Des vaches connectées, plus en forme et plus productives

En Ecosse, ces vaches évoluent avec le progrès : elles portent un collier connecté en permanence à un réseau sans fil. Un équipement qui améliorerait leur bien-être et favoriserait aussi le commerce.

La famille de Brian possède cette ferme depuis trois générations. Garder un oeil sur ses vaches laitières n’a jamais été aussi facile qu’aujourd’hui. Brian reçoit sur son smartphone des mails qui le préviennent des changements de l‘état de santé de ses vaches ou de leur période de fertilité.

“Le collier indique que la vache s’est moins nourrie ou a moins ruminé que d’habitude. Chacun de ces facteurs peut permettre de déctecter si la vache est malade ou commence à le devenir. Le facteur-clé de ces colliers c’est qu’ils peuvent signaler ces problèmes avant qu’ils ne deviennent très sérieux”, explique Brian Weatherup.

Manger fait bouger les muscles du cou. Les capteurs du collier enregistrent ces mouvements et transmettent les données pour qu’elles soient traitées. A l’avenir, les créateurs de ces colliers veulent ajouter la géolocalisation qui serait bien utile lorsque les vaches sont en liberté dans les prés.

“Avec l‘évolution des technologies ces dix dernières années on a réduit la capacité de traitement et dépensé moins d‘énergie. La forme, la taille sont devenus plus maniable. C’est seulement en considérant ces critères que l’on apporter une solution économique au secteur agricole, en utilisant la technologie”, selon Ivan Andonovic, chercheur dans les systèmes de communication à l’Université de Strathclyde à Glasgow.

Les robots pour la traite mesurent le volume et la composition du lait produit par chacune des vaches. Les agriculteurs peuvent se servir de ces données pour améliorer leur productivité et le bien-être des animaux. Cette innovations et d’autres, tout aussi astucieuses, sont étudiées dans 24 fermes de Grande-Bretagne dans le cadre d’un projet de recherches européen visant à rendre l’agriculture plus durable et plus performante.

“La première étape c’est de faire un état des lieux, de collecter les données dans les fermes, pour savoir ce qui s’y passe, et ensuite on peut identifier les raisons du manque d’efficacité, et dès qu’on connaît les causes, on peut trouver les solutions adéquates aux problèmes”, explique Freddie Reed, chef de projet The Agri-EPI Centre.

Brian nous a expliqué que 6 mois après avoir adopté ces nouvelles technologies sa production avait augmenté de 20% et que la santé de ses vaches s‘était améliorée. Les chercheurs ont aussi vu le potentiel que représente l’analyse des données dans l’ensemble la chaîne de production.

“Ce qui aura un vrai un impact et facilitera la vie de Brian et de ses collègues ce serait d’essayer et de créer une base de données cohérente avec à la fois les données qui viennent du collier et celles qui viennent du robot et de les faire correspondre”, détaille Ivan Andonovic.

Des tomates espagnoles connectées

“La mer de plastique”: à Almeria en Espagne, de nombreuses serres appartiennent à des familles locales et fournissent la plupart des pays d’Europe en tomates, poivrons et autres légumes. C’est aussi un site de recherche. Ces serres expérimentales sont équipées de plusieurs capteurs reliés les uns aux autres pour voir exactement comment les pousses se comportent.

“Nous essayons de faciliter l’accès des producteurs aux données à travers plusieurs procédures réunies dans une seule banque d’informations. L’objectif étant de pouvoir tirer des conclusions à l‘échelle de la région entière pour comparer et améliorer la production des agriculteurs”, explique Manuel Berenguel, professeur de système d’ingénierie à l’Université d’Alméria.

L’humidité du sol, la croissance des pousses, la composition de l’air dans les serres et d’autres indicateurs sont mesurés pour aider les producteurs à cultiver de meilleurs produits tout en optimisant l’irrigation et l’utilisation d’engrais. De manière généralem l’agriculture intelligente permet d’engranger des bénéfices économiques, sociaux et environnementaux.

“Toutes les données que l’on collecte pevent être rassemblées, données à des coopératives et utilisées, de manière à ce que les agriculteurs connaissent mieux leurs processus de production, leur efficacité, leur consommation d’eau, savoir s’ils produisent la bonne variété… ect ect”, explique Cynthia Giagnocavo, chercheuse à l’université d’Alméria.

Cynthia Giagnocavo 'En EE UU sorprende que el modelo #agrícola almeriense esté en manos de #empresasfamiliares' https://t.co/28xVanr3nRpic.twitter.com/Scd4nkK9Dn

— Trichodex (@trichodex_es) 4 novembre 2016

Les tomates ont été cueillies mais la collecte des données se poursuit. Cette installation de tri peut traiter 2 millions de kilos tomates par jour; une tâche possible grâce à une technologie dernier cri. Des machines prennent en photo chaque tomate pour les classer automatiquement par taille, couleur et même par goût.

“Il n’y a pas de doute. De telles technologies nous donnent un avantage compétitif. Cette installation est sûrement la plus en pointe d’Europe aujourd’hui. Comme vous le voyez, très peu de gens travaillent. Toutes les procédures manuelles, qui sont chères et compliquées, ont été réduites au minimum”, analyse Cristóbal Ferriz, chef d’exploitation, pour la coopérative agricole CASI

Les chercheurs travaillent sur une base de données commune pour suivre chaque tomate de la ferme au magasin. Une manière d’améliorer la sécurité alimentaire et de gagner en efficacité sur toute la chaîne.

