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Sécurité alimentaire et défi démographique (DS05) 2017
Projet GREENSHIELD

Contrôle automatisé sans pesticides des pestes de l’agriculture

L’utilisation de pesticides nous apparaît naturelle et exclusive car notre civilisation en a dépendu depuis l’antiquité. En effet, les dommages causés par les pestes conduisent à des pertes de production de l’industrie agricole estimées entre 28 et 50% (en Afrique et Asie) de la production annuelle. Par conséquent, l’Union Européenne utilise approximativement 360 millions de kg de pesticides chaque année pour les tâches agricoles et horticoles. Cependant, les méthodes d’épandage de pesticides sont inefficaces (seulement 0,3% des pesticides répandus par épandage aérien rentrent en contact avec les pestes cibles) et ont conduit à des conséquences alarmantes pour la santé publique, l’environnement et l’économie. En 2003, les coûts annuels environnementaux et économiques relatifs à l’usage de pesticides étaient estimés au total à 10 milliards de dollars pour les USA. Dans son plan « Ecophyto », le gouvernement français a décidé de réduire de 50% l’utilisation des pesticides d’ici 2018. Malheureusement, les alternatives aux pesticides étant trop rares, cet objectif a été reporté à 2025.
Jusqu’à présent, aucune méthode technologique et polyvalente n’a été développée pour remplacer les pesticides. Les techniques de détection n’ont toujours pas recours à la spectrométrie pour détecter les pestes (elles détectent des plantes infectées, donc trop tard). L’usage de robots, en collaboration avec l’humain, est exploité dans certains vignobles pour décider où pulvériser avec des degrés d’autonomie divers, induisant une réduction de (seulement) 30% d’utilisation de pesticides (i). Certaines études proposent de détecter des pestes sur des feuilles avec une caméra, mais en raison des contraintes de détection sur-site, la plupart d’entre elles imposent des conditions d’éclairage très contraignantes.
Le projet Green Shield vise à réduire l’utilisation de pesticides en développant un module robotisé embarqué sur un véhicule (robot mobile, tracteur, …) pour combattre les pestes de cultures (invertébrés, maladies, mauvaises herbes). Ce module détectera de manière autonome les pestes par analyse spectrale et les détruira par tir laser. Embarqué sur des robots mobiles, il patrouillera dans les cultures pour scanner les plantes, collecter des données fiables concernant les pestes qui serviront à optimiser les campagnes suivantes. Ce nouveau moyen de traitement définira un nouveau paradigme de lutte « bio » contre les pestes.
La faisabilité des solutions technologiques proposées dans ce projet a déjà été démontrée. En effet, par spectrométrie optique, il est possible de caractériser les espèces d’insectes avec un taux de succès supérieur à 95%. En janvier 2017, nous avons réalisé une preuve-de-concept validant la méthode de détection sur des pucerons avec un spectromètre commercial et une méthode statistique (Analyse en Composantes Principales). Concernant la méthode de destruction, son efficacité a été prouvée par des confrères sur des blattes. En 2010, une équipe a montré qu’il est possible de détruire jusqu’à cent moustiques en vol, à une distance maximale de 30m, avec un laser de type Blu-ray.
La méthode de détection et destruction de pestes proposée dans ce projet a été brevetée par la société Green Shield Technology, qui en industrialisera les résultats. Elle utilise des miroirs miniaturisés rotatifs pour orienter rapidement les rayons. Elle a déjà été validée pour sur des endoscopes laser en phonochirurgie par Femto-ST, l’un des laboratoires de recherche partenaires.
Ce projet intéresse des industriels de plusieurs régions (Champagne, Cognac…) qui ont proposé un partenariat pour tester et déployer notre solution dans leur vignobles (potentiellement 14.000 ha). En cas de succès, la solution pourrait dans leur champs dans le monde entier.

(i) Ron Berenstein, Yael Edan, Human-Robot Cooperative Precision Spraying: Collaboration Levels and Optimization Function10th IFAC Symposium on Robot Control, September 5-7, 2012. Dubrovnik, Croatia

Partenaires

Ampère Laboratoire Ampère

BF2I - Insa de Lyon Biologie Fonctionnelle, Insectes et Interactions

FEMTO-ST Franche-Comté Electronique Mécanique Thermique et Optique- Sciences et Technologies

GST GREEN SHIELD TECHNOLOGY

INL - Insa de Lyon Institut des nanotechnologies de Lyon

Aide de l'ANR 834 112 euros
Début et durée du projet scientifique - 42 mois

 

Programme ANR : Sécurité alimentaire et défi démographique (DS05) 2017

Référence projet : ANR-17-CE34-0012

Coordinateur du projet :
Monsieur Arnaud LELEVE (Laboratoire Ampère)

 

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L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.