Ce cuiseur vapeur pourrait éliminer les produits chimiques dans les produits frais

Steven Fennimore tient la télécommande d'un applicateur de vapeur alimenté au propane. Ce procédé, qu'il a développé, permet de réduire, voire d'éliminer, la fumigation chimique dans les champs de fruits et légumes frais. Il peut également contribuer à éliminer le désherbage manuel de cultures comme la laitue. (Photo : PERC)

Pour protéger la santé des cultures spécialisées comme les fraises, les producteurs injectent des produits chimiques dans le sol quelques semaines avant la plantation. Le fumigant élimine les nématodes, les graines de mauvaises herbes et autres agents pathogènes susceptibles de tuer ou d'endommager les jeunes plants.

L'enjeu est réel. La California Strawberry Commission a indiqué que les producteurs de l'État avaient récolté près de 220 millions de plateaux de fraises en 2023. La Californie produit 90 % des fraises cultivées aux États-Unis et constitue la quatrième culture la plus rentable de l'État. En 2023, ces fruits ont rapporté plus de 903 791 000 dollars au seul comté de Monterey, selon le Monterey County Farm Bureau.

La plupart des Américains composent leurs salades avec des ingrédients cultivés dans les fermes de la vallée de Salinas, dans le comté de Monterey. La fraise est la culture la plus rentable du comté, suivie de la laitue frisée et pommée.

Le bromure de méthyle a été un fumigant populaire pendant des années. Après l'interdiction de son utilisation dans les cultures en Californie en 2005, chercheurs et producteurs ont trouvé des alternatives à différents produits chimiques et développé de nouveaux cultivars résistants à certaines maladies et ravageurs.

L'inquiétude du public concernant l'application de produits chimiques dans les champs de fruits et légumes frais n'a cependant pas disparu au cours des deux dernières décennies. C'est pourquoi Steven Fennimore a développé des applicateurs de vapeur à l'échelle du terrain qui pourraient réduire, voire éliminer, la fumigation chimique. Basé à Salinas, en Californie, il est professeur de vulgarisation coopérative à l'Université de Californie à Davis et concentre ses recherches sur la gestion des mauvaises herbes depuis 1997.

Des tests approfondis avec un outil tracté ont montré que ce concept était idéal pour les cultures à forte valeur ajoutée comme les fraises, la laitue, les carottes et les choux. Il traiterait environ 90 % des mauvaises herbes annuelles, réduisant ainsi de 73 % le temps de désherbage par rapport à un traitement herbicide standard. La vapeur peut également lutter contre les champignons, les maladies et les nématodes. Plus récemment, les travaux de recherche et développement de Fennimore ont abouti à une machine motorisée qui applique de la vapeur sur le lit de semences avant le semis.

« Je travaille sur les alternatives aux fumigants depuis 20 ans à Salinas, qui est le cœur de la production de fraises », explique Fennimore. « Si les fraises biologiques ne sont pas fumigées, toutes les autres fraises et les produits frais le sont. Elles sont essentielles au système, mais les fumigants sont très impopulaires. Ce n'est qu'une question de temps avant qu'il ne soit plus possible d'en utiliser. Notre travail s'est également concentré sur les légumes biologiques, car ils suscitent un vif intérêt auprès des exploitations biologiques, qui doivent faire face à des coûts de désherbage manuel élevés. »

Le cuiseur vapeur au propane chauffe le lit de semences à environ 160 °F pendant environ 20 minutes avant la plantation. (Photo : PERC)

Aller aux champs

Les tests effectués avec des outils de traction fabriqués sur mesure ont stimulé le développement d'un cuiseur vapeur automoteur pour le sol qui a été présenté sur le stand de la Western Propane Gas Association au World Ag Expo de Californie en février.

« Je travaille avec un chercheur de l'Arizona, et ils ont des lignes de front très serrées », a déclaré Fennimore. « Partout en Arizona et en Californie, les producteurs de légumes sont pressés de rester rentables. Aujourd'hui, leurs emprises en bout de champ ne cessent de se réduire, car ils s'efforcent d'exploiter au maximum leurs terres. Il faut pouvoir faire tourner la machine. Comme les terres sont rares, nous avons opté pour un cuiseur vapeur à chenilles. »

Pour l'aider à passer du concept à la réalité, Fennimore a fait appel à Peter de Groot, un consultant en ingénierie local qui a développé des machines agricoles spécialisées tout au long de sa carrière. La machine a été fabriquée par Valley Fabrication, un équipementier de Salinas qui a construit une large gamme de machines uniques pour l'industrie des fruits et légumes frais. Anderson Industrial Engines a fourni un moteur Kubota de 90 ch par l'intermédiaire de sa succursale de Modesto, en Californie. Le système d'entraînement hydrostatique de la machine lui permet de maintenir les faibles vitesses nécessaires au traitement d'un champ entier.

Pour produire de la vapeur, Fennimore a choisi le propane comme combustible dès le début de ses recherches. Sur le bateau à vapeur automoteur, le propane alimente le moteur et les chaudières. Il collabore avec le Propane Education & Research Council (PERC) depuis 2020.