“L’agriculteur pourrait recevoir des informations sur les produits qu’il a livré, les entreprises intermédiaires pourraient, elles, recevoir des informations sur les produits qu’elles reçoivent et le consommateur sur l’ensemble de la chaîn alimentaire”, explique Jorge A. Sánchez-Molina, chercheur à l’université d’Almeria.

“Ces capteurs précis servent à beaucoup d’autres choses. Nombre d’entre eux sont utilisés sous le niveau de la mer. Quel serait le moyen le plus rapide et le plus fiable de mesurer la pollution de l’eau ? On a peut-être une réponse au Sud de l’Angleterre où les chercheurs testent leur nouveau mini-laboratoire pour analyser la composition chimique de l’eau”.

Les déchets des zones urbaines et rurales terminent souvent dans l’eau et la contaminent avec des nutriments, surtout de l’azote et du phosphore. Ils endommagent les écosystèmes sous-marins malgré les efforts de certains pour limiter la pollution.

La concentration de nutriments varie au cours de la journée et un laboratoire classique ne peut mesurer les changements en temps réel. La solution, c’est un laboratoire sous-marin.

“Plutôt que de prélever un échantillon et de l’analyser au laboratoire, on peut laisser le capteur un long moment dans l’eau. Il peut prendre une mesure toutes les 15 minutes et collecter de longues données, très précises, qui nous permettent de comprendre les évolutions… ce qui ne serait pas possible si on prenait juste des échantillons périodiquement”, explique Alex Beaton, chercheur, National Oceanography Centre.

Ce dispositif, développé au sein d’un projet européen de recherche, et surnommé laboratoire sur puce, est un système compacte et relativement bon marché qui inclue plusieurs fonctions de laboratoire. Il est assez simple d’utilisation. Le but c’est que des personnes non-spécialisées, qui travaillent par exemple dans des centres de traitement des eaux usées ou même des particuliers puissent avoir une palette de mesures avec un seul outil.

“On a créé des capteurs individuels et on les a combinés ensemble. L’idée est de créer un capteur avec des paramètres multiples, de façon a pouvoir observer les nutriments, la température, le PH, la salinité… d’un seul coup, pour avoir une vue d’ensemble de ce qui se passe dans l’environnement”, explique Doug Connelly, preofesseur de chimie marine et coordinateur du projet Senseocean.

Ce “laboratoire sur puce” est composé de plaques de plastique traversées de multiples tunnels.Tous les produits chimiques sont prudemment stockés dans l’appareil.

“Ce système a été fait pour aller au fond de l’océan, on l’a testé à environ 5.000 mètres de profondeur et il peut aller jusqu‘à 6.000 mètres. Nous l’avons testé ici au test de resistance à la pression à plus de 6.000 mètres”, explique Alex Beaton.

Des chercheurs travaillent avec des PME pour améliorer le coût, la taille et le prix des capteurs qui mesurent l’hydrocarbure dans l’eau en utilisant la fluoresence des molécules organiques.

“L’un des buts du projet était prendre un large éventail de capteurs et de le restreindre dans un seul appareil qui couvrirait toutes nos utilisations et le rendrait bien plus facile à fabriquer”, selon John Attridge, ingénieur en optique.

Mais simplifier la fabrication d’un tel outil est un gros défi. Ce Danois issu de l’université de Aarhus produit des microcapteurs extrêmement précis utilisés par des chercheurs du mond entier. Chaque capteur est fait à la main à partir d’un tube de verre. Il est modelé avec soin, l’ouverture doit être large de quelques microns seulement. Un travail méticuleux qui nécessite beaucoup de patience.

“Je peux en faire 20 par semaine sur un modèle standard. Le capteur d’oxygène est le capteur standard, le plus facile à faire”, explique Rasmus Eliasen, Microsensor lab technician, Unisense.

Les molécules d’oxygène ou d’une autre substance passent à travers une membrane dans cette toute petite ouverture et intéragissent avec un fil de platine très fin, qui produit un courant faible que ces instruments peuvent mesurer.

“Il pourrait y avoir une très grosse demande pour de nombreux usages industriels. Un très bonne exemple c’est celui d’un capteur de protoxyde d’azote qui peut contrôler combien de protoxyde d’azote peut être émis dans le traitement des eaux usées. On utilise toujours le même principe, c’est toujours tout petit à l’intérieur mais il peut être fait de manière plus robuste afin d‘être placé dans les eaux usées et là, le marché en principe est énorme”, explique Niels Peter Revsbech, chercheur en biogéochimie à l’Université d’Aarhus.

Pour explorer ce marché, les créateurs de micro-capteurs travaillent sur une méthode de production de masse qui remplace le verre par du plastique et augmente ainsi la durée de vie du dispositif en le rendant plus résistant et peut-être plus abordable.

“Quand on compare les deux capteurs ici, à l’intérieur ils ont les mêmes dimensions, la membrane fait la même taille, le nombre de molécules qui passent à l’intérieur de la membrane sont identiques mais ils sont construits de façon très différentes à l’extérieur. Et c’est principalement pour qu’ils soient résistants. Et bien sûr nous pouvons le produire à un prix différent de celui en verre parce que celui-ci est fait à la main”, selon Søren Porsgaard, directeur de la technologie, Unisense.

Depuis les fermes jusqu’au fond des océans, les nouvelles technologies les plus en pointe nous permettent de mieux comprendre le monde complexe dans lequel nous vivons.