Les Brésiliens créent un engrais à base de verre qui réduit les déchets et l'impact environnemental sur le terrain
Un engrais à base de verre développé par des chercheurs brésiliens promet d'être une alternative à la gestion des sols de plantation, offrant de nombreux avantages par rapport aux modèles conventionnels. Outre son efficacité accrue et la réduction des réapplications, grâce à sa dissolution prolongée, ce matériau a un impact moindre sur l'environnement.
L'innovation a été créée par une équipe de l'Institut de chimie de São Carlos (IQSC) et de l'École d'ingénierie de São Carlos (EESC), à l'Université de São Paulo (USP), avec le soutien de la Société brésilienne de recherche agricole (Embrapa).
La formulation vitreuse a été synthétisée en incorporant des macro et micronutriments nécessaires aux différentes étapes du développement des plantes, tels que le phosphore, le potassium, le silicium, le magnésium, le bore et le calcium.
Les caractéristiques du matériau permettent une libération contrôlée des composés, sans infiltration d'eau ni eutrophisation (augmentation excessive des nutriments) des eaux souterraines, des rivières et des lacs. Transformé en particules d'environ 1 mm, le produit peut être appliqué de la même manière qu'une fertilisation traditionnelle.
Le chimiste Danilo Manzani, coordinateur du Laboratoire de Matériaux Inorganiques et Vitreux de l'IQSC et l'un des responsables de la recherche, affirme que les performances agronomiques de l'engrais vitreux se sont avérées supérieures de 70 % à celles du NPK conventionnel dans les tests in vitro et en serre.
« En modifiant la composition du verre, nous pouvons ajuster sa dissolution. Notre objectif est de pouvoir formuler des compositions spécifiques pour des cultures spécifiques à l'avenir », explique-t-il.
Le procédé de synthèse du verre nécessitant un chauffage à des températures pouvant atteindre 1 100 °C, les premiers matériaux synthétisés ne contenaient ni azote ni soufre, qui ne peuvent être incorporés à cette température. Cependant, les chercheurs disposent désormais d'une solution pour contourner ce problème : l'encapsulation de ces composés dans une structure biopolymère, ce qui permet leur incorporation au verre et leur dissolution ultérieure dans le sol.
Les recherches ont débuté en 2018, alors que Manzani étudiait des verres spéciaux ne nécessitant pas l'utilisation de silice, le principal composant du verre courant. L'un des problèmes des structures développées par le chercheur résidait précisément dans leur faible résistance chimique à l'humidité.
« Je fabriquais du verre phosphaté pour une application en optique, par exemple, et j'ai constaté qu'il se dégradait avec le temps à cause de l'humidité atmosphérique », explique-t-il. En discutant avec Eduardo Bellini Ferreira, ingénieur en matériaux du CESE, ils ont tous deux eu l'idée d'exploiter cette caractéristique pour créer un engrais pour verre, qui reposait précisément sur ce « problème ».
La composition a également impliqué les étudiants de troisième cycle Liane Miranda et José Hermeson. Afin de garantir l'absence d'effets toxiques ou mutagènes sur les plantes, l'équipe a également bénéficié de la collaboration de la biologiste moléculaire Dânia Christofoletti Mazzeo, de l'Université fédérale de São Carlos (UFSCar), qui a réalisé des tests écotoxicologiques sur des graines de laitue et d'oignon.
Les expériences en serre ont été menées en partenariat avec Alberto Bernardi et Ana Rita Nogueira, de l'Embrapa Pecuária Sudeste. Les résultats ont été publiés en février dans l'article « Design and Performance of a Multicomponent Glass Fertilizer for Nutrient Delivery in Precision Agriculture » , paru dans la revue ACS Agricultural Science & Technology.
Manzani explique que le processus de fabrication des engrais est le même que celui utilisé pour le verre conventionnel, ce qui signifie que la production peut être facilement étendue à un niveau industriel.
Bien que le coût de synthèse soit plus élevé que celui du NPK conventionnel, il souligne qu'en plus de la fréquence plus faible de réapplication et de la possibilité de diriger les composés vers des sections spécifiques de plantations où il y a un manque de certains nutriments, il y a moins de perte de matière.
« Pour vous donner une idée, environ 20 à 30 % du NPK appliqué au sol est absorbé par la plante, tandis que le reste est lessivé. L'impact environnemental est donc considérable, et nous pouvons y remédier grâce à l'application de ces produits à libération lente », explique-t-il.
« Nous n'avons pas encore fixé le prix du produit, car de nombreux paramètres sont à prendre en compte, mais nous pensons qu'il présente un avantage par rapport à la production de NPK », explique-t-il. Bien qu'il préfère ne pas s'engager sur des délais, le chercheur estime que le produit pourrait être disponible sur le marché d'ici un à deux ans.
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