Résultats préliminaires de recherches menées par ECHO

Cet article résume le travail effectué à ECHO en Floride pour développer une méthode permettant aux petits agriculteurs et aux banques de semences communautaires de fabriquer leur propre déshydratant pour sécher et conserver les semences. Les trois principales exigences sont l’argile, la cendre de bois et un moyen de chauffer les billes. La cendre de bois est un sous-produit courant des cuisinières à bois, et l’argile peut être obtenue à partir d’un sol argileux que l’on trouve dans de nombreuses régions du monde. Le chauffage peut se faire avec une forge utilisée par les forgerons locaux.

Introduction

Un déshydratant est un agent desséchant hygroscopique. Les substances hygroscopiques absorbent et retiennent l’humidité de l’air. Il existe de nombreux types de déshydratants, notamment les tamis moléculaires, l’alumine activée, le charbon actif, la bentonite, le sulfate de calcium, l’argile montmorillonite, le chlorure de calcium, la zéolite et le gel de silice (Cohen, 2000 ; SorbentSystems, 2022 ; Figure 15). Les déshydratants ont de nombreuses fonctions quotidiennes, allant de l’absorption de l’humidité d’une pièce humide de votre maison au séchage des appareils électroniques en passant par le séchage de semences fraîchement récoltées pour un stockage à long terme.

Les déshydratants pour sécher les graines pour la conservation des semences

Il existe de nombreuses méthodes pour sécher les graines. Les exemples incluent la suspension des graines aux arbres, le séchage des graines au soleil, l’utilisation de déshydratants, l’utilisation de simples séchoirs locaux, le séchage des graines sur des bâches, le séchage des graines sur des tables de séchage et l’utilisation de cendres de bois (Chua et Chou, 2003). Les méthodes utilisées pour sécher les graines ont évolué au fil du temps avec les connaissances indigènes et les progrès des technologies agricoles (Matsa et Mukoni, 2013 ; Shaila et Begum, 2021). Nous savons maintenant que le processus de séchage des graines est vital pour l’émergence d’une graine et la productivité des cultures (Harrington, 1959 ; Saipari et al., 1998). Pour cette raison, bon nombre de banques de semences et de jardiniers amateurs utilisent des déshydratants comme le gel de silice ou la zéolite (billes de séchage) pour absorber l’humidité des graines fraîchement récoltées et réduire l’humidité dans les récipients de stockage. La capacité de séchage varie d’un déshydratant à l’autre et est influencée par le rapport entre les graines et le déshydratant dans un récipient. Placés dans des contenants hermétiques, les déshydratants peuvent généralement sécher les graines à une teneur en humidité de 10 % ou moins.

Pourquoi ne pas simplement acheter des déshydratants ?

Les déshydratants comme le gel de silice et la zéolite sont efficaces pour éliminer l’humidité des graines et réduire les fluctuations de la teneur en humidité des graines au fil du temps. Cependant, ces produits ne sont pas facilement disponibles dans les milieux à faibles ressources. Il peut être difficile pour un petit exploitant ou une banque de semences d’une communauté rurale d’acheter et d’expédier un déshydratant d’une autre région ou d’un autre pays. Certains matériaux, comme le riz ou le sel, sont plus disponibles, mais ont des usages domestiques concurrents. Un produit que les agriculteurs peuvent fabriquer eux-mêmes résout les problèmes de coût et de disponibilité. 

Comment un déshydratant fabriqué localement pourrait compléter les pratiques traditionnelles

