Lundi 19 Mai 2003

La protection des récoltes

par Vance Bergeron & David Quéré

Ecole Normale Supérieure - Collège de France

Lorsque les agriculteurs pulvérisent leurs plantations, les gouttes de produit traitant rebondissent sur les feuilles, car la plupart des surfaces végétales sont naturellement hydrophobes. C'est ainsi que 80% du liquide de traitement pulvérisé est gaspillé, en tombant par terre, ce qui représente une pollution inutile pour les sols et une perte d'argent pour l'agriculteur.

Figure 1

La figure1 montre une goutte d'eau filmée au ralenti, les images sont superposées et on ne voit, tout au long de la chute de la goutte, qu'une multitude de petites sphères presque parfaites. Elle tombe ainsi sans se déformer. Lorsqu'elle rencontre une feuille, elle ne la mouille pas mais rebondit et tend à retrouver une forme sphérique jusqu'à ce qu'elle touche le sol. Si on regarde plus en détail, lorsque la goutte arrive sur une surface, elle possède une certaine vitesse, donc une certaine énergie. Elle commence par s'étaler, mais comme cette configuration ne lui convient pas, elle va reformer une sphère, et utiliser l'énergie de la chute pour quitter la surface : elle rebondit (voir figure 2 a et 3a).

Il est nécessaire de limiter ce phénomène pour concevoir des aérosols efficaces à destination de l'agriculture. Pour cela il faut vider les gouttes de leur énergie, en la dissipant dès qu'elle s'étalent sur la surface.

Figure 2

Pour arriver à ce résultat, on ajoute du sucre à l'eau (ou au liquide). On utilise un polysaccharide : de la gomme de guar, couramment utilisée comme additif alimentaire, extraite d'une plante buissonnante que l'on trouve dans des régions désertiques de l'Inde et du Pakistan.

Figure 3

a/ goutte d'eau pure        b/ goutte d'eau avec du polymère

Lorsque la goutte s'écrase, les molécules géantes du polysaccharide, 100 000 fois plus grandes que les molécules d'eau, s'étirent lorsque la goutte s'étale et absorbent, dans leur déploiement, l'énergie de la goutte. Celle-ci n'a donc plus assez d'énergie pour rebondir. En fait on a rendu l'eau plus visqueuse, la viscosité peut être multipliée par mille, l'origine du phénomène réside dans l'élasticité des chaînes de polymères. Sur les images à très grande vitesse, la goutte sucrée s'écrase, puis oscille légèrement, mais ne rebondit pas (figure 2b et 3b).
Ce procédé permet d'avoir deux fois plus de produit sur les feuilles après la pulvérisation.