solaire envoie de l’air chaud sur les grains en vrac depuis le bas du conteneur jusqu’à ce que le niveau d’humidité souhaité soit atteint. Dans le stockage hermétique, les grains sont enfermés dans un conteneur étanche à l’air, fabriqué avec des matériaux présentant une très faible perméabilité à l’oxygène, ce qui les protège des insectes et d’une réabsorption d’eau. La combinaison du séchage à l’intérieur et des propriétés de stockage hermétique permet de faire sécher les aliments et de les stocker dans un environnement protégé. L’intégration d’un contrôleur de séchage accroît l’efficacité énergétique en adaptant la vitesse du ventilateur au taux d’humidité relative. D’une capacité de 1 à 5 tonnes de riz pour un prix prévu de 1 100 $, le GSD doit encore être testé et optimisé avant qu’un prototype commercial puisse être développé.

Raffinage

Le raffinage est une étape cruciale de la production du riz. L’objectif de base d’un système de raffinage est de retirer la balle et de produire un grain de riz comestible, suffisamment raffiné et exempt de toute impureté. Si l’opération se contente d’enlever la balle, le produit qui en résulte est un riz « complet ». Le riz peut ensuite être blanchi, c’est-à-dire que la couche de son est retirée pour révéler un riz « blanc »[10]. Le raffinage peut être réalisé manuellement ou mécaniquement dans de grandes rizeries. L’utilisation d’énergies renouvelables pour mécaniser le processus rend le raffinage plus efficace tout en évitant les émissions.

Centrales solaires pour la transformation agroalimentaire

L’installation de rizeries solaires dans les zones rurales grâce à des programmes de microfinancement a permis d’améliorer les revenus et de faire des économies de main-d’œuvre manuelle. VIA a mis en œuvre plusieurs types de rizeries solaires dans différents pays du Sud, améliorant ainsi les moyens de subsistance des agriculteurs et surtout des femmes qui participent souvent au traitement manuel du riz. En savoir plus…

Raffinage en tant qu'application productive dans les mini-réseaux

L’utilisation productive (qui fait référence à l’utilisation d’électricité pour la génération de revenus et la création d’emplois) est un facteur de développement rural et de croissance économique durable. La demande croissante d’énergie et l’amélioration des revenus des foyers peuvent accélérer le succès des projets de mini-réseaux verts (GMG). Le guide présenté est conçu pour aider les professionnels à déterminer l’adéquation et la viabilité financière d’une application de raffinage pour une communauté et pour un développeur de mini-réseaux. Il offre également des conseils pour opérationnaliser une rizerie. Le guide est composé d’une série d’outils qui permettent d’élaborer des bonnes pratiques pour les initiatives d’électrification hors réseau. Utilisés par les développeurs de mini-réseaux pendant l’étude de faisabilité du projet, les outils apportent des éléments importants qui facilitent la prise de décisions. Ils peuvent être utilisés indépendamment ou ensemble, en fonction des besoins du professionnel. En savoir plus…

Producion d'énergie

Les principaux sous-produits du riz sont la paille, la balle et le son. Bien géré, chaque sous-produit peut être valorisé à des fins de production d’énergie ou autre (par ex., pour le secteur agricole et la production d’aliments pour animaux).[11]

Biomasse et mini-réseaux hybrides solaires PV pour les communautés agricoles hors réseau

Les communautés rurales hors réseau qui dépendent de systèmes solaires PV ont un accès réduit à l’électricité et donc des horaires limités pour leurs opérations agricoles. L’utilisation de générateurs diesel et de batteries de secours étant particulièrement onéreuse, l’innovateur Husk Power a mis au point une solution hybride qui associe gazéification de la biomasse et énergie solaire.

