Le sol intelligent peut s'auto-arroser et s'auto-nourrir

17 juillet 2024

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par l'Université du Texas à Austin

Un type de sol nouvellement conçu peut capter l’eau de l’air pour maintenir les plantes hydratées et gérer la libération contrôlée d’engrais pour un approvisionnement constant en nutriments.

Ce système de sol intelligent et passionnant repose sur un matériau hydrogel développé par des chercheurs de l’Université du Texas à Austin. Lors d'expériences, le sol infusé d'hydrogel a conduit à la croissance de plantes plus grandes et plus saines que le sol ordinaire, tout en utilisant moins d'eau et d'engrais.

"Cette nouvelle technologie de gel peut réduire le fardeau des agriculteurs en diminuant le besoin d'irrigation et de fertilisation fréquentes", a déclaré Jungjoon Park, étudiant diplômé du département de génie mécanique de Walker et qui a dirigé la recherche. "La technologie est également suffisamment polyvalente pour être adoptée dans un large éventail de climats, des régions arides aux zones tempérées."

La recherche a été publiée récemment dans ACS Materials Letters.

L’agriculture représente aujourd’hui 70 % des prélèvements mondiaux d’eau douce et jusqu’à 95 % dans certains pays en développement alors que notre population mondiale continue d’augmenter. L'Organisation des Nations Unies pour l'alimentation et l'agriculture souligne l'importance d'améliorer l'efficacité de l'irrigation, d'adopter des technologies d'économie d'eau et de promouvoir des cultures ayant une empreinte hydrique plus faible pour garantir une production alimentaire et une gestion durables des ressources en eau.

Pendant ce temps, les méthodes agricoles traditionnelles, en particulier l’irrigation et la fertilisation, sont confrontées à des défis importants, notamment une utilisation inefficace de l’eau et une dégradation des terres. Alors que le changement climatique s’intensifie et que les ressources en eau se raréfient, le besoin de pratiques d’irrigation plus efficaces et plus durables n’a jamais été aussi urgent.

De plus, les techniques de fertilisation conventionnelles entraînent souvent une exposition excessive aux nutriments, réduisant l’efficacité de leur absorption et provoquant une pollution de l’environnement et une dégradation des terres cultivables.

"La pénurie mondiale d'eau associée à une population croissante a un impact immédiat sur la sécurité alimentaire", a déclaré Yu, professeur de science des matériaux au département de génie mécanique de la Cockrell School of Engineering et au Texas Materials Institute.

«Cette nouvelle classe d'hydrogels offre une solution prometteuse pour répondre aux besoins pressants de pénurie d'eau et d'absorption efficace des nutriments dans l'agriculture durable moderne.»

Lors d'expériences, les plantes enracinées dans le sol hydrogel ont vu la longueur de leur tige augmenter de 138 % par rapport à un groupe témoin dans un sol ordinaire. Et le sol modifié peut permettre d'économiser environ 40 % d'eau, réduisant considérablement le besoin d'irrigation fréquente et garantissant un développement robuste des cultures.

Cette recherche s'appuie sur des découvertes antérieures concernant les hydrogels qui peuvent extraire l'eau de l'atmosphère et rendre l'agriculture plus efficace. Cela fait partie de la mission globale de Yu qui remonte à son enfance : élargir l'accès à l'eau potable aux populations du monde entier.

Ces travaux se sont principalement concentrés sur les engrais à base de calcium. Le projet se poursuivra et les prochaines étapes des chercheurs consisteront à intégrer différents types d'engrais et des tests sur le terrain plus longs.

Weixin Guan et Chuxin Lei, qui sont également des étudiants diplômés du programme de science et d'ingénierie des matériaux et du Texas Materials Institute, rejoignent Yu et Park sur le projet.

Plus d’informations : Jungjoon Park et al, Hydrogels d’engrais d’auto-irrigation et à libération lente pour une agriculture durable, ACS Materials Letters (2024). DOI : 10.1021/acsmaterialslett.4c01120

Fourni par l'Université du Texas à Austin