De nombreux petits exploitants agricoles utilisent des contenants tels que des sacs de jute, des bacs à boue, des pots en argile, des structures en bambou, des bacs en bois, des structures souterraines et des sacs tissés suspendus près des poêles ou des arbres pour stocker les graines (Wright et Tyler, 1994). Ces contenants sont utilisés par les agriculteurs depuis des générations et sont facilement disponibles. Ces contenants diffèrent par leur porosité. Certains, comme les sacs de jute ou les sacs en sisal, ont de grands trous et ne sont pas hermétiques. Dans des conditions chaudes et humides, les graines conservées dans des récipients poreux sont sujettes à la moisissure, ce qui réduit leur viabilité et augmente le risque de contamination par les aflatoxines (Bankole et al., 2004). Avec le stockage ouvert traditionnel, il a été démontré que les niveaux d’humidité des graines fluctuent de 2 à 3 % sur une période de stockage de 12 mois (Rickman et Aquino, 2004). D’autres contenants traditionnels sont moins poreux ou peuvent être modifiés pour exclure plus efficacement l’air humide. Les pots en argile sont souvent fabriqués avec un dessus ou un couvercle qui peut être scellé avec de la boue ou de l’argile. Les pots et bacs peuvent également être recouverts de plastique. D’autres exemples de récipients couramment disponibles, moins ou non poreux, comprennent les boîtes de conserve, les bouteilles en plastique ou en verre et les sacs en polyéthylène.

Les graines restent viables plus longtemps dans des contenants hermétiques que dans ceux qui ont de grands trous. En Éthiopie, par exemple, le pourcentage de germination des graines d’Oxytenanthera abyssinica (une espèce de bambou) après 12 mois de stockage était de 70 % ou plus avec des boîtes de conserve et des bouteilles en verre, mais seulement 7 % avec des sacs en sisal (Ayana et al., 2012 ). Dans leur travail sur le haricot vert (Phaseolus vulgaris), Khalequzzaman et al. (2012) ont constaté que l’incidence des champignons de stockage des graines (Fusarium oxysporum) était plus faible avec les graines conservées dans des boîtes de conserve que dans des sacs de jute. N’oubliez pas que les graines placées dans un récipient scellé doivent être sèches pour commencer, pour éviter de piéger l’humidité dans le récipient. 

Le déshydratant placé dans des contenants ouverts sera rapidement saturé d’humidité dans des conditions humides. Un déshydratant séchera les graines plus rapidement et les gardera au sec plus longtemps s’il est placé dans un récipient fermé aussi hermétiquement que possible. Les billes d’argile avec lesquelles ECHO a travaillé peuvent facilement être ajoutées aux pots en argile, aux boîtes de conserve et aux bouteilles en verre ou en plastique (Figure 16). Certains contenants fermés ne sont pas parfaitement scellés. Même les bocaux en verre ne sont pas complètement hermétiques si les couvercles ne se ferment pas bien. Dans de tels cas, garder un peu de déshydratant avec les graines, dans leurs récipients de stockage, aidera à garder les graines sèches. S’il utilise des récipients bien scellés, un agriculteur peut 1) utiliser le déshydratant pour sécher les semences au départ, puis le retirer ou 2) conserver le déshydratant avec les semences s’il doit ouvrir le récipient de temps en temps pour accéder aux semences. 

Comment fabrique-t-on des billes d’argile ?

Nous commençons par extraire l’argile d’un sol qui contient beaucoup d’argile au départ. Les billes se tiendront mieux si l’argile est exempte d’autres particules comme le sable. Nous combinons ensuite de l’argile, de la cendre de bois et de l’eau pour former de petites boules d’argile. Les billes résultantes sont chauffées jusqu’à ce qu’elles deviennent rouges ou oranges, ce qui se produit à une température de 600 à 800°C. Ce processus de chauffage est connu sous le nom de calcination. La calcination convertit le carbonate de calcium en oxyde de calcium, conférant aux billes d’argile (Figure 17) leur propriété absorbante. Nous avons constaté qu’une forge (Figure 18) typique de celle utilisée par les forgerons peut chauffer les billes à des températures supérieures à 600°C. La vidéo mentionnée ci-dessus montre comment nous chauffons des billes placées dans un bol en acier inoxydable,6 le bol étant recouvert (par un deuxième bol en acier inoxydable de taille égale ; cela empêche les débris de contaminer les billes) et entouré de charbon de bois. La sécurité est un aspect important du processus de chauffage. Utilisez des pinces et ne touchez pas les billes tant qu’elles n’ont pas refroidi. La section suivante sur les tests internes contient des informations sur la quantité de cendre de bois à mélanger avec l’argile.

