La microfluidique représente l’avenir de l’agriculture avec des analyses des sols sur site
Actuellement, l’utilisation d’engrais sur des cultures agricoles repose sur des calculs, des estimations et des recommandations, plutôt que sur l’analyse des réels besoins du sol et des plantes. Bien souvent, il en résulte une utilisation excessive d’engrais, qui présente des inconvénients majeurs. Les agriculteurs se trouvent confrontés à de plus petites récoltes et à des dépenses inutiles, la nappe phréatique est polluée, les cours d’eau sont eutrophisés, les sols émettent des gaz à effet de serre et les ressources d’engrais naturelles finissent par s’épuiser. Il est donc nécessaire de recourir à une utilisation plus efficace des engrais, qui permettra de maintenir les niveaux de productivité des plantes tout en réduisant les impacts négatifs sur l’environnement. Cela présente également des avantages pour les agriculteurs en réduisant les coûts liés à l’achat d’engrais. L’unique obstacle à une adoption généralisée de l’optimisation des ressources d’engrais est le manque d’outils d’analyse rapide et abordable des sols. Le projet MobiLab, financé par l’UE, relève ce défi en développant un capteur sur puce capable de déterminer les concentrations des nutriments essentiels aux végétaux (ammoniaque, nitrates, phosphates et potassium) dans le sol. Ce projet s’appuie sur les résultats de l’initiative primée de l’UE OPTIFERT.
Plus c’est simple, mieux c’est
Les chercheurs du projet ont conçu un analyseur de sol innovant basé sur l’électrophorèse capillaire qui fournit des indications rapides et précises sur les niveaux de macronutriments, offrant ainsi une aide précieuse à l’agriculture de précision. «La mise en place d’un laboratoire classique prend du temps et de l’argent. L’analyseur iMETOS MobiLab permet de réduire les coûts en intégrant l’analyse des nutriments présents dans le sol dans une seule puce microfluidique», explique Günther Kriechhammer, coordinateur du projet. Dans la mesure où les structures sont à l’échelle du micromètre, la conception a nécessité des trésors d’ingéniosité, notamment l’utilisation de la microfluidique, la science de la manipulation et du contrôle des fluides dans des réseaux de canaux présentant des dimensions de l’ordre de la dizaine à la centaine de micromètres. «L’étape la plus importante du développement, et la plus éprouvante du point de vue intellectuel, a été de réduire la complexité du dispositif», observe Günther Kriechhammer. «Une complexité réduite signifie une réduction des coûts de production, moins de sources d’erreur, une meilleure compréhension de la machine dans son ensemble et des possibilités simplifiées de maintenance et de dépannage lorsque le dispositif est entre les mains du client.» La technologie iMETOS MobiLab peut être utilisée sous différentes conditions de terrain pour les mesures sur site, et être prise en main par des utilisateurs n’ayant aucune expérience antérieure en laboratoire. Les données mesurées sont reliées à des coordonnées GPS (via une application mobile) et envoyées par télécommunication sur le cloud, où elles sont stockées de manière sécurisée et restent accessibles pour l’utilisateur. Les informations sont simplement converties dans des formats lisibles par la machine, permettant l’application automatique de taux variables spécifiques aux sites avec les machines agricoles de précision telles que les épandeurs et les pulvérisateurs d’engrais.
Des économies substantielles
Le capteur de nutriments permettra aux agriculteurs européens de déterminer les besoins en engrais de leurs champs en quelques minutes seulement, et sans connaissance particulière pré-requise. De plus, cela peut les aider à économiser jusqu’à 35 % de l’engrais utilisé, permettant de potentielles économies annuelles de près de 6 milliards d’euros à l’échelle de l’Europe. iMETOS MobiLab présente des avantages pour la chaîne de production de l’agriculture moderne dans son ensemble; sa tarification vise à le rendre attractif pour les exploitations agricoles modestes et de taille moyenne. Il aidera également l’UE à solidifier sa position en tant qu’acteur de premier plan sur le marché mondial des produits d’agriculture de précision. «Jusqu’à maintenant, notre expérience suggère que les principaux utilisateurs de ce type de dispositif en Europe sont des consultants et des personnels techniques qui travaillent sur de grandes exploitations ainsi que pour des coopératives. Le fait que le dispositif soit parfaitement adapté non seulement à l’analyse des sols, mais également à celle de la sève des plantes et des eaux usées, a constitué un bénéfice inattendu pour nous», conclut Günther Kriechhammer.
Mots‑clés
MobiLab, sol, engrais, capteur, microfluidique, électrophorèse, agriculture de précision, plantes, capteur de nutriments
