Lawrence et al. (2017) ont traité des bruches (Callosobruchus maculatus) dans des graines de niébé avec 600 mm Hg (mercure) de vide aspiré avec un scellant sous vide commercial. Le vide n'a pas nui à la germination des graines.

Sur la base de cet essai, j'ai effectué une petite expérience pour savoir si les charançons pouvaient être traités avec un vide tiré par une pompe à purge de frein (figure 2). J'ai placé des charançons du maïs (Sitophilus zeamais) dans 5 ml de grain de maïs dans trois pots scellés de 225 ml sous un vide de 500 mm Hg. J'ai mis en place un traitement similaire dans un autre pot qui a été scellé mais pas sous vide. J'ai répété ces étapes avec des triboliums rouges de la farine (Tribolium castaneum) dans des graines d'oiseaux (mélange de divers grains utilisés pour cette expérience et d'autres présentées dans cet article) et de la farine. En trois jours, tous les charançons du maïs sous vide sont morts. Entre la deuxième et la cinquième semaine, tous les triboliums rouges de la farine sous vide sont également morts. À cinq semaines (heure actuelle), les deux types de charançons dans des bocaux scellés sans mise sous vide sont toujours en vie. Les résultats indiquent que, dans des récipients partiellement remplis, un vide aspiré avec des appareils bon marché peut tuer les insectes plus rapidement que le scellage hermétique uniquement; cependant, les espèces d'insectes varient dans le temps qu'il leur faut pour atteindre 100% de mortalité.  

Comment sauriez-vous si vous avez aspiré suffisamment de vide pour réduire l'oxygène à 5% ou moins? Le pourcentage du volume de récipient occupé par l'oxygène peut être calculé comme expliqué dans une mise à jour sur une recherche de ECHO. Avec un récipient rempli de graines de maïs aux trois quarts de sa capacité, j'ai calculé un niveau d'oxygène de 3,7% avec une lecture de 500 mm de mercure obtenue sur la jauge.

Notez que l'aspiration d'air d'un seau en plastique partiellement rempli ou d'un récipient similaire provoque un affaissement des côtés vers l'intérieur. Ce ne serait pas un problème avec le scellage hermétique «assisté par gaz», où l'oxygène est déplacé par un autre gaz. Voici quelques idées d'utilisation du biogaz et du dioxyde de carbone. 

Le biogaz

Dans un essai réalisé en 2017, une collègue (Stacy Swartz) et moi avons tué des cucujides dentelés des grains  (Oryzaephilus surinamensis) en utilisant du biogaz introduit dans une chambre à air à partir d'un digesteur anaérobie à tambour flottant (voir  Note Technique n°44 de ECHO) rempli de fumier animal. Lorsqu’on a serré la chambre à air,  cela a fait passer le gaz en force dans une bouteille en plastique de 2 L remplie de graines de maïs infestées d'insectes (figure 3). Les scarabées ont cessé de bouger en quelques heures. Quelques semaines plus tard, nous n'avons vu aucun insecte vivant dans le récipient; si au départ il s’y trouvait des œufs ou des larves, ils n'ont pas survécu.

Des chercheurs en Inde ont déjà réalisé des expériences avec le biogaz pour lutter contre les charançons des grains (Sitophilus granarius), les triboliums rouges de la farine et les charançons du riz (Sitophilus oryzae) qui infestent généralement le riz et le blé stockés. Sur la base d'une revue de littérature et de leurs résultats expérimentaux, Hoysall et al. (2015) ont tiré des conclusions positives sur l'utilisation du biogaz pour combattre les charançons. Premièrement, de plus en plus d'agriculteurs indiens utilisent des sacs/récipients en PEHD (polyéthylène haute densité) pour le stockage des graines, à la place des structures traditionnelles en bambou et en adobe; ce changement se prête au stockage hermétique assisté par gaz. Deuxièmement, les systèmes de biogaz au niveau des ménages ont le potentiel de combattre les insectes, même dans des récipients de graines partiellement remplis. Troisièmement, le biogaz ne réduit pas la germination des graines.

