Les startups de l’AgTech façonnent l’agriculture de demain

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L’agriculture est un des secteurs économiques qui a été relativement épargné des avancées technologiques récentes. Cependant, depuis peu, l’arrivée de technologies nouvelles (robotique, numérique,…) et leur application au monde agricole est en train de transformer ce secteur aux Etats-Unis. Afin de répondre aux défis de l’agriculture de demain, de nombreuses startups s’engagent dans le développement et l’adaptation de nouvelles technologies pour le secteur agricole. Il existe un engouement fort d’investisseurs et industriels pour des startups de l’AgTech (technologies pour l’agriculture). Cette marche en avant technologique est en train de façonner l’agriculture de demain.

1. Les enjeux de l’agriculture de demain

Nourrir la population mondiale avec une agriculture respectueuse de l’environnement

D’ici à 2050, la population mondiale devrait passer la barre des 10 milliards d’individus. Afin de répondre au besoin de cette population, la production de nourriture devra globalement augmenter de 70%. Cependant, on considère aujourd’hui qu’environ 25% des terres agricoles sont fortement dégradées et 40% de la population rurale vit dans des zones où l’eau manque (M De Clercq, A Vats, A Biel. 2018. Agriculture 4.0 : The future of farming technology). Enfin, chaque année, plus d’1/3 de la nourriture produite est perdue durant les étapes de production. Ainsi, pour nourrir la population mondiale dans 10 à 15 ans, l’agriculture va devoir se transformer pour augmenter durablement son rendement tout en réduisant son impact environnemental. Pour atteindre cet objectif, l’agriculture a amorcé sa mutation en s’appuyant sur les nouvelles technologies.

L’AgTech représente l’ensemble des technologies appliquées à l’agriculture allant de l’utilisation de données analytiques (imagerie satellite/drone, capteurs, optimisation de la production à l’échelle de la parcelle,…) jusqu’à l’utilisation de l’intelligence artificielle (IA) pour l’aide à la décision. L’AgTech a investi les exploitations agricoles américaines depuis quelques années. D’après le Département de l’agriculture américain (USDA), les tracteurs guidés par GPS sont utilisés sur plus de 50% des surfaces de soja et de maïs et plus de 40% des surfaces sont cultivées en utilisant des logiciels d’évaluation du rendement. Les nouvelles technologies sont également utilisées pour trier, nourrir ou traire. On estime aujourd’hui que 80% des agriculteurs américains utilisent une forme ou une autre de technologie agricole intelligente alors qu’en Europe seulement 21% des agriculteurs ont recours à ces nouvelles technologies d’après cet article.

Associé à l’augmentation de la population, notamment urbaine, le consommateur devient plus exigeant et renseigné sur les produits alimentaires. Il s’attache de plus en plus à obtenir un produit de qualité, traçable et élaboré en respectant l’environnement. Ces exigences nécessitent l’adoption de technologies numériques tout au long de la chaîne de valeur entre la production agricole, la transformation agroalimentaire et la consommation (« de la ferme à l’assiette »).

2. L’AgTech : une révolution nécessaire pour optimiser les rendements et mieux gérer nos ressources

La transformation de l’agriculture par l’apparition du numérique est souvent considérée comme une 4ème révolution agricole (Agriculture 4.0). Cette révolution est également associée à l’arrivée de l’agriculture de précision. Ce système de gestion des parcelles agricoles a pour objectif d’optimiser les rendements en prenant mieux en compte les différences entre les parcelles, et des variabilités à l’échelle intra-parcellaire, tout en préservant les ressources.

