Schéma d’une version commerciale prévue du capteur d’humidité du sol équipé de MOF

Les capteurs d’humidité du sol peuvent aider les agriculteurs à économiser l’eau, en leur indiquant quand leurs cultures ont réellement besoin d’être arrosées. Un nouveau capteur expérimental pourrait être particulièrement utile, car il intègre un matériau spécial qui le rend très sensible à l’humidité.

Mis au point par les professeurs Mohamed Eddaoudi et Khaled Salama de l’université saoudienne King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), le prototype est conçu pour être enfoncé dans le sol comme un piquet de tente.

L’élément détecteur d’humidité situé à son extrémité inférieure est recouvert d’une fine pellicule d’un matériau synthétique appelé cadre métallo-organique (MOF). Utilisés précédemment dans des applications telles que les filtres à eau, les milieux de capture du carbone et les vaccins, les MOF ont une microstructure interne en forme de cage ouverte qui leur permet d’absorber certains types de molécules.

L’équipe de la KAUST a testé plusieurs MOF, mais il s’est avéré qu’un MOF en particulier – baptisé Cr-soc-MOF-1 – avait une affinité particulière pour l’eau, capturant deux fois son propre poids dans le liquide.

Les scientifiques ont enduit un microcapteur à électrode peu coûteux d’une fine pellicule de ce matériau, puis ont inséré ce capteur dans un sol humide. Lorsque le film a commencé à aspirer l’eau du sol, cette eau a déplacé une partie de l’air contenu dans le MOF, ce qui a modifié sa capacité électrique de manière proportionnelle. Ce changement a pu être détecté par le microcapteur, fournissant ainsi une lecture électronique des niveaux d’humidité du sol.

L’installation s’est avérée efficace dans les échantillons de sol limoneux et argileux, avec un temps de réponse d’environ huit minutes dans ce dernier cas. Il est maintenant prévu de procéder à des essais réels de la technologie sur le terrain, en utilisant une version plus portable de l’appareil.

« Nous pensons que les capteurs d’humidité du sol à base de MOF feront progresser la technologie des capteurs d’humidité du sol de la prochaine génération, offrant des systèmes d’irrigation automatisés et précis », a déclaré le professeur Salama.

https://discovery.kaust.edu.sa/en/article/1322/sensing-water-for-smarter-agriculture

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.2c20141