La raréfaction croissante des terres et des ressources en eau a favorisé le développement de l'agriculture de précision, qui utilise la télédétection pour surveiller en temps réel les données environnementales de l'air et du sol afin d'optimiser les rendements agricoles. Garantir la durabilité de ces technologies est essentiel pour une gestion environnementale responsable et une réduction des coûts.
Dans une étude récemment publiée dans la revue Advanced Sustainable Systems, des chercheurs de l'Université d'Osaka ont mis au point une technologie de détection de l'humidité du sol sans fil et largement biodégradable. Ces travaux constituent une avancée majeure pour surmonter les derniers obstacles techniques en agriculture de précision, notamment l'élimination sécuritaire des capteurs usagés.
Face à la croissance démographique mondiale, il est essentiel d'optimiser les rendements agricoles et de minimiser l'utilisation des terres et de l'eau. L'agriculture de précision vise à concilier ces impératifs contradictoires en utilisant des réseaux de capteurs pour collecter des informations environnementales, permettant ainsi d'allouer les ressources aux terres agricoles de manière optimale, au bon moment et au bon endroit.
Les drones et les satellites peuvent collecter une multitude d'informations, mais ils ne sont pas idéaux pour déterminer l'humidité du sol et ses niveaux. Pour une collecte de données optimale, il est nécessaire d'installer un grand nombre de capteurs d'humidité au sol. Si le capteur n'est pas biodégradable, il doit être récupéré en fin de vie, une opération fastidieuse et peu pratique. L'objectif des travaux actuels est de combiner fonctionnalité électronique et biodégradabilité au sein d'une même technologie.
« Notre système comprend plusieurs capteurs, une alimentation sans fil et une caméra thermique pour collecter et transmettre des données de détection et de localisation », explique Takaaki Kasuga, auteur principal de l'étude. « Les composants dans le sol sont majoritairement écologiques et se composent d'un substrat en nanopapier, d'un revêtement protecteur en cire naturelle, d'un élément chauffant en carbone et d'un fil conducteur en étain. »
Cette technologie repose sur le principe que l'efficacité du transfert d'énergie sans fil vers le capteur dépend de la température de son élément chauffant et de l'humidité du sol environnant. Par exemple, en optimisant la position et l'angle du capteur sur un sol lisse, une augmentation de l'humidité du sol de 5 % à 30 % réduit l'efficacité de transmission d'environ 46 % à environ 3 %. La caméra thermique capture ensuite des images de la zone afin de recueillir simultanément des données sur l'humidité du sol et la position du capteur. À la fin de la saison des récoltes, les capteurs peuvent être enfouis dans le sol pour se biodégrader.
« Nous avons réussi à imager des zones où l'humidité du sol était insuffisante grâce à 12 capteurs déployés sur un terrain de démonstration de 0,4 x 0,6 mètre », a déclaré Kasuga. « Notre système est donc capable de gérer la haute densité de capteurs nécessaire à l'agriculture de précision. »
Ces travaux pourraient optimiser l'agriculture de précision dans un monde où les ressources sont de plus en plus limitées. En maximisant l'efficacité de la technologie développée par les chercheurs dans des conditions non optimales, telles qu'un mauvais positionnement des capteurs et des angles de pente inappropriés sur les sols grossiers, ainsi que d'autres indicateurs environnementaux du sol au-delà du simple taux d'humidité, on pourrait favoriser son adoption à grande échelle par la communauté agricole mondiale.
Date de publication : 30 avril 2024