La centrale biomasse convertit en électricité les résidus agricoles abondants, tels que les poupées de maïs, les balles de riz, les coques de café et les tiges de coton, et alimente un mini-réseau à usage résidentiel et agricole. L’électricité est distribuée aux foyers ruraux et aux micro-entreprises qui bénéficient ainsi d’une solution de meilleure qualité et moins onéreuse pour répondre à leurs besoins énergétiques. Elle alimente des pompes d’irrigation, des usines de transformation agroalimentaire et des installations de séchage et de chauffage. Les deux ressources étant disponibles en abondance dans les communautés rurales, les opérations de transformation peuvent continuer la nuit : la centrale biomasse fournit de l’électricité lorsque le système solaire PV n’est pas opérationnel. En savoir plus…

Études de cas

Coûts et bénéfices des technologies énergétiques propres dans la chaîne de valeur du riz aux Philippines

Les petits producteurs de riz des pays du Sud sont souvent confrontés à des difficultés d’accès aux services d’usinage et ne sont généralement pas raccordés au réseau électrique. Les systèmes locaux d’énergie renouvelable peuvent apporter de l’électricité et de la chaleur aux activités productives et donc améliorer la production et réduire les pertes d’aliments dans les régions rurales isolées. Dans les zones hors réseau, la gazéification des écorces de riz et les interventions d’usinage du riz alimentées à l’énergie solaire (évaluées ici sous forme d’études de cas) peuvent être financièrement viables tout en apportant des bénéfices sociaux et environnementaux indirects. Pour faciliter l’adoption de technologies d’énergie propre dans la chaîne de valeur du riz, il est possible d’élaborer des objectifs et des stratégies d’électrification rurale, d’introduire des produits de financement et d’assurance, de mettre en place une assistance technique pour les fabricants et les consommateurs, de renforcer les capacités et d’améliorer les connaissances sur l’énergie. En savoir plus…

Publication et outils

Coûts et bénéfices des technologies énergétiques propres dans les chaînes de valeur du lait, des légumes et du riz

Après le rapport Possibilités pour les chaînes agroalimentaires de devenir économes en énergie (Possibilités pour les chaînes agroalimentaires de devenir économes en énergie), une deuxième partie présente les facteurs économiques liés à la transition énergétique ciblée par les systèmes agroalimentaires durables. La étude ultérieure, qui est présentée dans ce rapport, met l’accent sur les trois mêmes chaînes de valeur que le rapport d’origine et se concentre sur des technologies d’énergie propre similaires. Elle analyse les coûts, les bénéfices, le potentiel de durabilité et les impacts imprévus au niveau même de l’intervention (c’est-à-dire, au niveau de l’agriculteur ou du transformateur des aliments). Une approche méthodologique a été élaborée pour permettre d’obtenir une analyse coût-bénéfice fiable et complète. Elle met en lumière les coûts environnementaux et socio-économiques cachés des interventions, par exemple, les subventions gouvernementales aux carburants fossiles. La valeur ajoutée potentielle de ces technologies pour différentes parties prenantes est ensuite évaluée au moyen d’une série d’études de cas portant sur les mêmes chaînes de valeur agricoles. Coûts et bénéfices des technologies énergétiques propres dans les chaînes de valeur du lait, des légumes et du riz (projet INVESTA)

Références bibliographiques

1. ↑ https://en.wikipedia.org/wiki/Rice
2. ↑ http://www.fao.org/fileadmin/user_upload/ivc/PDF/SFVC/Tanzania_rice.pdf
3. ↑ ricepedia.org
4. ↑ https://webdoc.agsci.colostate.edu/smallholderagriculture/RiceValueChain.pdf
5. ↑ http://www.knowledgebank.irri.org/step-by-step-production/postharvest/harvesting/harvesting-operations/threshing/machine-threshing/using-an-irri-axial-flow-thresher
6. ↑ https://webdoc.agsci.colostate.edu/smallholderagriculture/RiceValueChain.pdf
7. ↑ https://en.wikipedia.org/wiki/Rice#Harvesting,_drying_and_milling
8. ↑ Ricepedia.org
9. ↑ http://www.knowledgebank.irri.org/step-by-step-production/postharvest/drying/mechanical-drying-systems/the-solar-bubble-dryer
10. ↑ Ricepedia.org
11. ↑ http://knowledgebank.irri.org/step-by-step-production/postharvest