L'émergence de la biologie synthétique offre la possibilité de créer des microbes pour nous aider à faire pousser des cultures sans recourir à des engrais artificiels.
Nous sommes tous plus qu'un simple être. En fait, notre corps contient plus de bactéries que les cellules humaines. Une corne d'abondance d'organismes microscopiques vit à la fois sur et à l'intérieur de nous, fournissant des services essentiels à notre survie.
Ce n'est bien sûr pas une qualité humaine unique - tous les animaux et toutes les plantes partagent leur existence avec une multitude de micro-organismes. Cette communauté écologique d'entités organiques interdépendantes s'appelle un microbiome.
Certaines plantes, telles que le soja, possèdent des microbiomes comprenant des bactéries spéciales, qui vivent généralement dans leurs racines et qui peuvent absorber l'azote de l'air et le convertir en nutriments essentiels à la croissance de leur hôte. La plupart des organismes vivants n'ont cependant pas évolué avec cette capacité.
Pourquoi les exploitations ont besoin d'engrais - pour l'instant…
Près de 80% de l'atmosphère terrestre est de l'azote, mais pour la majorité des plantes et des animaux, elle est inutilisable sous cette forme. La plupart des plantes obtiennent l'azote dont elles ont besoin pour se développer à partir de substances présentes dans le sol et d'animaux en mangeant ces plantes (ou d'autres animaux).
Cela crée un défi pour les agriculteurs du monde entier. Pour répondre à la demande croissante de denrées alimentaires, les agriculteurs doivent utiliser des engrais synthétiques pour compléter l'approvisionnement en azote et autres nutriments dans le sol afin qu'ils puissent continuer à cultiver et à récolter pour répondre aux besoins alimentaires mondiaux.
« Les engrais azotés synthétiques sont absolument essentiels pour les producteurs du monde entier et sont probablement utilisés sur 90% de la production agricole », explique Mike Miille, directeur général de Joyn Bio, une nouvelle coentreprise entre Bayer et Ginkgo Bioworks. « Si vous retiriez cela, vous verriez la production de ces cultures chuter à des niveaux très bas - ou même cesser complètement - car ils n'auraient tout simplement pas l'apport nutritionnel dont ils ont besoin pour se développer.»
Les engrais artificiels sont si importants pour soutenir l'agriculture mondiale, on estime que près de la moitié de la population humaine mondiale existe grâce à eux. Cela représente environ 3,6 milliards de personnes sur terre qui ont des engrais artificiels à remercier pour leur existence.
Mais cela a un prix.
Le processus de conversion de l'azote de l'atmosphère en composés nitrés, le procédé Haber-Bosch , est coûteux et demande beaucoup d'énergie. Il consomme 1 à 2% de l'approvisionnement énergétique mondial et environ 3% de la production mondiale de gaz naturel . Il est également responsable d'environ 3% de toutes les émissions de CO2. Les engrais synthétiques ne peuvent pas non plus être dosés avec précision - et le ruissellement excessif est nocif pour l'environnement.
«Les engrais synthétiques ont beaucoup d'avantages, mais ils ont également de nombreuses conséquences sur leur utilisation», explique Maya Almaraz, chercheur post-doctoral à l'Université de Californie à Davis. « Lorsque nous appliquons des engrais azotés aux cultures, environ la moitié seulement de l'azote que nous utilisons est destinée aux cultures que nous consommons et l'autre moitié est souvent perdue pour l'environnement.»
Y a-t-il un moyen de réduire l'utilisation des engrais azotés en imitant les microbes qui aident à satisfaire les besoins en azote de certaines plantes ?
"En utilisant ces microbes bénéfiques, nous espérons réduire l’impact sur l’environnement et offrir au producteur la chance d’être plus durable sur le plan économique et environnemental."