Certaines précautions s'imposent lorsque vous travaillez avec du biogaz. D'une part, le biogaz est inflammable. Assurez-vous de surveiller la tuyauterie et les connexions, car les fuites de gaz peuvent provoquer des incendies. D'autre part, le biogaz peut contenir du sulfure d'hydrogène (H₂S), qui est plus lourd que l'air et pourrait éventuellement s'accumuler dans un récipient de graines traité au biogaz. À de faibles concentrations (0,01-1,5 ppm), l'odeur d'œuf pourri du H₂S (OSHA, 2020) est détectable par l'homme. À des concentrations de 100 à 150 ppm, les niveaux de H₂S sont suffisamment élevés pour causer des problèmes respiratoires et autres, mais le H₂S ne sera pas détectable par l'odeur--il faut donc être prudent en tout temps. Le H₂S est dispersé par le vent, donc lorsque vous ouvrez un récipient de graines traitées au biogaz, faites-le dans un espace bien ventilé où l'air est soufflé loin de vous. Songez également à réduire le H₂S en filtrant votre biogaz à travers un épurateur contenant de l'oxyde de fer, comme une éponge de fer rouillée (Vögeliet al., 2014; see pg 55).

Le gaz carbonique

Voici quelques façons simples de fabriquer votre propre CO₂. Lorsque vous réalisez des expérimentations avec ces techniques, faites-le dans un espace bien ventilé pour éviter d'inhaler des quantités dangereuses de CO₂.

A partir des déchets de fruits

Les fruits libèrent du CO₂ lorsqu'ils mûrissent et se décomposent. Dans cette optique, j'ai rempli un seau de 19 L rempli aux deux tiers de caramboles (Averrhoa carambola) qui étaient tombés au sol sous nos arbres (figure 4). Le couvercle du seau avait un anneau en caoutchouc flexible, ce qui rend le seau étanche à l'air lorsqu'il est fermé. J'ai utilisé un tube en plastique flexible pour connecter le seau de fruits à un seau partiellement rempli de graines d'oiseaux. Dans le seau de graines d’oiseaux, j'ai placé un capteur de CO₂ et un pot Mason recouvert de tissu rempli d'un mélange de farine, de graines d’oiseaux et de triboliums rouges de la farine. En perforant le couvercle avec une punaise, j'ai créé un petit trou à travers lequel l'air pourrait s'échapper lorsque le CO₂ pénètre. Le CO₂ étant plus lourd que l'air, l'air est évacué lorsque le CO₂ pénètre (Saour et Yameogo, 1993). Une accumulation de pression, que l’on reconnait par les côtés ou le couvercle de l'un ou l'autre seau poussé vers l'extérieur, montrerait un débit restreint. 

Le niveau de CO₂ dans le seau à graines a atteint 80% une semaine après le début de l'essai. Une semaine plus tard, lorsque j'ai ouvert le seau à graines, le niveau de CO₂ était toujours à 80% et tous les scarabées étaient morts. Cette conclusion montre qu'il est possible, à l'échelle d'un seau, de tuer les triboliums rouges de la farine dans les deux semaines suivant l'exposition au CO₂ des fruits en décomposition. Une amélioration potentielle de cette méthode consisterait à écraser les fruits dans le seau, puis à ajouter de l'eau et de la levure commerciale.

