Du plasma à basse température utilisé pour éliminer E. Coli des cultures hydroponiques

L’agriculture hydroponique, méthode de culture de plus en plus prisée pour sa capacité à produire des aliments de manière durable et efficace, se trouve au cœur d’une innovation majeure. Des chercheurs japonais proposent une technologie de désinfection novatrice, ouvrant la voie à une agriculture respectueuse de l’environnement sans recourir aux engrais chimiques. Découvrons ensemble comment cette avancée pourrait transformer l’agriculture hydroponique.

En agriculture hydroponique, les plantes sont cultivées en fournissant directement à leurs racines une solution nutritive. Cependant, cette solution peut être contaminée par des souches pathogènes d’E. coli, mettant en péril la sécurité alimentaire. Pour contrer ce risque, l’usage de traitements chimiques était jusqu’alors la norme, malgré leurs effets néfastes sur l’environnement, notamment la contamination de l’eau et la production de gaz à effet de serre.

Une équipe de recherche dirigée par l’Université de Nagoya et l’Université Meijo au Japon propose une alternative prometteuse : l’utilisation de plasma à basse température généré par l’électricité pour stériliser les cultures hydroponiques. Cette technologie, détaillée dans la revue Environmental Technology & Innovations, offre une méthode de désinfection sans recours aux produits chimiques.

Le plasma, un outil de stérilisation innovant

Le plasma, un gaz composé de petites charges électriques telles que des ions et des électrons, ainsi que de particules réactives électriquement neutres, est au cœur de cette technologie. Les chercheurs ont généré ce plasma à basse température à l’aide d’un générateur de plasma, ciblant l’acide aminé tryptophane, essentiel à la croissance et au développement des plantes.

Lorsque la solution nutritive est irradiée par le plasma, les électrons du plasma produisent des radicaux d’oxygène, qui à leur tour génèrent des radicaux de tryptophane. Bien que le tryptophane modifié puisse toujours être utilisé par la plante dans son métabolisme, ces radicaux inactivent les enzymes impliquées dans le métabolisme du carbone chez E. coli. L’analyse métabolomique a révélé l’inactivation des circuits glycolytiques et tricarboxyliques, cruciaux pour la survie de la bactérie, ainsi que de l’enzyme clé GAPDH.

Vers une agriculture hydroponique durable

« Nous avons développé une technologie de stérilisation utilisant des radicaux d’oxygène, prometteuse comme technologie de contrôle de l’hygiène pour la solution nutritive dans la culture hydroponique moderne », a déclaré le professeur Kenji Ishikawa de l’Université de Nagoya.

Cette technologie, qui s’inscrit dans les objectifs de développement durable (ODD) et la Stratégie verte, permet une stérilisation efficace en convertissant simplement l’atmosphère contenant de l’azote, de l’oxygène et de la vapeur d’eau en plasma à basse température, grâce à l’énergie électrique obtenue à partir de sources d’énergie naturelles.

L’innovation représente non seulement une avancée significative dans la réduction de l’utilisation des pesticides chimiques mais promet également de contribuer à l’élimination des combustibles fossiles et à la réduction des gaz à effet de serre, marquant ainsi un pas important vers une agriculture plus durable et respectueuse de l’environnement.

Légende illustration : Les radicaux d’oxygène (cercle blanc) générés par le plasma à basse température (violet) éliminent les bactéries (bleu) des cultures hydroponiques (crédit : Reiko Matsushita).

L’étude, “Oxygen radical irradiation transforms an organic fertilizer l-tryptophan into an environment and human-friendly bactericide,” a été publiée dans Environmental Technology & Innovation le 21 décembre 2023, at DOI: 10.1016/j.eti.2023.103496.