Demande énergétique mondiale spécifique aux cultures pour l’irrigation

Pourquoi arroser nos récoltes demande plus d’énergie qu’on ne le pense

Nourrir un monde en croissance et de plus en plus aisé dépend non seulement des terres et de l’eau, mais aussi de l’énergie. Cette étude aborde une question apparemment simple aux grandes conséquences : quelle quantité d’énergie faut‑il pour acheminer l’eau jusqu’aux cultures mondiales, et que coûterait en termes énergétiques l’extension de l’irrigation là où elle pourrait durablement augmenter la production alimentaire ? En cartographiant ces besoins culture par culture à l’échelle mondiale, les auteurs révèlent où l’irrigation consomme déjà le plus d’énergie, où de nouvelles surfaces irriguées pourraient être développées en toute sécurité, et comment l’accès limité à l’électricité, plutôt que l’eau elle‑même, peut empêcher d’améliorer les rendements et la sécurité alimentaire.

Comment l’eau, la terre et l’énergie façonnent notre alimentation

La production agricole a plus que triplé depuis 1960, alors que la superficie cultivée n’a augmenté que modestement. Une grande partie de cette hausse des récoltes provient d’une intensification des pratiques : engrais, machines et surtout irrigation. Aujourd’hui, les champs irrigués représentent seulement environ un cinquième des terres cultivées mondiales mais fournissent plus de 40 % des calories alimentaires mondiales. L’irrigation permet aux agriculteurs d’atténuer l’aléa climatique, de fiabiliser l’approvisionnement en eau et de réduire le stress thermique des plantes. Mais rendre des terres arides fertiles exige beaucoup d’énergie : des pompes soulèvent l’eau des rivières, canaux et nappes ; des systèmes sous pression la pulvérisent ou la distillent sur les parcelles ; et le choix de la technologie, de la source d’eau et de la culture influence fortement la facture énergétique.

Mesurer l’énergie cachée de l’irrigation

Les chercheurs ont construit un modèle mondial physiquement fondé, fonctionnant sur une grille d’environ 10 kilomètres, combinant climat, sols, topographie, taille des parcelles, méthodes d’irrigation et cartes culturales détaillées. Pour chaque cellule et chaque culture, ils ont estimé la quantité d’eau d’irrigation nécessaire sur une année type, puis calculé l’énergie requise pour prélever, élever et appliquer cette eau avec des systèmes de surface, d’arrosage ou goutte‑à‑goutte alimentés en eau de surface ou en eaux souterraines. Ils ont aussi tenu compte du rendement des pompes diesel et électriques. Le résultat est un atlas culture par culture de la demande énergétique d’irrigation dans les conditions actuelles et dans un scénario où l’irrigation n’est étendue que là où l’eau douce est disponible sans assécher les rivières ou les nappes au‑delà des limites durables.

Où l’irrigation consomme le plus d’énergie aujourd’hui

À l’échelle mondiale, l’irrigation actuelle consomme environ 1,38 × 10⁹ gigajoules d’énergie par an — une part relativement petite de la consommation énergétique humaine totale, mais une part notable de l’énergie agricole. La majeure partie de cette puissance alimente des systèmes d’irrigation de surface, qui couvrent la grande majorité des surfaces irriguées ; le reste alimente des systèmes sous pression (asperseurs et goutte‑à‑goutte) qui utilisent généralement plus d’énergie par hectare en raison des hautes pressions de fonctionnement. L’utilisation d’énergie pour l’irrigation est fortement concentrée dans la bande indo‑pakistanaise, la « corn belt » des États‑Unis, et au Moyen‑Orient et en Afrique du Nord. Six cultures — blé, riz, maïs, coton, canne à sucre et légumes — occupent environ 60 % des terres irriguées et représentent une part similaire de la consommation énergétique d’irrigation. Certaines cultures, comme la canne à sucre et les fruits tropicaux, exigent beaucoup plus d’énergie par hectare parce qu’elles sont très gourmandes en eau et souvent irriguées avec des systèmes énergivores ou via des nappes profondes.

