Plasma à basse température utilisé pour éliminer E. coli des cultures hydroponiques
Un groupe dirigé par des chercheurs de l'université de Nagoya et de l'université de Meijo, au Japon, a mis au point une technologie de désinfection qui utilise un plasma à basse température généré par l'électricité pour cultiver des plantes hydroponiques respectueuses de l'environnement. Cette technologie innovante stérilise les cultures et favorise la croissance des plantes sans utiliser d'engrais chimiques. Leurs conclusions ont été publiées dans la revue Environmental Technology & Innovations.
Les radicaux d'oxygène (cercles blancs) générés par le plasma à basse température (violet) éliminent les bactéries (bleu) des cultures hydroponiques.
Reiko Matsushita
Dans l'agriculture hydroponique, les agriculteurs cultivent les plantes en fournissant à leurs racines une solution nutritive. Toutefois, cette solution peut être infectée par des souches pathogènes d'E. coli, ce qui contamine les cultures et entraîne des maladies d'origine alimentaire.
Pour éviter ce problème, les agriculteurs utilisent un traitement chimique pour stériliser la solution nutritive avant et pendant la culture. Au cours de ce processus, la solution nutritive est remplacée. Malheureusement, cela peut nuire à l'environnement car les produits chimiques peuvent contaminer l'eau et produire des émissions de gaz à effet de serre au cours du processus de production.
"Nos résultats suggèrent une toute nouvelle méthode de désinfection", a déclaré l'auteur, le professeur Masafumi Ito de l'université Meijo. "Notre technologie peut potentiellement réduire la production de pesticides qui utilisent des combustibles fossiles, la pollution de l'environnement et les résidus.
Au lieu d'utiliser des produits agrochimiques, la technique de l'équipe a permis de stériliser les produits à l'aide de plasma. Le plasma est un gaz contenant de petites charges électriques, appelées ions et électrons, et des particules réactives électriquement neutres. L'équipe a créé le plasma à basse température à l'aide d'un générateur de plasma.
Leur méthode cible l'acide aminé tryptophane dans les engrais, qui est vital pour la croissance et le développement des plantes. Lorsque la solution nutritive est irradiée par le plasma, les électrons du plasma génèrent des radicaux d'oxygène, des particules d'oxygène très instables, qui produisent ensuite des radicaux de tryptophane.
Bien que la plante puisse encore utiliser le tryptophane modifié dans son métabolisme, les radicaux inactivent les enzymes impliquées dans le métabolisme du carbone chez E. coli. L'analyse métabolomique a révélé l'inactivation des circuits glycolytique et tricarboxylique, essentiels à la survie de la bactérie, et l'inactivation de l'enzyme clé GAPDH. Il en résulte des cultures stériles dans un laps de temps plus court, ce qui constitue un avantage majeur par rapport aux techniques conventionnelles à base de produits chimiques.
"Nous avons mis au point une technologie de stérilisation utilisant les radicaux d'oxygène, qui est prometteuse en tant que technologie de contrôle de l'hygiène pour les solutions nutritives dans les cultures hydroponiques modernes", a déclaré l'auteur principal, le professeur Kenji Ishikawa du Centre des sciences du plasma à basse température de l'université de Nagoya. "L'utilisation de pesticides chimiques étant restreinte dans le cadre des ODD et de la stratégie verte, notre technologie innovante peut être utilisée pour la stérilisation simplement en convertissant l'atmosphère contenant de l'azote, de l'oxygène et de la vapeur d'eau en plasma à basse température sur la base de l'énergie électrique obtenue à partir de l'énergie naturelle. Cette technologie devrait promouvoir le développement technologique en vue d'éliminer les combustibles fossiles et de réduire les gaz à effet de serre."
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.
Publication originale
Naoyuki Iwata, Kenji Ishikawa, Yasuhiro Nishikawa, Hiroyuki Kato, Motoyuki Shimizu, Masashi Kato, Hiromasa Tanaka, Masafumi Ito, Masaru Hori; "Oxygen radical irradiation transforms an organic fertilizer l-tryptophan into an environment and human-friendly bactericide"; Environmental Technology & Innovation, Volume 33
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