Les tests internes d’efficacité

Nous avons expérimenté des billes d’argile pour valider leur efficacité. Nous avons travaillé pour identifier la formulation optimale, la température et la durée de chauffage optimales, ainsi que la forme et la conception optimales. Les premiers essais ont commencé en janvier 2023 et sont en cours. Il existe plusieurs versions de billes d’argile avec des capacités de performance variées (Figure 19).

 

Les billes du troisième lot de la figure 19, fabriquées avec un rapport argile/cendre de bois de 1:1, ont été testées pour déterminer si les billes d’argile pouvaient être réutilisées en chauffant les billes à basse température pendant une courte durée sans réduire leur performance antérieure. Les billes ont été placées dans des bocaux en verre avec des graines de niébé (Vigna unguiculata) pendant 24 heures. Après 24 heures, nous avons mesuré la teneur en humidité des graines de niébé et chauffé les billes d’argile à 120°C pendant 10 minutes pour éliminer l’humidité. Nous avons ensuite placé les billes réchauffées dans un bocal en verre avec un nouvel ensemble de graines de niébé et répété le test cinq fois avec des échantillons en double. Chaque ensemble de graines de niébé avait une teneur en humidité initiale de 12 à 15 %. Le tableau 4 montre les résultats des cinq tests. Les valeurs négatives indiquent le pourcentage d’humidité perdue par les graines tandis que les valeurs positives indiquent le pourcentage d’humidité gagnée.

Sans déshydratant, la teneur en humidité des graines de niébé changeait peu à chaque fois. Nous avons observé les pertes d’humidité les plus élevées (valeurs négatives) avec les billes de séchage à la zéolite®; cependant, les billes d’argile ont efficacement éliminé l’humidité des graines de niébé après avoir été réutilisées au moins cinq fois.

Conclusion

Les billes d’argile sont très moins chers à fabriquer. L’argile et la cendre de bois sont déjà présentes sur de nombreuses fermes et ne coûteraient pratiquement rien si ce n’est le temps nécessaire pour les ramasser et éliminer les impuretés de l’argile. Les billes fonctionnent dans des conditions d’humidité élevée, absorbent l’humidité de l’air et réduisent la teneur en humidité des graines. Le facteur le plus limitant pour fabriquer des billes d’argile est peut-être un moyen de chauffer les billes. Le chauffage initial pourrait être effectué par des forgerons locaux ou des forges artisanales. Nos essais indiquent que vous pouvez réutiliser les billes d’argile au moins cinq fois tout en conservant leur efficacité. Cela peut signifier qu’un agriculteur pourrait utiliser les billes pendant plusieurs années avant de devoir les jeter. Ils peuvent être réactivés par exposition à une température variant entre 120°C et 200°C pendant 8 à 10 minutes. Cependant, les questions restantes comprennent:

• Quelle est l’importance de la source de la cendre de bois?
• Dans quelle mesure les différences de sols argileux affectent-elles la stabilité et la performance des billes ?
• Dans quelle mesure les billes peuvent-elles être réutilisées si elles atteignent le point où elles ne peuvent plus absorber d’humidité avant d’être réchauffées ?
• Pendant le processus de chauffage, combien de temps le chauffage doit-il continuer une fois que les billes d’argile deviennent orange ou rouges ? Nos meilleurs résultats ont été obtenus avec des billes chauffées pendant 20 minutes une fois que la température dépasse 800°C. Le temps de traitement total est généralement de 30 minutes.
• Existe-t-il des moyens, autres qu’une forge, pour chauffer les billes au départ? Les options à considérer incluent les poêles à fusée ou les grils. Visez une approche qui vous permet d’atteindre une température suffisamment élevée pour la calcination avec le moins de combustible (par exemple, bois, charbon de bois) que possible.

Comme pour toute innovation, nous vous encourageons à expérimenter avec des matériaux locaux pour arriver à un produit reproductible et adapté à votre contexte. Veuillez nous faire part de votre expérience avec cette approche ou d’autres approches de séchage des graines. 

Références