« Le propane est déjà un excellent choix pour l'agriculture moderne, réduisant naturellement les émissions sans compromettre l'efficacité. Mais cette nouvelle technologie révolutionne véritablement la production alimentaire biologique et plus durable », a déclaré Michael Newland, directeur du développement agricole chez PERC. « Grâce à cette unité de traitement de la vapeur du sol, les producteurs peuvent maintenir la production optimale nécessaire à la réussite de leurs activités, tout en répondant aux exigences des consommateurs et des autorités réglementaires en matière de réduction des émissions et de recours aux produits chimiques. C'est une situation gagnant-gagnant. »

Construit par Valley Fabrication à Salinas, en Californie, le nettoyeur vapeur utilise une chaudière alimentée au propane et un moteur Kubota. (Photo : PERC)

Via le portail des subventions

Basée en Virginie, PERC est une organisation à but non lucratif qui investit dans des projets de recherche et développement pour de nouvelles applications fonctionnant au propane. Financée par les détaillants de propane, l'organisation accorde des subventions aux personnes menant des recherches ou commercialisant une machine fonctionnant au propane. C'est via le portail de subventions du groupe que PERC et Fennimore ont officiellement entamé leur collaboration.

« Nous collaborons avec lui depuis longtemps et nous adorons sa technologie », a déclaré Newland. « Je pense que c'est une belle réussite pour le mouvement pour une alimentation saine et nous sommes ravis de collaborer avec lui sur cette nouvelle machine. Elle combine vapeur et propane, deux matériaux que tout le monde connaît bien, et les utilise d'une manière unique et très efficace. »

Tout est réel

Les premières recherches de Fennimore ont permis de déterminer la température adéquate de la vapeur ainsi que la durée d'application nécessaire pour lutter efficacement contre les mauvaises herbes et les parasites. Lors du développement du vaporisateur automoteur, la prévision des quantités de carburant et d'eau nécessaires par acre a représenté un travail considérable.

« Comme il utilise du propane pour le moteur et la vapeur, de nombreuses variables entrent en jeu, comme la profondeur d'injection », explique Newland. « Plus on va en profondeur, plus le volume de sol à chauffer est important. Je n'avais pas pensé à l'impact du moment de la journée avant de passer du temps avec le Dr Fennimore. Comme le sol se refroidit la nuit, le delta de température pour porter le sol froid à la température spécifiée est plus important que l'après-midi. Lorsque le soleil réchauffe le sol l'après-midi, la machine peut fonctionner plus vite, car il n'y a pas besoin d'augmenter la température du sol autant. C'est un processus intéressant. »

Le processus de vaporisation consiste essentiellement à pasteuriser le sol. À mesure que le vaporisateur parcourt le champ, les chaudières chauffent l'eau à environ 150 °C, créant ainsi de la vapeur sèche qui est injectée en continu par des tiges individuelles intégrées au dispositif de formation de buttes. Les injecteurs peuvent être configurés pour répondre aux différents besoins des cultures. (Photo : PERC)

Le procédé consiste essentiellement à pasteuriser le sol. À mesure que le vaporisateur parcourt le champ, les chaudières chauffent l'eau à environ 150 °C (300 °F), créant ainsi de la vapeur sèche injectée en continu par des tiges individuelles intégrées au façonneur de lit. Une étroite bande de terre, s'étendant sur toute la longueur du lit de semences, est chauffée à environ 71 °C (160 °F) pendant 15 à 20 minutes. La vapeur est appliquée sur les 2,5 à 5 cm supérieurs du sol, une zone critique pour la germination des graines de mauvaises herbes.

La quantité d'eau utilisée par le vaporisateur de sol par acre est comparable à celle d'un système d'irrigation. « Nous embarquons suffisamment d'eau pour une heure de fonctionnement », explique Fennimore, « et suffisamment de carburant pour environ cinq heures. Pour le propane, nous allons au bout du champ et arrêtons le système pour faire le plein. Avec l'eau, nous pouvons faire ce que nous appelons un "ravitaillement en vol", mais il s'agit en réalité d'un "arrosage en vol". Nous avons un tracteur tirant une citerne dont l'espacement des roues est aligné avec les sillons. Le tracteur se tire à côté du vaporisateur et, en trois minutes, nous pouvons remplir le réservoir embarqué. C'est une question d'efficacité pour augmenter la surface traitée par jour. »

Le vaporisateur à chenilles a été testé sur des champs de laitues et de carottes en Californie et en Arizona. Fennimore et l'équipe de Valley Fabrication construisent actuellement une deuxième machine automotrice spécialement conçue pour les fraisiers. Ces fraisiers peuvent atteindre 35 cm de haut, une hauteur trop élevée pour la conception actuelle des chenilles. Prévu pour être terminé cet automne, ce tout nouveau vaporisateur à chenilles au propane sera équipé de six roues, chacune à entraînement hydrostatique. Ces roues devraient faciliter le déblaiement des différents lits de semences et créer une machine aussi polyvalente que possible.

Disponible dans le commerce

L'objectif de Fennimore avec ce projet est de voir à terme des systèmes de traitement du sol à la vapeur exploités commercialement dans toute la vallée de Salinas et au-delà. Le projet est également en cours pour le PERC.

« Notre objectif est désormais de tout mettre en œuvre, tant sur le plan marketing que promotionnel, pour l'aider à réussir au mieux », a déclaré Newland. « L'objectif est de faire de cette entité une entreprise rentable, et nous travaillons d'arrache-pied en coulisses pour garantir la réussite de notre part du projet. »

Le nettoyeur vapeur de Fennimore traverse un champ de la vallée de Salinas, en Californie. (Photo : PERC)