L’agriculture est entrée dans l’ère du numérique dans les années 1990 lors de l’arrivée du GPS. Mais les outils développés aujourd’hui ne sont plus de simples GPS mais un ensemble de services connectés et intégrés (objets connectés, IoT). L’agriculture de demain s’appuiera sur l’utilisation de robots, de capteurs de température et d’humidité du sol et de l’air, de l’imagerie aérienne, la localisation GPS, le tout analysé par une intelligence artificielle (IA) pour aider l’agriculteur à intégrer toutes ces données dans la gestion de son exploitation. Ces technologies permettront d’appliquer la bonne dose d’engrais ou de pesticides, au moment le plus approprié et en quantité nécessaire sur des plantes seules et non plus sur l’ensemble d’une parcelle.

L’AgTech est en plein essor aux Etats-Unis. Les startups dans l’AgTech ont augmenté leurs revenus de plus de 80%/an depuis 2012 et les investissements dans les startups de l’AgTech sont estimés à plus de 1 Mds$ en 2018.

Financement annuel de l’AgTech 2010-2015 (en milliards de $ US ; AgFunder’s AgTech Investing Report: 2015)

L’AgTech attire de plus en plus d’investisseurs, non seulement les grands groupes agricoles ou de l’agroalimentaire (John Deere, Cargill Monsanto, DowDupont…) mais également de nombreux autres investisseurs (Amazon, Google) et philanthropes (Bill Gates ou Richard Branson) qui investissent dans ces startups.

3. Exemples de nouvelles technologies prometteuses en agriculture

L’adoption de nouvelles technologies en agriculture augmente chaque année aux Etats-Unis et on considère aujourd’hui que 10 à 15% des agriculteurs américains utilisent des objets connectés. Il s’agit principalement de l’utilisation de capteurs, caméras et autres outils numériques qui utilisent les données collectées en tant qu’outil de décision pour optimiser leurs pratiques agricoles.

• Les nouveaux équipements agricoles

Les machines agricoles continuent d’évoluer et d’intégrer de nouvelles technologies. On observe depuis peu l’arrivée des machines à apprentissage automatique. La vision informatique, les robots et l’intelligence artificielle sont ainsi utilisés pour aider les machines à détecter, identifier et prendre des décisions pour chaque plante présente dans une parcelle. Blue River Technology est une startup américaine spécialisée dans le développement de l’IA au service de l’agriculture. Cette société a développé une technologie extrêmement innovante et prometteuse d’analyse d’images et d’application localisée d’herbicides. Ce nouvel équipement, See and Spray, permet de diminuer de 90% la quantité d’herbicides utilisée, optimisant ainsi la quantité d’intrants nécessaires. L’acquisition de cette startup par John Deere en septembre 2017, l’une des principales sociétés spécialisées dans la fabrication de matériel agricole, est un signe fort des tendances technologiques à venir pour l’équipement agricole.

• Les objets connectés

Les objets connectés permettent de récolter de nombreuses données qui peuvent être intégrées et analysées pour aider à gérer une parcelle. Le drone est l’un de ces objets clé de la modernisation en agriculture. La cartographie 3-D des sols est l’une des fonctionnalités associée à l’imagerie du drone qui permettra de mieux planifier quand semer, planter, irriguer ou encore traiter avec un pesticide ou un engrais. Certains drones utilisent des capsules contenant des graines et des nutriments qui sont lâchées dans le sol, augmentant la germination et le développement des jeunes pousses. La précision de cette technologie permet de réduire les coûts par 85% grâce à une meilleure gestion des intrants et ainsi réduire l’impact sur l’environnement. Plusieurs compagnies de drones (DroneSeed, DJI Technology, Trimble Navigation Ltd., PrecisionHawk, Parrot SA, et 3D Robotics) occupent ce marché estimé à plus de 3,7 Mds$ d’ici à 2024.
Le marché du drone en agriculture, 2014 - 2024 (USD Million)

L’Autorité fédérale américaine pour l’aviation (FAA) projette que le nombre de drones va quadrupler d’ici à 2020.

