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<\/p>\nDes ing\u00e9nieurs de l'Universit\u00e9 du Wisconsin\u2013Madison ont cr\u00e9\u00e9 des capteurs abordables permettant de surveiller en temps r\u00e9el les niveaux de nitrates dans les sols courants du Wisconsin. Ces capteurs \u00e9lectrochimiques imprim\u00e9s peuvent aider les agriculteurs \u00e0 prendre des d\u00e9cisions plus \u00e9clair\u00e9es en mati\u00e8re de fertilisation, et ainsi potentiellement r\u00e9aliser des \u00e9conomies.<\/p>\n
\u201c Nos capteurs permettent aux agriculteurs d'avoir une vision plus pr\u00e9cise de la teneur en nutriments de leurs sols et de la quantit\u00e9 de nitrate disponible pour les cultures. Ces informations leur permettent de prendre des d\u00e9cisions exactes quant \u00e0 la quantit\u00e9 d'engrais n\u00e9cessaire \u201d, explique Joseph Andrews, professeur adjoint de g\u00e9nie m\u00e9canique \u00e0 l'Universit\u00e9 du Wisconsin-Madison et chercheur principal. \u201c R\u00e9duire l'utilisation d'engrais pourrait engendrer des \u00e9conomies substantielles, notamment pour les grandes exploitations. \u201d<\/p>\n
Les nitrates sont essentiels \u00e0 la croissance des cultures, mais en exc\u00e8s, ils peuvent s'infiltrer dans les nappes phr\u00e9atiques, polluant ainsi l'eau potable et nuisant \u00e0 l'environnement. Ces nouveaux capteurs peuvent \u00e9galement servir d'outils de recherche agricole, permettant de suivre le ruissellement des nitrates et de promouvoir de meilleures pratiques pour r\u00e9duire la pollution.<\/p>\n
Les m\u00e9thodes traditionnelles de surveillance des nitrates dans les sols sont longues, co\u00fbteuses et ne donnent pas de r\u00e9sultats imm\u00e9diats. Pour rem\u00e9dier \u00e0 cela, Andrews, expert en \u00e9lectronique imprim\u00e9e, et son \u00e9quipe ont con\u00e7u ces capteurs comme une alternative plus simple et plus \u00e9conomique.<\/p>\n
Pour ce projet, les chercheurs ont utilis\u00e9 une m\u00e9thode d'impression \u00e0 jet d'encre afin de fabriquer des capteurs potentiom\u00e9triques, un type de capteur \u00e0 couche mince exploitant des r\u00e9actions \u00e9lectrochimiques. Ces capteurs sont g\u00e9n\u00e9ralement utilis\u00e9s pour mesurer avec pr\u00e9cision les concentrations de nitrates dans les solutions liquides. Cependant, leur fonctionnement est g\u00e9n\u00e9ralement peu performant dans le sol, car les particules de sol rugueuses peuvent les rayer et fausser les mesures.<\/p>\n
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Andrews explique : \u201c Notre objectif principal \u00e9tait de faire en sorte que ces capteurs \u00e9lectrochimiques fonctionnent efficacement dans des conditions de sol difficiles et d\u00e9tectent avec pr\u00e9cision les ions nitrate. \u201d<\/p>\n
Pour r\u00e9soudre ce probl\u00e8me, l'\u00e9quipe a ajout\u00e9 une couche protectrice au capteur \u00e0 l'aide d'un mat\u00e9riau appel\u00e9 fluorure de polyvinylid\u00e8ne. Selon Andrews, ce mat\u00e9riau poss\u00e8de deux qualit\u00e9s importantes. Premi\u00e8rement, ses pores extr\u00eamement petits, d'environ 400 nanom\u00e8tres, laissent passer les ions nitrate tout en emp\u00eachant les particules de terre de p\u00e9n\u00e9trer. Deuxi\u00e8mement, il est hydrophile, c'est-\u00e0-dire qu'il attire l'eau comme une \u00e9ponge.<\/p>\n
