Des capteurs biodégradables contrôlent directement les niveaux de pesticides sur les fruits et légumes
L'appareil est fabriqué à partir de matériaux d'origine végétale ayant un faible impact sur l'environnement et détecte les pesticides en quelques minutes
Des chercheurs de l'université de São Paulo (USP) et de l'université fédérale de Viçosa (UFV) au Brésil ont mis au point un capteur durable qui peut être placé directement sur la surface d'un légume ou d'un fruit pour détecter la présence de pesticides. Appelé pour cette raison "plant-wearable", il est fabriqué en acétate de cellulose, un matériau dérivé de la pulpe de bois.
Les capteurs électrochimiques peuvent combiner accessibilité financière, détection rapide et détection in situ des pesticides
Paulo Augusto Raymundo Pereira
Ce dispositif pourrait contribuer à garantir la sécurité alimentaire dans un monde qui souffre de plus en plus d'une pénurie de denrées alimentaires et des problèmes environnementaux et sanitaires causés par l'utilisation excessive de produits agrochimiques.
Un article décrivant les résultats de l'étude est publié dans la revue Biomaterials Advances.
Les pesticides sont largement utilisés pour augmenter le rendement des cultures et sont généralement appliqués par pulvérisation, mais seuls 50 % d'entre eux atteignent leur cible. Le reste se retrouve dans le sol, les eaux souterraines, les eaux de surface, l'eau potable brute, les eaux usées et les produits alimentaires. La surveillance des niveaux de pesticides dans l'eau, le sol et les aliments est donc essentielle pour éviter tout contact entre ces substances toxiques et le public via la peau, les poumons ou le système digestif.
Les outils analytiques les plus souvent utilisés à cette fin sont les techniques chromatographiques, qui sont efficaces mais présentent des inconvénients tels que la nécessité d'un prétraitement des échantillons, un équipement coûteux et des spécialistes de laboratoire qualifiés, ainsi que le temps nécessaire pour effectuer l'analyse et le manque de portabilité. Les résidus dangereux produits par les solvants organiques constituent également un problème important dans les conditions actuelles.
"Comme alternative, les capteurs électrochimiques peuvent combiner un prix abordable, une détection rapide, une miniaturisation, une production à grande échelle, une commodité, une facilité d'utilisation, une sélectivité élevée et une détection in situ des pesticides. Notre invention présente toutes ces caractéristiques. L'analyse est effectuée directement à la surface des fruits, des légumes ou des feuilles. D'où le terme "portable végétal"", explique Paulo Augusto Raymundo-Pereira, dernier auteur de l'article et chercheur à l'Institut de physique de São Carlos (IFSC-USP).
"Toutefois, au lieu d'utiliser les matériaux habituels, qui ne sont pas durables sur le plan environnemental et qui mettent longtemps à se dégrader, comme la céramique ou les polymères plastiques dérivés du pétrole, nous avons utilisé l'acétate de cellulose, un matériau dérivé des plantes qui a peu d'impact sur l'environnement et qui se désintègre complètement en 340 jours ou moins, selon les conditions locales. Bien entendu, ce matériau doit présenter des caractéristiques appropriées pour tout capteur, notamment un faible coût, la portabilité et la flexibilité".
Le substrat biodégradable en acétate de cellulose a été produit par une méthode de moulage dans laquelle le matériau a été placé dans un espace ayant la forme requise, et le système électrochimique complet avec trois électrodes a été déposé par sérigraphie.
Les chercheurs ont effectué des tests en laboratoire au cours desquels une solution contenant du carbendazime, un fongicide, et du paraquat, un herbicide, a été pulvérisée sur de la laitue et des tomates afin de simuler une utilisation réelle. Le paraquat a été interdit par l'Union européenne en 2003 en raison de ses effets nocifs sur l'homme, mais il est encore utilisé au Brésil. Le capteur a ensuite été fixé directement sur la laitue et les tomates, et les mesures ont montré un niveau de détection compatible avec ceux obtenus avec le polyéthylène téréphtalate, le matériau de capteur le plus fréquemment utilisé à cette fin.
Des niveaux de pesticides excessifs
L'étude, financée par la FAPESP (projets 20/09587-8, 23/07686-7, 16/01919-6, 22/02164-0 et 23/09685-8), a également cherché à déterminer si le lavage et l'immersion des légumes dans un litre d'eau pendant deux heures étaient efficaces pour éliminer les résidus de pesticides. Les résultats ont montré que 40 % du carbendazime et 60 % du paraquat avaient été éliminés de la laitue, et 64 % des deux sur les tomates.
"Le lavage et l'immersion n'ont manifestement pas suffi à éliminer les résidus de pesticides. Au moins 10 % sont restés dans les feuilles ou les pelures", a déclaré Raymundo-Pereira.
Cette technologie peut être utile aux agences de surveillance sanitaire du monde entier, a-t-il ajouté, ainsi qu'aux vendeurs de produits biologiques pour certifier l'absence de pesticides. Les agriculteurs peuvent généralement l'utiliser pour contrôler les niveaux de pesticides dans les champs et être sûrs de n'appliquer que la dose requise à chaque culture ou partie de plantation. L'utilisation de pesticides pourrait ainsi diminuer, tandis que les rendements continueraient d'augmenter, ce qui entraînerait une baisse des prix à la consommation.
Outre l'équipe de l'IFSC-USP, les chercheurs suivants ont également participé à l'étude : Samiris C. Teixeira, Nilda de F. F. Soares et Taíla V. de Oliveira à l'UFV ; et Nathalia O. Gomes, Marcelo L. Calegaro et Sergio A. S. Machado à l'Institut de chimie de São Carlos (IQSC-USP).
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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