Des chercheurs de l'Université d'État de Caroline du Nord dirigés par Zheng Li ont développé un patch que le plantes ils peuvent être « portés » pour surveiller en permanence les maladies ou autres perturbations, telles que les dommages aux cultures ou la chaleur extrême.
Un capteur de santé vert
Nous avons créé un capteur portable qui surveille le stress et les maladies des plantes de manière non invasive en mesurant les composés organiques volatils (COV) émis par les plantes
Qingshan Wei, co-auteur de la recherche. Professeur adjoint de génie chimique et biomoléculaire à la NC State University.
Les méthodes de test actuelles pour le stress ou la maladie des cultures consistent à prélever des échantillons de tissus végétaux et à effectuer des analyses en laboratoire.
Cependant, cela ne fournit aux producteurs qu’une seule mesure : le décalage entre les résultats de l’échantillonnage et des tests rend la lecture difficile.
Différentes cultures, différentes fréquences
Les cultures émettent différentes combinaisons de COV dans différentes circonstances. En ciblant les COV pertinents pour des maladies ou des stress spécifiques des plantes, les capteurs peuvent alerter les utilisateurs sur des problèmes spécifiques.
« Notre technologie surveille en permanence les émissions de COV de l'usine, sans nuire à l'usine », explique Wei. « Le prototype que nous avons présenté stocke ces données de suivi, mais les futures versions transmettront les données sans fil. Ce que nous avons développé permet aux producteurs d'identifier les problèmes sur le terrain – ils ne devraient pas avoir à attendre de recevoir les résultats des tests d'un laboratoire.
Comment sont fabriqués les patchs « verts » ?
Les patchs rectangulaires mesurent 30 millimètres de long et sont constitués d'un matériau flexible contenant des capteurs à base de graphène et des nanofils d'argent flexibles. Les capteurs sont recouverts de divers ligands chimiques qui répondent à la présence de COV spécifiques à différentes cultures.
Cela permet au système de détecter et de mesurer les COV dans les gaz émis par les feuilles de la plante.
Les chercheurs ont testé un prototype de l'appareil sur des plants de tomates. Le prototype a été mis en place pour surveiller deux types de stress : dommages physiques à la plante et infection par P. infestans, l'agent pathogène responsable du mildiou des tomates.
Le système a détecté les changements associés aux dommages physiques des cultures en une à trois heures, selon la proximité des dommages avec le site de la parcelle.
Des choses améliorées et à améliorer
La détection de la présence de P. infestans a pris plus de temps. La technologie n'a détecté de changements dans les émissions de COV que trois à quatre jours après que les chercheurs ont inoculé les plants de tomates.
"Ce n'est pas beaucoup plus rapide que l'apparition des symptômes visuels du mildiou", explique Wei. « Cependant, le système de surveillance des cultures signifie que les producteurs ne doivent pas se fier à la détection de symptômes visuels minimes. Une surveillance continue permettrait aux producteurs d'identifier les maladies des plantes le plus rapidement possible, les aidant ainsi à limiter la propagation de la maladie. »
Les prototypes du patch vert sont déjà capables de détecter 13 COV différents d'autant de cultures avec une grande précision.
Cultures rapiécées, cultures traitées
Il est important de noter que les matériaux ont un coût plutôt faible. Si la production augmente, cette technologie deviendra rentable. Une solution pratique à un tel problème nécessite des coûts très faibles.
La prochaine étape pour les patchs « crop saver » ? Les chercheurs travaillent actuellement sur la prochaine génération capable de surveiller la température, l’humidité et d’autres variables environnementales, en plus des COV. Et comme mentionné, les futures versions seront alimentées par l’énergie solaire et capables de transférer des données sans fil.
