Ce drone transporte un petit laboratoire conçu pour mesurer les concentrations de nitrates dans les cours d'eau-d'accès-. Crédit : Nathan Jared
Et si, au lieu d’apporter un échantillon d’eau ou de sol au laboratoire, vous pouviez emmener le laboratoire faire un prélèvement ? C'est ce que rapporte une équipe de chercheurs dansCapteurs ACSJ'ai réussi avec un nouveau "laboratoire-de surveillance des nitrates-sur-un-système de drone". Le drone permet un échantillonnage et une analyse faciles-en temps réel de l'eau dans les zones difficiles-d'accès-comme les fossés abrupts ou les basses terres marécageuses.
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Cette technologie pourrait aider les agriculteurs à optimiser leur utilisation d’engrais et à prévenir la pollution des voies navigables due au ruissellement excessif des nitrates.
Pourquoi la surveillance des nitrates est importante
Les engrais azotés-contiennent une composante importante de l'agriculture moderne, mais la majeure partie est emportée hors des champs par les systèmes de drainage des eaux.
Une bonne partie de cet azote restant est transformée en nitrate, ce qui peut provoquer des proliférations d'algues et des "zones mortes" à faible-oxygène dans les cours d'eau ou contaminer l'eau potable. Cependant, la surveillance des concentrations de nitrates n'est pas toujours facile car une grande partie des eaux de ruissellement agricoles se trouvent dans des terres agricoles éloignées ou dans des fossés boueux, et les échantillons doivent être envoyés à un laboratoire pour traitement. Les chercheurs développent donc des moyens d'y parvenir avec des appareils télécommandés-.
Comment fonctionne le laboratoire-sur-un-drone
Jonathan Claussen et ses collègues voulaient créer un tel laboratoire-sur-un-drone pour surveiller la pollution par les nutriments, ce qui serait moins coûteux et plus efficace que les options existantes.
Les chercheurs ont conçu une pompe personnalisée,-des capteurs électrochimiques de nitrate à faible coût et un dispositif potentiométrique pour quantifier les concentrations de nitrate rapidement et facilement. Ensuite, ils ont monté l’équipement sur un drone disponible dans le commerce. Un long tube placé sous le drone aspirait l'eau dans le mini-laboratoire, où elle était analysée dans les airs-en sept minutes environ.
Le drone a enregistré tous les résultats sur une carte mémoire intégrée pour une lecture et une analyse ultérieures, et il a pu traiter plusieurs échantillons avant l'atterrissage.
Performances et applications futures
Lors des tests, le système de capteurs des chercheurs a détecté des concentrations de nitrate allant jusqu'à 2,5 parties par million (ppm) et était 95 % aussi précis qu'un système de détection électrochimique classique des nitrates en laboratoire-.
Dans un fossé de drainage d'un site agricole de l'Iowa, le laboratoire-sur-un-drone a détecté des concentrations moyennes de nitrates de 5,39 ppm, ce qui est cohérent avec les mesures précédentes effectuées dans la région et inférieur au niveau maximum de 10 ppm pour l'eau potable fixé par l'Agence américaine de protection de l'environnement.
L'équipe explique que son nouveau système rend la surveillance de la pollution par les nitrates plus facile qu'auparavant et constitue la base d'un futur laboratoire-sur-un-applications par drone dans l'agriculture, telles que la surveillance des bactéries ou de la contamination des pesticides dans les cours d'eau.
Les auteurs ont déposé un brevet américain lié à ce travail.
Plus d'informations :Laboratoire-sur-un-drone :-détection électrochimique en temps réel des nitrates dans les bassins versants agricoles,Capteurs ACS(2025). DOI : 10.1021/acsensors.5c02620
Fourni par l'American Chemical Society
