Étienne Chantoiseau

Maitre de conférence en énergétique, transfert de masse et d'énergie, et bioclimatologie

Département Milieu physique, paysage, territoire (MilPPaT)

Unité pédagogique : Physique des transferts et bioclimatologie

Unité de recherche : Unité propre Environnement physique de la plante horticole (EPHor)

Parcours

Après un diplôme d’ingénieur des industries agroalimentaires (ENSIA), j’ai réalisé ma thèse en génie des procédés et de l’environnement à l’école des mines d’Albi sur les transferts couplés masse-énergie dans des milieux poreux déformable. J’ai ensuite réalisé un post-doctorat à AgroParisTech portant sur la modélisation des traitements thermique du lait, avant d’être recruté comme maitre de conférences en « énergétique et échanges de chaleur et de masse » à l'Institut Agro Rennes-Angers en 2011.

Activités d'enseignement

Mes enseignements sont principalement tournés autour de la physique des transferts et de ses applications aux contextes horticole et paysager. Cela commence par des dimensionnements d’ouvrage d’assainissement-drainage et des systèmes d’irrigation en TP, jusqu’à un projet de conception de toiture végétalisée en fin de L3.

Les bases scientifiques données dans ce cadre sont ensuite reprises dans des enseignements du cycle master, principalement dans le cursus horticulture de l’établissement. En particulier, je participe activement à une UC sur les cultures sous serre (et hors-sol) ainsi qu’à l’UC MIRAD où j’interviens sur les performances énergétiques et d’émission de gaz à effet de serre. J’interviens aussi sur les problématiques d’éclairage dans le M1 Paysage.

Enfin, j’ai la co-responsabilité du parcours I2PH (Ingénierie des productions et des produits de l’horticulture) du M2 SIV. Ce M2, sur lequel s’adosse le M2 FHI vise à former des ingénieurs capables d’assurer le pilotage des systèmes horticoles (fruits, légumes, plantes d’ornement) au sein de leur filière (des agrofourniture à la commercialisation), en sachant innover et les faire évoluer. Plus particulièrement, je co-encadre l’un des 3 projets d’années du parcours portant sur la « Durabilité des systèmes serre ».

Pages moodle des cours

Thèmes de recherche

Je m’intéresse aux problématiques des transferts couplés de masse et d’énergie dans le contexte de la production horticole. Ceci se décline sur 2 domaines principaux : 

  1. la maitrise du climat des serres de production ; 
  2. la modélisation des transferts couplés eau-énergie dans le continuum substrat-plante-atmosphère.

Le principal objectifs des recherches est de réduire les dépenses énergétique des cultures sous serre, ainsi que leur impact écologique (principalement lié aux émissions de CO2).

En plus des applications horticoles, les modèles développés sont en cours d’adaptation pour une utilisation en contexte urbain. L’enjeu est alors de concilier les économies d’eau d’irrigation avec le maintien des services écosystémiques des plantes, y compris le rafraichissement de l’air par la transpiration des plantes.

Programmes de recherche

Projets en cours

site web

Nature4Cities est un projet financé par le programme européen de recherche et d’innovation Horizon 2020. Il vise à créer une plateforme web de références autour des Solutions Fondées sur la Nature (NBS).  Sur cette plateforme, seront proposées des solutions techniques, des méthodes et des outils d’aide à la décision pour la planification urbaine, en fournissant des outils pour l’évaluation d’impact, la valorisation et le suivi des projets de NBS.

La plateforme multi-partite répondra aux besoins :

  • Des décideurs politiques, des services du secteur public et des entrepreneurs, qui bénéficieront d’une base de connaissances et d’outils d’aide à la décision
  • Des chercheurs et de la communauté éducative, qui auront accès à des données de qualité et de nouvelles méthodologies
  • De la société civile, qui bénéficiera de la diffusion de savoirs et d’une plateforme dédiée à l’engagement citoyen, mise en place pour évaluer les sites pilotes des villes partenaires (Alcala de Henares, Ankara, Milan et Szeged)

L’enjeu est d’aider à répondre aux défis environnementaux, sociaux et économiques contemporains rencontrés par les villes européennes. 

site web

Ce projet s’attache à la régénération et à l’intégration de zone urbanisée défavorisées par l’utilisation d’un catalogue de solutions basées sur la nature, à la fois innovantes et inclusives, afin d’assurer la durabilité et de mobiliser les actions pour la cohésion sociale. Les interventions s’intéresseront aux espaces publics et à la co-construction, avec les citoyens, d’espaces nouveaux, sociaux et naturalisés dans les quartiers existants.

En utilisant une approche visant le bien être physique, mental et social comme objectif principal, URBINAT vise à utiliser les « corridors santé » comme une solution innovante et flexible pour intégrer un grand nombre de solutions de renaturation issu de conception citoyenne.

Ce projet a pour intention d’étudier un système agroforestier particulier, le verger-maraicher qui associe des productions maraichères. Les vergers-maraichers se distinguent des systèmes agroforestiers classiques par la diversité et la succession rapide des rotations légumières, ainsi que par les nombreuses interventions réalisées sur la partie aérienne des arbres fruitiers qui modifient à la fois la croissance racinaire et donc les interactions sol-racines et les interactions aériennes arbres-légumes via les effets d’ombrage. Ce projet vise à intégrer et quantifier les principaux mécanismes impliqués dans les relations sol-plante-atmosphère, dont ceux qui régissent les cycles du carbone, de l’azote et de l’eau à l’échelle de la parcelle, pour optimiser l’efficience du système de production.


