Amélioration des techniques d'épandage : caractérisation des intrants et comportement des matériels d'application
Résumé
Present practices of pesticides, organic matters and mineral fertilisers spreading are damging the environment. This issue makes it necessary to tackle innovation in spreading with a new approach so that both concepts of ecological design and environmental technology will be involved. These concepts consider the protection of the environment at the heart of technology process design. The first step of the new approach consits in raising the most relevant questions, especially these dealing with field input : what is the environmental impact of a given practice ? What are its main points of improvement ? The second step goes into the details of the spreading process. Precise modelling may help in carrying research for environmental innovative solutions. Some matters to be spread require a specific work for phsical characterization. Such is the case for pasty sewage sludge used in agriculture. A simple field tool has been implemented for estimating the yield stress of a sludge which characterizes its viscoelasticity behaviour. The interaction of the matter to be spread with the parts of the spreading machine requires also a specific attention. Experimentation with a rotating disk will allow to better simulate more precisely the shape of droplets sets and the spraying distribution of these droplets at ground level. New knowledge about physical processes of spraying will be extracted from this experimentation. It will allow the numerical simulation of spraying processes, leading th virtual prototyping of sprayers and to a better understanding of how they work. In the field at plot level, spraying technologies are relevant to environmental technologies as soon as they minimise the variations of doses due to the machinary or due to special plot shapes. Virtual design will help reach thos goal. So will do sensors and embedded computation facilities for retroaction on spraying distribution as a function of geographic references. Finally, the environmental assessment of equipment requires test tolls and normative procedures. The assesment of the true relative environmental efficiency of a practice should be comprehenses, including also energy aspects.
Face aux constats de dégradations de notre environnement qui mettent en cause en particulier les pratiques actuelles d`épandages de produits phytosanitaires, matières organiques et engrais minéraux, une modification profonde du mode d`approche de l'innovation est nécessaire. Celle-ci passe par le développement des concepts d'écoconception et d'écotechnologie qui replacent les finalités environnementales au coeur du processus d'ontogenèse d'une technologie. La première étape consiste à procéder au bon questionnement pour, en particulier sur la phase fonctionnelle d'apport des intrants au champ, évaluer les impacts potentiels et définir les pistes de progrès. La deuxième étape, plus opérationnelle, consiste à modéliser finement les procédés mis en oeuvre pour faciliter la recherche de solutions « éco-innovantes ». Certaines matières à épandre obligent à des travaux spécifiques de caractérisation physique. C`est le cas des boues pâteuses d`épuration valorisées en agriculture, pour lesquelles un outil simple de terrain : le « slump test » a été mis au point pour mesurer la contrainte seuil, caractéristique de leur comportement viscoélastique. A l`interface « matériau - matériel », l`étude du procédé d`épandage de granulés par un disque en rotation ou de pulvérisation par une buse permettra d`établir plus complètement les lois d`écoulements et de modéliser le nuage de gouttelettes ou la nappe spatiale au sol. Grâce à cette connaissance des phénomènes et leur « mise en équation », les travaux s`orientent vers le développement d`outils de simulation numérique pour procéder à l`élaboration de prototype virtuel ou approfondir la compréhension des mécanismes. Mais, à l`échelle de l`épandage en parcelle, une bonne écotechnologie doit minimiser les écarts de doses liés au fonctionnement des appareils ou aux géométries singulières des parcelles, ce qui implique de travailler par conception virtuelle et par la mise au point de capteurs et algorithmes embarqués pour rétroagir sur les paramètres de distribution en fonction d`un géoréférencement. Au final, l`écoévaluation de ces équipements passe par la mise à disposition d`outils de tests et de procédures normatives. Mais au delà, l`estimation de l`efficience d`une pratique (chaîne d`opérations) par rapport à une autre amène à s`interroger sur la complexité du bilan environnemental, incluant dans son calcul l`intrant énergétique.