Agriculture urbaine durable grâce à une approche hydroponique intelligente utilisant l’IoT et la surveillance en temps réel

Des aliments frais cultivés chez soi

Imaginez récolter du chou frisé croquant pour le dîner sans sortir, sans vous soucier du mauvais temps, des ravageurs ou du sol. Cette étude explore un « jardin intérieur » compact à base d’eau qui utilise des composants électroniques simples et une connexion Internet pour maintenir les plantes en bonne santé sur un plan de travail urbain encombré. En surveillant en temps réel la lumière et les conditions de l’eau, le système vise à aider les foyers urbains à produire davantage de nourriture avec moins d’espace, moins d’incertitude et une fiabilité accrue.

Pourquoi les villes ont besoin de nouvelles façons de cultiver

Alors que la population mondiale approche les 10 milliards, la demande de produits frais augmente tandis que les terres agricoles sont compressées par l’urbanisation et endommagées par les inondations, les tempêtes et l’érosion des sols. L’agriculture traditionnelle repose souvent sur de vastes champs ouverts, une forte utilisation d’engrais et un climat stable – des conditions rares dans de nombreuses villes, comme la densément peuplée Singapour. L’hydroponie contourne ces limites en cultivant les plantes dans une solution nutritive plutôt que dans le sol, dans des environnements contrôlés pouvant s’installer dans une cuisine, sur un balcon ou dans une petite ferme intérieure. Les auteurs relient cette idée à des initiatives nationales comme le plan « 30 by 30 » de Singapour, qui vise à accroître la part de la production alimentaire locale grâce à des technologies plus intelligentes.

Un petit jardin intelligent sur le comptoir

Les chercheurs ont construit un kit hydroponique de taille domestique spécifiquement conçu pour les appartements en ville. L’unité est un bac en plastique soigné contenant quelques litres de solution nutritive et accueillant neuf petits paniers de chou frisé. Au‑dessus, une lampe LED réglable reproduit le cycle quotidien du soleil, tandis qu’une pompe à faible consommation maintient le flux d’eau pour que les racines restent oxygénées et alimentées de façon homogène. Deux « yeux » électroniques clés plongent dans le réservoir : une sonde de température étanche et un capteur de pH qui suivent ensemble la température de l’eau et son acidité ou alcalinité. Une carte Arduino Wi‑Fi lit ces capteurs, commande la lumière et la pompe selon un programme, et envoie des données en direct vers une application cloud afin que les utilisateurs puissent surveiller leurs plantes depuis un téléphone ou un ordinateur portable.

Mettre la lumière et la température à l’épreuve

Pour évaluer les performances de ce jardin intelligent, l’équipe a mené quatre essais côte à côte en utilisant le chou frisé comme modèle de feuille verte. Ils ont comparé deux types d’éclairage – LED constante contre la lumière naturelle variable – et deux conditions ambiantes – température de pièce normale contre climatisation. Dans tous les cas, neuf plants de chou frisé ont été cultivés pendant trois semaines avec la même recette nutritive et la même configuration. Tout au long de l’essai, le système enregistrait en ligne la température de l’eau et le pH, tandis que les chercheurs comptaient régulièrement les feuilles et mesuraient manuellement la longueur des tiges et des racines. Ce mélange de surveillance automatique et de mesures simples leur a permis de relier ce que voyaient les capteurs électroniques à l’apparence et au poids des plantes.

Ce qui favorise la croissance du chou frisé en intérieur

Des tendances nettes sont apparues. Le meilleur résultat provenait de la configuration avec éclairage LED dans une pièce à température normale. Ces plantes ont produit environ 15–20 % de feuilles et de biomasse en plus que dans les trois autres configurations. Dans ce cas, l’eau est restée dans une plage confortable d’environ 28–30 °C et le pH oscillait autour de 6,5 à 7,0 – des conditions associées à une croissance racinaire plus rapide et à des tiges plus épaisses. En revanche, les plantes exposées à la lumière naturelle des fenêtres ont poussé plus lentement, en particulier pendant la saison de mousson pluvieuse de Singapour, lorsque les nuages et les périodes fraîches réduisaient l’éclairement et refroidissaient l’eau. Les configurations climatisées, notamment lorsqu’elles étaient combinées à la lumière naturelle, ont montré la croissance la plus faible, des racines plus courtes et de plus grandes variations de pH, en partie à cause de conditions plus fraîches et moins stables et de l’accumulation d’algues dans le réservoir.

Du prototype à une agriculture urbaine plus intelligente

Bien que ce système de table ne soit qu’une première étape, il montre que des capteurs peu coûteux et une connexion Internet basique peuvent rendre l’hydroponie domestique plus prévisible et productive. En suivant automatiquement la température et le pH de l’eau et en reliant ces mesures à la croissance des plantes, l’étude identifie des « zones optimales » pratiques pour le chou frisé et démontre que l’éclairage LED stable dans un environnement intérieur tempéré surpasse clairement la dépendance aux conditions météorologiques. Les auteurs envisagent des versions futures qui mesureraient aussi la concentration en nutriments et l’intensité lumineuse, et qui pourraient ajuster automatiquement l’engrais et le pH. Concrètement, leur travail rapproche le jardinage d’intérieur d’un appareil prêt à l’emploi — un dispositif permettant aux citadins de produire régulièrement des légumes frais avec un minimum de tracas, même dans les plus petits logements.

Citation: En, L.W., Lim, C.L., Kok, C.L. et al. Sustainable urban farming using a smart hydroponic approach using IoT and real time monitoring. Sci Rep 16, 8361 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-37971-4

Mots-clés: agriculture urbaine, hydroponie intelligente, jardinage d’intérieur, IoT agricole, lampes de croissance LED