Joahnn Palacios et son laboratoire mobile : vers un premier portrait des émissions de gaz à effet de serre mesurées sur les fermes laitières 

Une rencontre décisive

En 2007, alors qu’il achève ses études en génie agricole à l’Université nationale de Colombie à Bogotá, Joahnn Palacios participe à un congrès au Chili. C’est là qu’il rencontre Stéphane Godbout, chercheur en ingénierie des infrastructures agricoles à l’IRDA. 

Celui-ci le recontacte peu de temps après pour lui proposer de venir réaliser une maîtrise à Québec. Le projet consiste à développer un appareil pour mesurer les émissions de protoxyde d’azote (N₂O), l’un des principaux gaz à effet de serre associés aux activités agricoles.

“Tout s’est passé très vite, je n’ai même pas assisté à ma remise des diplômes et je suis arrivé à Québec sans parler français !” 

Un projet construit avec les producteur(trice)s

Après sa maîtrise, Joahnn devient professionnel de recherche à l’IRDA, où il travaille sur différents projets liés à la gestion des eaux résiduelles et la valorisation des résidus agricoles. Un projet dirigé par Stéphane Godbout (IRDA) et Sébastien Fournel (Université Laval) attire alors son attention : celui des mesures réelles d’émission de gaz à effet de serre sur les fermes dans le cadre du Laboratoire vivant – Lait carboneutre. Au-delà du volet scientifique, c’est l’approche de codéveloppement avec les producteur(trice)s qui l’incite à se lancer dans le doctorat. 

“Le côté codéveloppement du projet m’attirait beaucoup. J’avais eu peu d’occasions de travailler directement avec les producteur(trice)s auparavant. Lors de la première rencontre à laquelle j’ai participé, je devais présenter mon projet de table en table, et en quelque sorte le « vendre ». J’avais devant moi 20 producteur(trice)s très motivé(e)s, et c’était à moi de les convaincre d’embarquer dans mon projet.” 

Cette première étape a été un succès, puisque 16 des 20 fermes participant au Laboratoire vivant – Lait carboneutre ont accepté d’accueillir Joahnn et le laboratoire mobile de l’IRDA sur leur ferme. 

Combler un manque important de données

Le projet de doctorat de Joahnn consiste à réaliser des mesures des émissions de gaz à effet de serre produits dans les bâtiments d’élevage et les structures d’entreposage du lisier. Pour y parvenir, lui et son équipe parcourent les 4 régions qui participant au Laboratoire vivant – Lait carboneutre (Saguenay-Lac-Saint-Jean, Bas-Saint-Laurent, Estrie, Montérégie). Sur chaque ferme, le laboratoire mobile est déployé pendant une période de 7 à 10 jours, une fois à l’été et une fois à l’hiver.  

Les gaz mesurés sont le méthane (CH₄) et le protoxyde d’azote (N₂O), deux gaz à effet de serre importants en agriculture, ainsi que le dioxyde de carbone (CO₂) et d’autres gaz d’intérêt environnemental, comme l’ammoniac (NH₃), émis par le fumier.  

Selon Joahnn, il existe très peu de données sur les émissions de gaz à effet de serre mesurées directement sur les fermes laitières québécoises. La principale raison est qu’obtenir de telles données nécessite des équipements coûteux, complexes à opérer et une équipe spécialisée pour les installer, les opérer et les entretenir. 

Son projet vise donc à répondre à trois besoins importants :  

1. Obtenir des mesures réelles des émissions de gaz provenant des fermes laitières du Québec ; 
2. Améliorer les modèles de calcul des bilans carbone, qui reposent actuellement en grande partie sur des données recueillies ailleurs dans le monde ; 
3. Développer une méthode de mesure plus simple et plus abordable pour les bâtiments d’élevage. 

« C’est une belle opportunité d’obtenir des données qui sont issues de milieux en production réelles et de rencontrer 16 producteur(trice)s différents. Cela permet de discuter avec eux et elles de leurs installations, leurs pratiques de gestion, et leur vision de leur travail ». 