L’intégration de ces processus se traduira par la conception d’un modèle mathématique des traits fonctionnels du système sol-plante-atmosphère du verger maraicher. Ce choix de méthode mobilisera les compétences complémentaires de cinq disciplines: la science du sol et la bioclimatologie d'une part (équipe EPHor) et l'agronomie, la nutrition végétale et l'écophysiologie d'autre part (unité IRHS). Grâce aux interactions entre les mesures expérimentales sur les parcelles (en condition de production) et la conception et adaptation de modèles spécifiques, ce projet établira les bases de développement d’outils de suivi, qui d’une part permettront, dans le contexte expérimental, de hiérarchiser les principaux processus impliqués dans l’absorption par les végétaux et le transport dans le sol de l’eau et des nutriments, et d’autre part aidera à établir un guide de gestion pour ce type de système de production en contexte professionnel.

Dans un contexte de demande sociétal pour une limitation des émissions de gaz à effet de serre couplée à la fin des contrats de cogénération à brève échéance, les producteurs de légumes sous serres chauffées sont fortement incités à réduire leur consommation de gaz naturel. Alors qu’une serre sous nos latitudes reçoit annuellement plus d’énergie solaire qu’elle n’en a besoin, il devrait être  possible d’arriver à l’autonomie énergétique en réglant le problème du déphasage entre les apports et les besoins.

Le projet de recherche précompétitive Serres+, financé par les régions Bretagne et Pays de la Loire, propose de conduire une reconception complète du système “serre chauffée” afin de le rendre indépendant des énergies fossiles. L’objectif du projet est de modéliser des enceintes de production végétale basées exclusivement sur les besoins de la culture - en s’appuyant sur le cas de la tomate. Après une évaluation de l’intérêt de différentes méthodes de ventilation et conditionnement d’air pour mettre la culture en confort pour un cout énergétique minimum, différentes solutions et associations de solutions de conversion et de stockage d’énergie seront envisagées afin de valoriser en hiver les surplus estivaux pour éviter le recours aux énergies fossiles pour le chauffage. En couplant ces avancés avec une recherche sur la forme et les matériaux utilisés, le projet Serres+ propose d’anticiper la création des systèmes de production de demain et rechercher une innovation de rupture.

Le projet Serres+ s’appuie sur un réseau d’acteurs du grand Ouest incluant des spécialistes des productions végétales (Végépolys Valley, UP EPHor, Ctifl, Caté, Arelpal), du conditionnement d’air et de la ventilation active (UR Opaale), des systèmes énergétiques (UA IREENA, UMR LTEN), des matériaux (UMR LGCGM), de la modélisation des systèmes (UMR GEPEA), des architectes (AAU - CRENAU) et de l’évaluation de l’impact environnemental (UR Safir, UMR LGC).

Projets terminés

Financement ADEME/Région Pays de la Loire. Ce projet visait à limiter les dépenses énergétiques des cultures sous serre en combinant matériel végétal et nouvelles stratégies climatiques. Dans ce cadre l’UP EPHor a montré l’intérêt technico-économique de l’utilisation d’une pompe à chaleur pour déshumidifier l’air. L’économie d’énergie est réalisée grâce au pilotage innovant de la déshumidification, réalisé en partenariat avec l’entreprise ETT, et validé sur un prototype installé chez un producteur (Chauvin Diffusion SAS). Si le projet a donné satisfaction sur le volet qui nous concernait (horticulture ornementale) avec des gains opérationnels significatifs, l’importance des problématiques énergétiques a diminué depuis le début du projet avec la diminution des prix de l’énergie.

Région Pays de la Loire. Le projet Physi’Ho (2012 - 2016) a été mis en place afin de comprendre les interactions entre les pathogènes, le climat et la physiologie des Hortensia ; et leurs influences sur la conservation des plantes en chambre froide. Ce projet est une coopération entre l’IRHS, l’UMR Bioger de l’INRAE, le BHR et de gros producteurs de la région.

Région Pays de la Loire. Toujours dans le contexte horticole, le projet CONSER (2014 – 2016) est l’occasion d’approfondir l’étude de la réponse des végétaux au climat sous serre, en relation avec des partenaires dans l’interprofessionnelle. Avec pour objectifs (i) l’amélioration de l’efficience énergétique des cultures de concombre hors-sol sous serre et (ii) de réduire l’impact de Didymella Bryoniae (un champignon pathogène). Pour cela, le projet se propose d’établir un référentiel physiologique du concombre afin de déterminer un pilotage optimal du climat dans les serres de production.

Régions Pays de la Loire. Le but du projet est de caractériser les interactions dans l’environnement de la plante, pour comprendre et prédire leur développement en contexte urbain. Plus spécifiquement, on s’intéressera aux effets combinés de la compaction du sol, de la restriction des apports d’eau et de l’ombrage sur la transpiration des plantes, la biomasse ainsi que sur l’architecture (aérienne comme souterraine).

Réalisé en coopération avec Agrithermic et financé dans le cadre de l’Initiative PME 2016 du programme des investissements d’avenir, ce projet vise à mettre au point le logiciel Hortinergy, proposé par Agrithermic, afin de lui permettre de simuler en ligne les consommations énergétiques de serres de production et d’estimera les émissions de GES de la production agricole.

Dans ce projet, nous avons en charge la réalisation des sous-modèles permettant de prendre en compte la transpiration des végétaux (de différentes espèces) en fonction des conditions climatiques, ainsi que la condensation de la vapeur d’eau sur les parois.

L’objectif est d’améliorer les prédictions du logiciel pour lui permettre de comparer au plus juste les différentes configurations d’équipements et d’intrants pour déterminer les meilleurs choix techniques, économiques et environnementaux dès la conception de la serre, étape déterminante dans les consommations futures.

Production scientifique