• Des outils en ligne d’aide de prise à la décision

Les startups de services d’aide à la décision sont également en plein essor. Ainsi, Granular qui a été rachetée par DowDupont en août 2017, développe des outils qui permettent de déterminer en temps réel l’économie de telle ou telle parcelle et aide ainsi l’agriculteur à mieux connaître en détail l’économie de son exploitation. Farmers Business Network offre aux agriculteurs une aide pour obtenir le meilleur prix pour ses intrants (engrais, semences, pesticides…) mais également sur la vente de ses récoltes (options de vente et de contrats). Des grands groupes se sont également lancés dans ce secteur.

Par exemple, IBM, a lancé sa plateforme Watson qui réunit les données et l’IA pour aider les agriculteurs à prendre les meilleures décisions. La plateforme utilise les données météorologiques, des données sur les caractéristiques d’un sol, les données satellites ou de drones, l’historique des pratiques agricoles et toutes les données agrégées par l’exploitant pour permettre à l’agriculteur de facilement visualiser et être alerté sur des évènements critiques (prévisions météorologiques, conditions du sol, évapotranspiration ou encore niveau de stress des cultures). Cette nouvelle technologie permet de récupérer et analyser toutes ces données afin d’aider l’agriculteur à prendre la bonne décision. Cette nouvelle plateforme permet également d’assister l’exploitant pour savoir quand récolter en fonction des prévisions météorologiques et risques d’infestations mais aussi en fonction du cours du marché.

• La transformation génétique

La transformation génétique des cultures a été autorisée dès les années 1990 aux Etats-Unis. On compte aujourd’hui plus de 10 plantes génétiquement modifiées en culture et 120 semences avec des traits dérégulés. Plus de 90% des surfaces plantées de maïs, soja, coton, betterave à sucre et colza aux Etats-Unis sont transgéniques. L’amélioration des plantes a permis de développer des espèces plus résistantes au stress d’origine biotique et abiotique et les premières générations de sélection variétale ont permis d’augmenter de façon significative les rendements agricoles. Cependant, le coût de transformation et de production de plantes génétiquement modifiées restaient jusqu’ici élevé.

La nouvelle technologie de transformation utilisant les Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats (« Courtes répétitions palindromiques groupées et régulièrement espacées »), ou CRISPR, apporte une vraie révolution. L’enzyme Cas9, associée à CRISPR, peut être utilisée en génie génétique pour modifier facilement et rapidement le génome des cellules animales et végétales. Cette technique permet d’obtenir des espèces plus résistantes aux stresses ou des plantes avec des teneurs en vitamines plus élevées par exemple. Ainsi, de nouvelles variétés de fruits ont déjà été créées par cette méthode. Grâce à quelques modifications génétiques par CRISPR-Cas9, une variété de cerise produisant 50 % de fruits en plus par branche et avec un fruit 24 % plus gros a été obtenue. De nouvelles variétés de plantes cultivées seront très prochainement mises en culture aux Etats-Unis.

• La blockchain et les réseaux sociaux

Les problèmes récents de sécurité alimentaire (contamination par E. Coli de salade dans l’Arizona en 2018 créant une épidémie dans 35 états américains ou le scandale en Europe de la viande de cheval en 2013) ont révélé la difficulté à assurer la traçabilité de produits agroalimentaires, même non-transformés. La technologie blockchain pourra aider à réduire ce type d’incident en augmentant la traçabilité d’un produit.

La blockchain est une technologie de stockage et de transmission d’informations, transparente, sécurisée, et fonctionnant sans organe central de contrôle ou intermédiaire. Par extension, une blockchain constitue une base de données qui contient l’historique de tous les échanges effectués entre ses utilisateurs depuis sa création. Cette base de données est sécurisée et distribuée : elle est partagée par ses différents utilisateurs, sans intermédiaire, ce qui permet à chacun de vérifier la validité de la chaîne. Cette technologie permet d’assurer la traçabilité dans les chaines de production et d’identifier rapidement la source de contamination d’un produit, de déterminer l’étendue de la contamination, de réduire le gaspillage, ou encore de réduire la lourdeur administrative des transactions et les coûts associés. Cette technologie offre également la possibilité aux propriétaires de petites exploitations agricoles d’avoir accès à des services financiers nouveaux comme la plateforme PavoCoin. Cette crypto-monnaie est associée à une plateforme qui permet au producteur de gérer son exploitation de la semence à la vente de la récolte.

