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Cette terre auto-arrosante pourrait révolutionner l’agriculture

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| Pixabay

Des ingénieurs ont mis au point un nouveau type de terre capable d’extraire l’eau présente dans l’air pour subvenir automatiquement au besoin des cultures. Une avancée qui pourrait non seulement étendre la carte des terres cultivables à travers le monde, mais également réduire la consommation d’eau de l’agriculture, ce qui n’est pas négligeable étant donné la période de réchauffement global et de sécheresse que nous traversons.

Le système d’irrigation atmosphérique innovant conçu par une équipe d’ingénieurs de l’Université du Texas à Austin, utilise des gels super-absorbants pour capter l’eau présente dans l’air. Lorsque la terre est chauffée à une certaine température, les gels libèrent l’eau, la rendant ainsi disponible pour les plantes. Lorsque le sol distribue l’eau, une partie de celle-ci retourne dans l’air, ce qui augmente l’humidité et facilite la poursuite du cycle de récolte.

« Permettre l’agriculture autonome dans les régions où il est difficile de mettre en place des systèmes d’irrigation et d’énergie est essentiel pour libérer les cultures de la chaîne complexe d’approvisionnement en eau, car les ressources se font de plus en plus rares », a déclaré Guihua Yu, professeur associé en science des matériaux au département de génie mécanique de Walker.

Selon le document des chercheurs, chaque gramme de cette « nouvelle terre » (appelons là la « super-terre ») peut extraire environ 3 à 4 grammes d’eau. Selon les cultures, environ 0,1 à 1 kilogramme de terre peut fournir assez d’eau pour irriguer environ un mètre carré de terre agricole. Les gels présents dans la super-terre extraient l’eau de l’air pendant les périodes plus fraîches et plus humides de la nuit. La chaleur solaire pendant la journée active ensuite les gels contenant de l’eau pour qu’ils libèrent leur contenu. L’étude a été publiée dans la revue ACS Material Letters.

schema terre auto-arrosante
Schéma de principe du cycle de la terre auto-arrosante développée par les chercheurs. Crédits : Université du Texas à Austin

Une conservation de plus de 40% de l’eau initiale

Pour tester la super-terre, l’équipe a mené des expériences sur le toit du bâtiment du centre d’enseignement de l’ingénierie de l’UT Austin. Les chercheurs ont alors découvert que la terre d’hydrogel était capable de mieux retenir l’eau que les terrains sableux des zones sèches, et qu’elle nécessitait beaucoup moins d’eau pour faire pousser les plantes.

Au cours d’une expérience de quatre semaines, ils ont constaté que la super-terre retenait environ 40% de la quantité d’eau présente au début de l’expérience. En revanche, le sol sableux n’avait plus que 20% de son eau après seulement une semaine de cycles.

Dans une autre expérience, l’équipe a planté des radis dans les deux types de sols. Les radis plantés dans la terre à hydrogel ont tous survécu une période de 14 jours sans aucune irrigation, au-delà d’un premier passage pour s’assurer que les plantes s’y implantaient. Les radis dans le terrain sableux ont été irrigués plusieurs fois au cours des quatre premiers jours de l’expérience. Malgré cela, aucun des radis dans le sol sableux n’a survécu plus de deux jours après la période d’irrigation initiale.

« La plupart des sols sont assez bons pour soutenir la croissance des plantes », a déclaré Fei Zhao, chercheur postdoctoral du groupe de recherche de Yu, qui a mené l’étude avec Xingyi Zhou et Panpan Zhang. « C’est l’eau qui est la principale limitation, c’est pourquoi nous avons voulu développer une terre qui puisse récolter l’eau de l’air ambiant ».

L’aboutissement de plus de deux ans de travail

Cette terre capable de recueillir l’eau avec une telle efficacité est la première grande application de la technologie sur laquelle le groupe de Yu travaille depuis plus de deux ans. L’année dernière, l’équipe a développé la base de cette super-terre, soit la capacité d’utiliser des matériaux hybrides gel-polymère qui fonctionnent comme des « super-éponges », extrayant de grandes quantités d’eau de l’air ambiant, la nettoyant et la libérant rapidement grâce à l’énergie solaire.

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À présent, les chercheurs envisagent plusieurs autres applications de leur technologie. Elle pourrait potentiellement être utilisée pour refroidir les panneaux solaires et les centres de données, et élargir l’accès à l’eau potable, soit par des systèmes individuels pour les ménages, soit par des dispositifs plus importants pour les entreprises ou l’armée.

Source : ACS Material Letters

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