Andrews explique\u00a0: \u201c\u00a0Cela signifie que toute eau contenant des nitrates sera absorb\u00e9e par notre capteur, ce qui est crucial car le sol absorbe \u00e9galement l\u2019eau. Sans cela, il serait difficile pour le capteur d\u2019obtenir suffisamment d\u2019humidit\u00e9, mais comme notre mat\u00e9riau poss\u00e8de une capacit\u00e9 d\u2019absorption d\u2019eau similaire \u00e0 celle du sol, il contribue \u00e0 attirer l\u2019eau riche en nitrates \u00e0 la surface du capteur pour des mesures pr\u00e9cises.\u00a0\u201d<\/p>\n
Les chercheurs ont partag\u00e9 leurs progr\u00e8s dans un article publi\u00e9 en mars 2024 dans la revue Advanced Material Technologies.<\/p>\n
![\"Capteurs](\"https:\/\/i0.wp.com\/geopard.tech\/wp-content\/uploads\/2024\/10\/Printed-Soil-Sensors-working-and-testing.jpg?resize=810%2C455&ssl=1\")
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L'\u00e9quipe a test\u00e9 ses capteurs sur deux types de sols pr\u00e9sents dans le Wisconsin\u00a0: des sols sableux, courants dans le centre-nord de l'\u00c9tat, et des sols limoneux, que l'on trouve dans le sud-ouest. Les r\u00e9sultats obtenus avec les capteurs se sont av\u00e9r\u00e9s pr\u00e9cis dans les deux types de sols.<\/p>\n
Les chercheurs int\u00e8grent d\u00e9sormais leurs capteurs de nitrate \u00e0 un syst\u00e8me qu'ils appellent \u201c autocollant de d\u00e9tection \u201d. Ce syst\u00e8me combine trois capteurs diff\u00e9rents \u2014 pour les nitrates, l'humidit\u00e9 et la temp\u00e9rature \u2014 sur une feuille de plastique flexible avec un adh\u00e9sif au dos.<\/p>\n
Ils pr\u00e9voient de fixer plusieurs de ces capteurs adh\u00e9sifs sur une tige \u00e0 diff\u00e9rentes hauteurs, puis d'enterrer la tige dans le sol. Ce dispositif leur permettra de mesurer les conditions \u00e0 diff\u00e9rentes profondeurs du sol.<\/p>\n
Andrews explique : \u201c En mesurant les nitrates, l'humidit\u00e9 et la temp\u00e9rature \u00e0 diff\u00e9rentes profondeurs du sol, nous pouvons d\u00e9sormais suivre le processus de lessivage des nitrates et observer comment les nitrates se d\u00e9placent dans le sol, ce que nous ne pouvions pas faire auparavant. \u201d<\/p>\n
Durant l'\u00e9t\u00e9 2024, les chercheurs poursuivront les tests de leurs capteurs en pla\u00e7ant 30 tiges de capteurs dans le sol des stations de recherche agricole Hancock et Arlington de l'Universit\u00e9 du Wisconsin-Madison.<\/p>\n
L'\u00e9quipe travaille \u00e0 breveter cette technologie par le biais de la Wisconsin Alumni Research Foundation.<\/p>\n
Parmi les coauteurs de l'Universit\u00e9 du Wisconsin-Madison figurent Kuan-Yu Chen, Aatresha Biswas, Shuohao Cai et le professeur Jingyi Huang du d\u00e9partement des sciences du sol.<\/p>\n
Ces recherches ont \u00e9t\u00e9 financ\u00e9es par le programme de recherche fondamentale de l'USDA sur l'agriculture et l'alimentation (projet n\u00b0 WIS04075), la subvention Signals in the Soil 2226568 de la National Science Foundation et le Dairy Innovation Hub de l'Universit\u00e9 du Wisconsin\u2013Madison.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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