Des capteurs de sol innovants promettent un rendement accru et des économies pour les agriculteurs

ParisDes ingénieurs de l'Université du Wisconsin-Madison ont mis au point des capteurs bon marché qui surveillent en continu les niveaux de nitrate dans le sol. Ces capteurs peuvent aider les agriculteurs à prendre de meilleures décisions concernant l'utilisation des engrais. Selon Joseph Andrews, professeur adjoint en génie mécanique et responsable de la recherche, connaître les niveaux de nutriments dans le sol permet aux agriculteurs d'utiliser la quantité adéquate d'engrais. Cela peut représenter une grande économie, notamment pour les grandes exploitations agricoles.

Les méthodes traditionnelles de vérification des niveaux de nitrate sont longues, coûteuses et ne donnent pas de résultats immédiats. Pour y remédier, Andrews et son équipe ont mis au point une méthode plus économique et efficace en utilisant un procédé d'impression à jet d'encre pour fabriquer des capteurs potentiométriques. Ces capteurs peuvent mesurer avec précision le nitrate dans les liquides, mais ils ne sont généralement pas adaptés pour le sol. Les particules rugueuses du sol peuvent endommager les capteurs, ce qui affecte la précision des mesures.

Les chercheurs ont résolu ce problème en ajoutant une couche de fluorure de polyvinylidène (PVDF) sur le capteur. Le PVDF possède deux propriétés importantes :

• Des pores minuscules de 400 nanomètres qui permettent le passage des ions nitrates tout en bloquant les particules de sol.
• Des propriétés hydrophiles qui attirent l'eau et absorbent l'humidité chargée en nitrates.

L'eau contenant des nitrates est rapidement absorbée par notre capteur au lieu du sol. Cela est crucial car cela permet au capteur de rivaliser avec le sol pour l'humidité. Ces caractéristiques permettent au capteur de mesurer avec précision l'eau contenant des nitrates, selon Andrews.

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Le groupe a publié ses résultats en mars 2024 dans Advanced Material Technologies. Ils ont testé les capteurs dans deux types de sols du Wisconsin : un sol sableux du centre-nord de l'État et un sol limoneux du sud-ouest du Wisconsin. Les deux tests ont produit des résultats précis.

Les chercheurs intègrent des capteurs de nitrate dans un nouveau dispositif appelé "autocollant sensoriel." Ces autocollants incluent trois capteurs pour mesurer les nitrates, l'humidité et la température. Flexibles et adhésifs, ils seront placés à différentes hauteurs sur une tige, puis enfouis dans le sol. Ce système permettra de recueillir des mesures à divers niveaux de profondeur.

À l'été 2024, les chercheurs testeront leurs capteurs en plaçant 30 tiges dans le sol des stations de recherche agricole de Hancock et d'Arlington de l'Université du Wisconsin à Madison. La Fondation de Recherche des Anciens Élèves de l'Université du Wisconsin a déposé un brevet pour cette technologie.