Des scientifiques ont mis au point et combiné un nouveau nanoplastique et un paillis biodégradable pour refroidir passivement les serres dans les climats chauds et arides comme ceux du Moyen-Orient. En appliquant leur technologie, ils ont abaissé la température de serres miniatures de 25 degrés Celsius et augmenté le rendement des cultures de choux chinois de près de 200 %.
Le nanoplastique est constitué de polyéthylène, le plastique le plus produit au monde, imprégné de nanoparticules composées de la molécule d’oxyde de césium et de tungstène. Ces nanoparticules absorbent la lumière infrarouge, qui contribue grandement à chauffer la serre, et empêchent cette lumière de pénétrer, avec des effets minimes sur la lumière visible, qui est la lumière qui alimente la photosynthèse et la croissance des plantes.
« La plupart des couvertures de serre, qu’elles soient en verre, en polycarbonate ou en polyéthylène, transmettent plus de 90 % de la lumière, y compris la lumière infrarouge, qui n’a aucune incidence sur le rendement des cultures mais génère de la chaleur. Notre objectif était de créer une couverture qui laisse entrer la bonne lumière et empêche la mauvaise lumière d’entrer », a commenté Qiaoqiang Gan, professeur à l’université KAUST, qui a mis au point le nanoplastique et qui est un expert des systèmes de refroidissement passif.
Même si la lumière infrarouge est réduite, le rayonnement solaire causé par n’importe quelle lumière continue de chauffer le sol. Le paillage est couramment utilisé pour réfléchir la lumière du soleil, ce qui permet au sol de rester plus frais qu’il ne le serait autrement. Un sol plus frais favorise la photosynthèse et donc la croissance et le rendement des cultures. Le nouveau paillis conçu par Yanpei Tian, chercheur postdoctoral de M. Gan, est constitué de papier cellulosique biodégradable. Au fur et à mesure que les plantes produisent des feuilles qui offrent de l’ombre au sol, ce paillis disparaît du sol, offrant ainsi une solution plus durable au refroidissement des serres et à l’amélioration de la santé humaine.
« La plupart des paillis commerciaux sont en plastique et constituent un énorme gaspillage. Ils représentent environ 1,5 million de tonnes de déchets, dont plus de 40 % ne sont pas recyclés. De plus, cela laisse des microplastiques dans notre sol qui peuvent entrer dans la chaîne alimentaire », a indiqué M. Tian.
En testant les deux technologies dans des serres miniatures en Arabie saoudite pour cultiver du chou chinois, les chercheurs ont constaté une excellente rétention de l’eau dans le sol et un rendement de 200 % par rapport aux cultures réalisées avec des couvertures commerciales et du paillis. En outre, à l’aide de données météorologiques publiques, l’équipe de la KAUST estime que l’adoption de son nouveau système pourrait réduire de plus de 40 % la consommation d’énergie dans les villes chaudes du monde entier, telles que Riyad et Houston.
Les chercheurs étudient à présent les avantages de leur double technologie pour des serres à plus grande échelle et d’autres cultures.
« Le refroidissement des serres peut être extrêmement coûteux. Notre approche peut permettre aux régions arides d’avoir accès à un certain nombre de cultures, d’améliorer leur sécurité alimentaire tout en contribuant à atteindre les objectifs en matière d’émissions de carbone », a conclu M. Gan.
Légende illustration : Chou chinois cultivé dans une serre miniature. Crédit : Ivan Gromicho
Article : « Passive cooling of greenhouses in extreme climates through spectral control film » – DOI : 10.1016/j.ynexs.2025.100058