Dans les coulisses de la roulotte

Avant même de débuter les campagnes de mesure, un important travail de préparation est nécessaire. Joahnn doit remettre en état le laboratoire mobile de l’IRDA qui n’avait pas été utilisé depuis plusieurs années, adapter son fonctionnement aux réalités des fermes participantes et calibrer l’ensemble des équipements. Parmi ceux-ci on retrouve :  

– Un analyseur infrarouge capable de mesurer les concentrations de méthane (CH₄), de protoxyde d’azote (N₂O), de dioxyde de carbone (CO₂) et d’ammoniac (NH₃) dans l’air ; 

– Un système d’échantillonnage qui prélève l’air à différents endroits dans l’étable grâce à un réseau de valves et de tuyaux ; 

– Un enregistreur de données fonctionnant en continu ; 

– Divers instruments permettant de mesurer la température, l’humidité et le débit d’air des ventilateurs ; 

– Un appareil appelé le « renifleur » utilisé pour mesurer les émissions provenant des fosses à fumier. 

En parallèle, Joahnn développe des méthodes de mesure simplifiées. Lors des journées d’installation et de démontage de la roulotte, il prélève des échantillons d’air à l’aide d’une seringue et les transfère dans des tubes en verre sous vide qui sont ensuite analysés au laboratoire par chromatographie en phase gazeuse.

« Notre pari, c’est qu’à la place d’apporter le laboratoire à la ferme, nous puissions ramener seulement des échantillons d’air au laboratoire.Si ça fonctionne, les mesures pourraient éventuellement être réalisées par des consultants ou des conseillers en agroenvironnement, sans avoir à mobiliser une équipe de recherche au complet. »

Les résultats attendus pour le secteur laitier

En ce moment, Joahnn analyse ce qu’il décrit comme « une montagne de données » recueillies sur les 16 fermes participantes. Cette étape est essentielle pour établir, pour la première fois, un portrait représentatif des émissions provenant des bâtiments d’élevage laitiers en contexte québécois. 

« Avec toutes ces données, nous allons pouvoir avoir des chiffres qui représentent réellement les émissions dans les fermes du Québec. Nous espérons pouvoir identifier des caractéristiques qui influencent les émissions et cibler des pistes d’amélioration. » 

Ce travail est très important, mais Joahnn a hâte de retourner à la partie qu’il préfère de son projet, celle d’aller à la rencontre des producteur(trice)s. En 2027, lui et son équipe réaliseront de nouvelles mesures sur les fermes ayant adopté des pratiques pour réduire leurs émissions. Ces pratiques peuvent être :  

– Une gestion plus fréquente du nettoyage du fumier et du lisier dans les bâtiments afin de limiter l’émission de gaz à effet de serre; 

– Un maintien de températures plus froides dans les structures d’entreposage du fumier et du lisier, qui peut ralentir certaines réactions microbiennes responsables de la production de gaz; 

– L’amélioration de l’efficacité alimentaire, puisque la majorité des émissions de méthane (CH₄) sont associées à la digestion des vaches. 

Un parcours à suivre

Cette année, Joahnn présentera ses premiers résultats au Danemark lors du symposium international EmiLi (International Symposium on Gas and Dust Emissions from Livestock), un événement consacré aux avancées scientifiques visant à réduire l’empreinte environnementale de l’élevage. 

Il prévoit terminer son doctorat d’ici la fin de 2027, puis poursuivre une carrière en recherche.  

En attendant, il continue de partager son temps entre ses fonctions de professionnel de recherche à l’IRDA, qui lui permettent de rester « dans les feux de l’action de la recherche appliquée », et l’analyse des milliers de données recueillies sur le terrain. Les résultats qu’il en tirera contribueront à fournir au secteur laitier les connaissances nécessaires pour poursuivre la transition vers une production plus durable.