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Pallier la pénurie annoncée de phosphore

Extrait des roches phosphatées, le phosphore est utilisé pour fertiliser les cultures et pour l’alimentation du bétail. Mais d’ici une centaine d’années, les gisements pourraient s’épuiser.

Sac d’engrais azotéSac d’engrais azoté contenant du phosphore.
© Anthony Martinet / LookatSciences.

Fin du XXIe siècle. Les rendements agricoles sont en chute libre. L’approvisionnement alimentaire de l’humanité est menacé.

Indispensable phosphore

Composant essentiel de l'ADN et de diverses molécules organiques, le phosphore joue un rôle primordial dans le transport et la mise en réserve de l'énergie ; il active de nombreuses enzymes. Les cultures à fort rendement en ont donc particulièrement besoin sous forme de fertilisant qu’elles captent par leurs racines.
Riches en phosphore, les gisements de phosphates sont donc exploités pour fabriquer des engrais phosphatés sous forme de poudres, de granulés… D’origine marine, ces roches mettent plusieurs millions d’années à se former. Leur découverte s’est accélérée à partir du milieu du XIXe siècle quand l’importance biologique du phosphore fut scientifiquement prouvée.
Le phosphore est également utilisé dans l’alimentation de nombreux animaux d’élevage pour garantir leur niveau élevé de production.

En cause : l’assèchement des gisements de phosphates riches en phosphore. Non renouvelable et sans substitut, ce nutriment est indispensable pour fertiliser les plantes cultivées à fort rendement, mais aussi pour l’alimentation de nombreux animaux d’élevage (voir encadré).

Scénario de pure science-fiction ou hypothèse plausible ? Impossible de trancher aujourd’hui mais certains chiffres sont alarmants. A l’heure actuelle, un peu plus de 150 millions de tonnes sont extraites chaque année. En 2010 les réserves mondiales économiquement exploitables étaient estimées à 16 milliards de tonnes dont un tiers situées au Maroc et au Sahara occidental : elles seraient donc vidées d’ici une centaine d’années. Et ceci sans prendre en compte l’augmentation des besoins en engrais phosphatés qui, liée à la hausse de la population mondiale et à l’essor de la consommation de viande dans certains pays émergents tels que la Chine, semble inéluctable. Selon la FAO (Organisation des Nations Unies pour l’alimentation et l’agriculture), la demande en engrais phosphatés devrait en effet progresser de plus de 40 % d’ici 2030. Ainsi, certaines études annoncent même cette pénurie d’ici 50 à 100 ans, avec un déclin de la production dès 2030.

Le phosphate a joué un rôle central dans l’augmentation des rendements agricoles. Il a en grande partie permis de nourrir correctement, et à un prix abordable, une population mondiale en croissance constante. A terme, à moins d’opérer un changement radical dans nos habitudes alimentaires à l’échelle du globe, il est évident qu’on ne nourrira pas la planète uniquement avec de l’agriculture biologique...

Il semble donc urgent d’optimiser l’utilisation du phosphore pour éviter son gaspillage et de mettre en œuvre des solutions pour le recycler. D’autant qu’un autre aspect tout aussi préoccupant entre en ligne de compte : tout comme les nitrates, la concentration du phosphore dans les eaux peut conduire à la prolifération d’algues dont la décomposition dégrade les milieux aquatiques ; c’est le phénomène d’eutrophisation.

01.Techniques agricoles plus économes

dRepenser l’agricultureAvec la pénurie annoncée de phosphore, c’est toute l’agriculture qu’il faut repenser.
© Matteis / LookatSciences

Déjà, pour diminuer les coûts de production et lutter contre cette dégradation, la fertilisation évolue vers plus de précision. Objectif : n’apporter que la stricte dose nécessaire à la plante, en fonction de ses besoins et de la nature du sol sur lequel elle est cultivée. Pour cela, il faut d’abord bien connaître la teneur des sols en phosphore. "Grâce à des analyses de sol, nous pouvons déterminer  la teneur en phosphore de telle ou telle parcelle, explique Jean-Pierre Fonbaustier, agriculteur près de Châteauroux et membre de la Confédération Paysanne.  A partir du résultat obtenu, du type de cultures et d’autres paramètres agronomiques, certains logiciels sont capables de calculer au plus juste la dose de phosphore à apporter" . Localisation de l’engrais phosphaté à proximité de la ligne de semis grâce à des semoirs spéciaux, engrais spécialement formulés pour rendre le phosphore plus facilement disponible pour la plante, épandage plus systématique de fumiers, lisiers, pailles et autres déchets végétaux riches en phosphore sur les sols qui en ont besoin… d’autres techniques peuvent également réduire les besoins.  "Sur certains sols limoneux, l’érosion est importante, ce qui entraîne des pertes en phosphore, ajoute Jean-Pierre Fonbaustier. Certaines techniques culturales simplifiées, tel le non labour, peuvent limiter ces pertes".

