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Dans une étude récente publiée dans le Journal of the American Chemical Society, les ingénieurs chimistes du MIT ont présenté un revêtement organométallique révolutionnaire conçu pour protéger les bactéries fixatrices d'azote, relevant ainsi les défis liés à l'augmentation de leur production et de leur transport vers les fermes. Les engrais chimiques, qui contribuent à 1.5 % des émissions mondiales de gaz à effet de serre, pourraient constituer une alternative durable aux engrais bactériens.
L'enrobage innovant, connu sous le nom de réseau métal-phénol (MPN), préserve l'intégrité des cellules bactériennes, permettant ainsi d'améliorer les taux de germination de diverses graines, notamment le maïs et le bok choy. Ces bactéries enrobées résistent à une chaleur allant jusqu'à 132 degrés Fahrenheit, éliminant ainsi le besoin de stockage au froid pendant le transport. L'étude, dirigée par Ariel Furst, met en évidence le potentiel d'une distribution à grande échelle et d'un bon rapport coût-efficacité, rendant les engrais microbiens plus accessibles aux agriculteurs.
Les méthodes traditionnelles Haber-Bosch de production d’engrais chimiques sont non seulement à forte intensité de carbone, mais elles épuisent également les éléments nutritifs du sol au fil du temps. En revanche, l’agriculture régénérative, intégrant des bactéries fixatrices d’azote, vise à restaurer durablement la santé des sols. Même si certains agriculteurs ont adopté les engrais microbiens, la fermentation sur place reste pour beaucoup d’un coût prohibitif.
L’expédition de bactéries vivantes vers les zones rurales est confrontée à des défis en raison de la sensibilité à la chaleur et des structures délicates. La solution de Furst consiste à appliquer le revêtement MPN, un réseau métal-phénol qui protège les bactéries des dommages causés par la chaleur et la lyophilisation. Les composants approuvés par la FDA, notamment le fer, le manganèse, l'aluminium et le zinc, garantissent la sécurité et le respect de l'environnement.
Les chercheurs ont testé 12 MPN différents, encapsulant Pseudomonas chlororaphis, une bactérie fixatrice d'azote. Tous les revêtements protégeaient efficacement les bactéries des températures et de l'humidité élevées, essentielles à leur viabilité pendant le transport. Les expériences de germination des graines ont révélé que le MPN le plus efficace, une combinaison de manganèse et de gallate d'épigallocatéchine (EGCG), a amélioré les taux de germination de 150 pour cent par rapport aux graines non traitées.
Ariel Furst, le chercheur principal, a fondé Seia Bio pour commercialiser à grande échelle cette technologie pour l'agriculture régénérative. La rentabilité du processus de fabrication devrait profiter aux petits agriculteurs ne disposant pas d’infrastructures de fermentation sur place, démocratisant ainsi l’accès à des pratiques agricoles durables.
Le revêtement métallo-organique pionnier du MIT marque un pas important vers une agriculture durable, promettant une réduction des émissions de gaz à effet de serre et une amélioration de la santé des sols. Cette avancée pourrait transformer la manière dont les agriculteurs utilisent les engrais, rendant l’agriculture régénératrice plus accessible et plus rentable pour tous.