Les applications numériques et les réseaux sociaux se développent également rapidement et permettent aujourd’hui à des communautés de partager des informations directement, sans passer par des intermédiaires. Ainsi, l’application Agroy relie directement l’agriculteur à un client ou un revendeur. Lulus Local Food, une plateforme de vente, a permis de connecter 350 agriculteurs en Virginie à 8,400 familles qui souhaitent avoir des produits frais et produits localement.

• Un nouveau type d’agriculture dépendant de l’AgTech: l’Agriculture verticale

L’agriculture verticale regroupe divers concepts fondés sur l’idée de faire pousser des cultures sur des parois ou structures verticales, de manière à produire plus sur une faible emprise au sol. Ce concept est souvent associé à la notion d’agriculture urbaine ou d’agriculture en conditions extrêmes. Ce nouveau type de production permet de concilier d’une part une réduction des intrants car la culture s’appuie sur l’aéro ou l’hydroponique, qui utilisent 95% moins d’eau, d’engrais ou pesticides que des cultures en pleins champs, mais aussi permet de réduire la chaine de transport dans des environnements contrains qui ne sont pas favorables à l’agriculture classique. De plus, ce type de production peut être 300 fois plus rentable car les conditions de cultures sont contrôlées et la culture ne subit pas les aléas du climat (froid, sécheresse, lumière…).
On compte aujourd‘hui plus de 40 000 fermes qui font pousser des plantes à l’intérieur aux Etats-Unis et environ 50% sont des exploitations horticoles. Ces exploitations représentent un revenu de l’ordre de 14,8 Mds $ par an. Les estimations de croissance de cette industrie au cours des 5 années à venir sont de $3,7 à $6,8 Mds. Plusieurs startups se sont récemment lancées dans ce type de culture. Les deux plus connues sont sans doute AeroFarms et Plenty. Plenty a l’ambition de construire une ferme verticale dans chaque ville de plus d’1 million d’habitants.

Conclusion

L’agriculture est devenue un terrain d’innovation important. Les nouvelles technologies allant de la génomique à l’intelligence artificielle en passant par l’imagerie satellite s’installent durablement dans les exploitations agricoles américaines. Même si ces technologies ont généralement été développées pour d’autres domaines (défense, médicale, …) et leur application à l’agriculture offre des marges de profit suffisamment intéressantes pour que les investisseurs s’intéressent aux startups de l’AgTech, stimulant ainsi ce secteur.

Aujourd’hui les spécialistes de l’AgTech considèrent que les développements technologiques à venir vont se concentrer sur :

- l’augmentation des connections entre producteurs et consommateurs, avec un champ principal qui sera la traçabilité;
- L’augmentation des rendements tout en réduisant l’impact sur l’environnement
- L’alimentation et la santé
- Une demande plus importante pour des produits issus des circuits courts et l’accès à la nourriture.

Un certain nombre de freins reste également à lever pour permettre le développement encore plus rapide de l’AgTech aux Etats-Unis ; i) la couverture haut-débit du milieu rural pour permettre l’utilisation de ces nouvelles technologies sur l’ensemble des exploitations agricoles et dont l’USDA a fait l’un de ses objectifs ; ii) la levée de restrictions législatives à l’utilisation d’engins autonomes aériens et iii) la question de la protection des données et la sécurité liée à l’échanges d’informations sensibles sur l’état des exploitations agricoles. Les Etats-Unis sont actuellement en train d’adresser l’ensemble de ces questions mais l’AgTech semble avoir déjà amorcé la transformation de l’agriculture de demain.