Améliorer les rendements des cultures tout en préservant les ressources: La doctorante Julia Sokol aide à développer des technologies d'irrigation goutte à goutte qui permettent aux agriculteurs d'économiser l'eau et l'énergie

Quand il s'agit de la santé de la planète, l'agriculture et la production alimentaire jouent un rôle énorme. Selon l'Organisation des Nations Unies pour l'alimentation et l'agriculture, grossièrement 37 pour cent des terres sont utilisées dans le monde entier pour l'agriculture et la production alimentaire, et 11 pour cent de la surface terrestre est utilisée spécifiquement pour la production agricole de la Terre. Trouver des moyens de rendre l'agriculture plus durable et efficace est essentiel non seulement pour l'environnement, mais aussi pour l'approvisionnement alimentaire mondiale.

étudiant diplômé Julia Sokol travaille à rendre moins cher et plus efficace irrigation goutte à goutte à Global Engineering et de la recherche du MIT (ÉQUIPEMENT) Laboratoire. Crédit: Tony Pulsone

Julia Sokol a grandi loin de toute ferme. Né en Russie, Sokol et sa famille ont déménagé quand elle était 10 ans à New York, où son père travaillait pour les Nations Unies. Tout le monde aime un bon jeu de casino en ligne, toutefois, Sokol, un doctorant en génie mécanique, passe beaucoup de temps à penser à l'agriculture. Depuis deux ans, Sokol a travaillé sur un projet d'irrigation goutte à goutte au Global Engineering and Research du MIT (ÉQUIPEMENT) Laboratoire.

Après avoir obtenu son baccalauréat en génie mécanique à l'Université de Harvard, Sokol a passé du temps dans l'industrie, d'abord en tant qu'assistante de recherche chez Schlumberger, puis travailler dans une petite société de conseil en développement durable. Vouloir une base technique plus solide, elle a postulé au MIT pour des études supérieures.

Pendant son programme de maîtrise, Sokol a suivi des cours 2.76 (Ingénierie globale), qui a été enseigné par le professeur agrégé et chercheur principal du GEAR Lab, Amos Hiver. Ayant développé un intérêt pour les questions liées à l'eau, Sokol a sauté sur l'occasion de travailler avec Winter sur le projet d'irrigation goutte à goutte écoénergétique du GEAR Lab.

"J'étais vraiment excité de rejoindre le projet," dit Sokol. "Il combine parfaitement ma passion pour la durabilité avec mon intérêt pour la recherche fondamentale en mécanique des fluides et la conception de systèmes."

Plutôt que l'irrigation par inondation - dans laquelle l'eau est pompée d'une source pour inonder un champ - l'irrigation goutte à goutte a une pompe centrale qui déplace l'eau à travers un réseau de tuyaux. Les émetteurs fixés aux tuyaux libèrent l'eau uniformément sur tout le terrain, résultant en un rendement des cultures plus élevé et une consommation d'eau moindre par rapport à l'irrigation par inondation.

"Le but de l'irrigation goutte à goutte est de fournir de l'eau à un débit suffisamment faible pour que les racines commencent à l'absorber immédiatement., au lieu de s'évaporer ou de s'infiltrer dans un aquifère,” explique Sokol.

Les émetteurs utilisés dans l'irrigation goutte à goutte dispersent l'eau uniformément, contrairement à l'irrigation par submersion, ce qui provoque souvent des cultures gorgées d'eau. "Ces goutteurs doivent fournir un débit uniforme dans tout le champ afin que toutes les cultures reçoivent la même quantité d'eau,” ajoute Susan Amrose, chercheur au GEAR Lab.

L'équipe de recherche s'est d'abord concentrée sur les caractéristiques géométriques de ces émetteurs. Ils ont développé un modèle mathématique décrivant comment les caractéristiques géométriques interagissent avec les membranes à l'intérieur.. Basé sur ce modèle, ils ont optimisé les émetteurs pour obtenir la pression la plus basse possible nécessaire pour garantir que l'eau s'écoule vers les cultures au bon débit.

Les émetteurs commerciaux nécessitent une pression d'activation minimale de 1 bar pour fournir un débit constant pour les cultures. Grâce aux modifications apportées par l'équipe à l'intérieur de l'émetteur, ils ont abaissé la pression d'activation à juste 0.15 bar. Cette diminution de la pression nécessaire à l'activation des goutteurs divise par deux la puissance nécessaire au fonctionnement de la pompe centrale.

"La réduction de la pression réduit le coût global du système, qui profite à l'agriculteur, et bien sûr cela aide aussi à réduire les émissions de gaz à effet de serre," dit Sokol.

Pour les systèmes d'irrigation goutte à goutte hors réseau fonctionnant à l'énergie solaire, l'utilisation des nouveaux émetteurs pourrait réduire les coûts pour l'agriculteur en 40 pour cent. « Pour les agriculteurs des pays en développement, cette économie de coûts réduit la barrière à une technologie de conservation de l'eau et d'augmentation du rendement,” ajoute Amrose.

L'équipe a mené un certain nombre d'essais sur le terrain au Maroc et en Jordanie, où ils travaillent avec des ONG partenaires et des agriculteurs privés pour tester les émetteurs nouvellement conçus et le système d'irrigation optimisé.

"Le plus grand avantage de ces essais sur le terrain était de savoir dans quelle mesure notre système réduisait l'énergie et les coûts tout en offrant une grande uniformité de débit aux cultures.,” explique Sokol.

D'après Amrose, Sokol a joué un rôle important dans le développement et l'expérimentation de ces émetteurs. « Elle apporte tout le paquet - elle est un excellent concepteur, elle peut être dans le matériel de fixation sur le terrain, et elle est aussi incroyablement bien en théorie, travailler avec des modèles,» Dit Amrose.

Sokol et l'équipe de laboratoire GEAR continuera d'apporter des améliorations à la conception des émetteurs qui réduisent les coûts, préserver les ressources, et d'améliorer le rendement des cultures. Leur recherche est financée par Jain Irrigation Systems et USAID.

« La population mondiale ne cesse de croître, nous avons donc besoin d'une plus grande productivité agricole,» Sokol ajoute. "C'est notre objectif - pour que cela se produise, surtout dans les régions en développement.

La source: http://news.mit.edu, par Mary Beth O'Leary