Les agronomes étudient aussi certains microorganismes capables de dissoudre dans un liquide le phosphore présent dans le sol, ce qui permet de favoriser son assimilation par les racines. Certains peuvent aussi rentrer en symbiose avec certaines plantes pour leur apporter l’élément fertilisant. Ainsi, des chercheurs de l’INRA viennent de découvrir des substances qui déclenchent la mise en place de ces symbioses. Une découverte qui ouvre la voie à une moindre utilisation d’engrais pour les grandes cultures.

02.La piste génétique

Quelle alternative au phosphore ?Que deviendraient nos marchés si on ne trouvait pas d’alternative au phosphore.
© Philippe Benoist / LookatSciences.
Une autre solution pourrait également venir du côté de la génétique. C’est en tout cas la piste explorée par le projet européen NUE-Crops lancé en mai 2009. Parmi ses objectifs : repérer des plantes cultivées qui valorisent plus efficacement le phosphore.

Les expérimentations portent essentiellement sur la pomme de terre qui a besoin d’apports importants qu’elle assimile mal à cause de son système racinaire peu développé. "Nous cultivons vingt variétés différentes avec et sans apport de phosphore, explique Carlo Leifert, coordinateur du projet et chercheur à l’université de Newcastle au Royaume-Uni. Nous observerons ensuite les huit variétés qui l’utilisent le plus efficacement, avec un fort rendement. Grâce à de récentes méthodes d’analyse, nous espérons identifier avec précision les séquences génétiques qui font varier cette efficacité. Certaines pourraient alors servir de marqueurs pour une sélection plus rapide de nouvelles variétés".

Au terme du projet, prévu pour 2014, les chercheurs espèrent ainsi obtenir une variété de pomme de terre moins gourmande en phosphore, au rendement élevé et dont la qualité répond aux critères du marché.

03.Recycler le phosphore

Un pédologue examine l‘état d’un solUn pédologue analyse et examine l‘état d’un sol. Pour mieux utiliser le phosphore, il faut mieux comprendre ses impacts.
© Matteis / LookatSciences
D’autres cherchent des solutions du côté du recyclage. C’est le défi que s’est fixé la société canadienne Ostara. Elle a développé un procédé permettant de récupérer le phosphore dans les eaux usées, de le transformer sous la forme d’un composé solide appelé struvite, puis de le convertir en engrais. Si toutes les stations d’épuration du Canada étaient adaptées pour intégrer ce procédé de manière efficace, l’engrais obtenu permettrait de produire assez de fertilisants pour satisfaire 30 % des besoins du pays !

Mais la récupération du phosphore pourrait aussi se faire directement dans nos… toilettes ! La moitié du phosphore que nous rejetons dans nos eaux usées provient de l’urine. Non récupéré, il est lessivé dans les sols, puis termine sa course dans les mers et les océans. Rien qu’en France, pas moins de 180 000 tonnes d’équivalent de phosphate bicalcique est ainsi perdu tous les ans. C’est pourquoi des études sont menées pour mettre au point des toilettes capables d’isoler l’urine des excréments solides. Autre source importante de phosphore : les farines animales. Sur l’Hexagone, leur recyclage permettrait d’en récupérer 60 à 70 000 tonnes chaque année.

Toutes ces solutions potentielles ne doivent pas faire oublier qu’au niveau mondial, près de 40 % de la nourriture est gaspillée. Et si on commençait par là, tout simplement ? Moins perdre et donc moins dilapider ce précieux sésame de l’agriculture d’aujourd’hui et de demain qu’est le phospore...
La révolution verteDans de nombreux pays, le phosphore a été à l’origine de “La révolution verte”.
© Thierry Berrod / LookatSciences

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