Des chercheurs de l’Université de São Paulo (USP) et de l’Université fédérale de Viçosa (UFV) au Brésil ont développé un capteur durable qui peut être placé directement sur la surface d’un légume ou d’un fruit pour détecter la présence de pesticides. Connu pour cette raison sous le nom de « plantable », il est composé d’acétate de cellulose, un matériau dérivé de la pâte de bois.
Ce dispositif a le potentiel de contribuer à garantir la sécurité alimentaire dans un monde qui souffre de plus en plus de pénurie alimentaire et de problèmes environnementaux et sanitaires causés par une utilisation excessive de produits agrochimiques.
L’étude est publié dans la revue Avancées des biomatériaux.
Les pesticides sont largement utilisés pour augmenter les rendements des cultures et sont généralement appliqués par pulvérisation, mais seulement 50 % atteignent leur objectif. Le reste finit 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 d’analyse 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, des équipements coûteux et des spécialistes de laboratoire qualifiés, ainsi que le temps nécessaire pour réaliser 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 prix abordable, détection rapide, miniaturisation, production à grande échelle, commodité, facilité d’utilisation, haute sélectivité et détection de pesticides in situ. Notre invention possède toutes ces caractéristiques. L’analyse est effectuée directement sur la surface. de fruits, de légumes ou de feuilles. D’où le terme « plante portable », a déclaré Paulo Augusto Raymundo-Pereira, dernier auteur de l’article et chercheur à l’Institut de physique de São Carlos (IFSC-USP).
« Cependant, au lieu des matériaux habituels, non durables sur le plan environnemental et longs à se dégrader, comme la céramique ou les polymères plastiques dérivés du pétrole, nous avons utilisé de l’acétate de cellulose, un matériau issu de plantes qui a peu d’impact sur l’environnement et se désintègre. complètement en 340 jours ou moins selon les conditions locales. Bien entendu, il doit avoir des caractéristiques appropriées pour tout capteur, notamment un faible coût, une portabilité et une flexibilité.
Le substrat biodégradable en acétate de cellulose a été produit par un procédé de coulée dans lequel le matériau a été placé dans un espace ayant la forme requise, et le système électrochimique complet à 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 dans une simulation d’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 toujours utilisé au Brésil. Le capteur a ensuite été directement fixé 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 du capteur le plus fréquemment utilisé à cet effet.
Niveaux excessifs de pesticides
L’étude a également examiné 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 l’élimination de 40 % du carbendazime et de 60 % du paraquat de la laitue, et de 64 % des deux des tomates.
« Le lavage et l’immersion étaient clairement insuffisants pour éliminer les résidus de pesticides. Il en restait au moins 10 % dans les feuilles ou la peau », 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 surveiller les niveaux de pesticides dans le champ et être sûrs d’appliquer uniquement la dose requise à chaque culture ou partie d’une plantation. L’utilisation de pesticides pourrait en conséquence diminuer, tandis que les rendements continueraient d’augmenter, entraînant une baisse des prix à la consommation.
Plus d’information:
Samiris Côcco Teixeira et al, Capteurs portables durables pour la détection décentralisée et rapide des pesticides sur site en faveur d’une agriculture de précision et de la sécurité alimentaire, Avancées des biomatériaux (2023). DOI : 10.1016/j.bioadv.2023.213676