Un sol intelligent peut s’arroser et se nourrir lui-même

Un type de sol nouvellement conçu peut capter l’eau de l’air pour garder les plantes hydratées et gérer la libération contrôlée d’engrais pour un apport constant de 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 imprégné d’hydrogel a permis la croissance de plantes plus grandes et plus saines, par rapport à un sol ordinaire, tout en utilisant moins d’eau et d’engrais.

« Cette nouvelle technologie de gel peut alléger la charge de travail 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 une large gamme de climats, des régions arides aux zones tempérées. »

La recherche a été publiée récemment dans Lettres sur les matériaux de l’ACS.

L’agriculture représente aujourd’hui 70 % des prélèvements d’eau douce dans le monde et jusqu’à 95 % dans certains pays en développement, alors que la 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 économes en eau et de promouvoir des cultures à faible empreinte hydrique pour garantir une production alimentaire et une gestion des ressources en eau durables.

Parallèlement, les méthodes agricoles traditionnelles, notamment l’irrigation et la fertilisation, sont confrontées à des défis considérables, notamment une utilisation inefficace de l’eau et une dégradation des sols. 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 ainsi l’efficacité de leur absorption et provoquant une pollution de l’environnement ainsi qu’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 Walker de la Cockrell School of Engineering et au Texas Materials Institute.

« Cette nouvelle classe d’hydrogels offre une solution prometteuse pour répondre aux besoins urgents 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 leur tige s’allonger de 138 % par rapport à un groupe témoin dans un sol ordinaire. Le sol modifié permet d’économiser environ 40 % d’eau, réduisant ainsi considérablement le besoin d’irrigation fréquente et garantissant un développement vigoureux des cultures.

Cette recherche s’appuie sur des découvertes antérieures concernant des hydrogels capables d’extraire l’eau de l’atmosphère et de rendre l’agriculture plus efficace. Elle s’inscrit dans la mission globale de Yu qui remonte à son enfance : élargir l’accès à l’eau potable aux populations du monde entier.

Ces travaux portaient principalement sur les engrais à base de calcium. Le projet va se poursuivre et les prochaines étapes des chercheurs consisteront à intégrer différents types d’engrais et à réaliser des essais sur le terrain plus longs.

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