Que se passe‑t‑il si l’on étend l’irrigation de façon durable

Les auteurs se sont ensuite demandé où l’on pourrait ajouter de l’irrigation sur des terres actuellement pluviales sans violer les besoins en débit environnemental ni épuiser les nappes phréatiques, et quelles seraient les conséquences en termes d’énergie et d’approvisionnement alimentaire. Ils ont identifié environ 110 millions d’hectares — principalement en Afrique, en Europe de l’Est et dans la Russie asiatique — où l’eau bleue est disponible pour soutenir de nouvelles surfaces irriguées. Amener l’eau sur ces parcelles nécessiterait approximativement 600 kilomètres cubes d’eau supplémentaires par an et augmenterait la consommation d’énergie liée à l’irrigation d’environ 17 %. Le blé, le maïs et le riz dominent cette expansion potentielle. L’alimentation supplémentaire produite pourrait être particulièrement transformative en Afrique subsaharienne, où la production calorique issue des terres irriguées pourrait augmenter d’environ 60 %, contribuant ainsi à lutter contre la malnutrition. Pourtant, beaucoup des régions où les gains potentiels sont les plus élevés souffrent aussi de pauvreté énergétique : une grande part de la demande énergétique additionnelle se situerait dans des zones sans accès fiable à l’électricité, ce qui signifie que de nouvelles infrastructures, des micro‑réseaux ou des solutions solaires hors réseau seraient nécessaires pour réaliser ces bénéfices sans recourir systématiquement au diesel.

L’accès à l’énergie comme nouveau goulet d’étranglement

En superposant leurs cartes de demande énergétique d’irrigation avec des données sur les réseaux électriques et les lumières nocturnes, les auteurs montrent qu’un peu plus de la moitié de la consommation énergétique actuelle pour l’irrigation se produit dans des zones présentant des preuves claires d’électrification, et cette part est encore plus faible pour les zones d’expansion potentielles. Ils constatent également que le pompage d’eaux souterraines domine souvent la facture énergétique, surtout dans les régions arides où les nappes sont profondes. Les technologies comptent : passer des systèmes de surface à des asperseurs peut économiser de l’eau mais augmenter la consommation d’énergie ; les systèmes goutte‑à‑goutte peuvent être à la fois économes en eau et relativement moins énergivores, bien qu’ils ne couvrent actuellement qu’une infime fraction des terres irriguées mondiales et ne conviennent pas partout. L’étude souligne que rendre l’eau et l’énergie simplement moins chères ou plus accessibles peut déclencher des effets de rebond, augmentant les prélèvements totaux à moins que des garde‑fous stricts ne soient mis en place.

Ce que cela implique pour notre alimentation et le climat

En termes concrets, l’étude montre que l’avenir de la sécurité alimentaire mondiale dépend largement de la capacité des exploitants agricoles dans des régions riches en eau mais pauvres en énergie à obtenir une énergie abordable et bas carbone pour actionner les pompes. Étendre l’irrigation là où l’eau est disponible pourrait considérablement augmenter les récoltes et la résilience face aux chocs climatiques, en particulier dans le Sud global, mais le faire avec du diesel augmenterait les émissions et les coûts. Planifier conjointement les systèmes d’irrigation et d’énergie — choisir les bonnes cultures, méthodes d’irrigation et sources d’énergie pour chaque lieu — peut transformer cette demande énergétique cachée d’un obstacle en une opportunité. Les auteurs soutiennent que leurs cartes à l’échelle des cultures offrent un guide pratique pour les gouvernements, bailleurs et services publics afin de cibler les investissements là où l’irrigation durable peut fournir les plus grands gains en nourriture, moyens de subsistance et résilience climatique par unité d’énergie utilisée.

Citation: Chiarelli, D.D., D’Odorico, P., Fiori, A. et al. Global crop-specific energy demand for irrigation. Nat Commun 17, 2396 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-68902-6

Mots-clés: énergie d’irrigation, agriculture durable, rareté de l’eau, nexus alimentation–énergie–eau, agriculture résiliente au climat