A partir de la fermentation de levure 

La levure ajoutée à de l'eau sucrée produit du CO₂. Voici quelques étapes de base pour générer du CO₂ de cette façon:

1. Reliez le tuyau au couvercle d'un récipient hermétique.  Les tubes en vinyle peuvent être enfoncés dans un trou percé à un diamètre légèrement plus petit que le tube. J'ai préféré percer le couvercle d'un pot à lait ou d'un seau avec un clou, puis utiliser une pince pour pousser un raccord de tuyau barbelé (comme illustré ici et sur la figure 5) à travers le trou percé par le clou et pour le faire passer dans le couvercle. Utilisez du mastic  ou de la super-colle pour réaliser une connexion sans fuite entre le connecteur et le couvercle.
2. Mélangez du sucre avec de l'eau jusqu'à dissolution complète. La quantité de sucre affecte la durée pendant laquelle le CO₂ sera généré. Vous avez besoin d'au moins suffisamment d'eau pour dissoudre le sucre. Je suggère de remplir un récipient d’un quart à deux tiers de sa capacité. L'espace vide dans le récipient minimise la poussée de vapeur d'eau/de liquide dans le tuyau lorsque la levure devient active. 

3. Ajoutez de la levure. J'ai utilisé une forme sèche de levure de boulangerie (Saccharomyces cerevisiae) illustrée à la figure 6 et généralement disponible dans les épiceries de Floride, aux États-Unis. La quantité de levure que vous utilisez influencera le taux et la durée de production de CO₂. Faites des expérimentations pour optimiser les quantités de sucre et de levure qui soutiendront adéquatement un taux de production de CO₂ souhaité pour vos besoins. Je suggère 1-1,5 ml de levure de boulangerie pour traiter les petits pots de graines; pour les seaux et les fûts, vous aurez probablement besoin de 15-25 ml de levure. Pour empêcher le liquide de pénétrer dans le tuyau et de pénétrer dans le récipient de stockage de graines, placez les récipients de sorte que l’endroit par lequel le CO₂ sort du récipient contenant de la levure soit plus bas que l’endroit par lequel le CO₂ pénètre dans le récipient de graines (figure 7).
4. Faites un petit trou, de la taille d'une épingle ou d'une punaise, dans le couvercle du récipient à graines. Cela empêchera l'accumulation de pression et permettra à l'air de s'échapper lorsque le CO₂ pénètrera.  

Avec 2,5 ml de levure et 0,5 L de sucre, le CO₂ a pu maitriser les charançons du niébé traités dans un petit pot (voirl'affiche 2017 de ECHO). Avec 15 ml de levure et 2 L de sucre, cette méthode a également traité les triboliums rouges de la farine dans un fût de 114 L à moitié plein de graines de maïs (figure 7). Pour cette dernière expérience, j'ai placé des scarabées avec un mélange de farine et de graines d'oiseaux dans deux flacons en plastique de 50 ml. Un flacon a été placé au fond du fût, recouvert de grains de maïs, et l'autre à mi-hauteur du fond du fût. J'ai ouvert le baril 19 jours après le début de l'expérience, et à ce moment-là les scarabées des deux flacons étaient morts. Avec plus d'expérimentation, la recette pourrait être ajustée pour réduire la quantité de sucre et le temps nécessaire pour traiter les charançons. 

Étant donné qu’il est important de conserver les graines au sec pour maintenir la viabilité pendant le stockage, la réduction du temps de traitement des insectes avec cette méthode est un objectif important à prendre en compte. Dans l'essai mentionné ci-dessus avec le fût métallique, l'humidité relative dans le baril est restée près de 75%. Je n'ai observé aucune moisissure, une conclusion cohérente avec celle de Gupta et al. (2014) qui ont découvert que des niveaux élevés de CO₂ (60% -80%) inhibaient la croissance fongique; 80% de CO₂ ont inhibé l'aflatoxine (Aspergillus flavus) dans leurs recherches. Malgré cela, avec le CO₂ généré dans de l'eau ou les déchets de fruits (riches en humidité), il semble préférable de déconnecter le récipient à graines de la source de CO₂ dès que possible. Ensuite, le couvercle du récipient à graines pourrait être brièvement ouvert pour évacuer l'humidité avant de le stocker (avec le couvercle fermé à nouveau) dans des conditions sèches (moins de 65% d'humidité pour empêcher la croissance de moisissures) ou avec un dessicant. Le temps de traitement minimum avec du CO₂ dépendra des espèces d'insectes et de la rapidité avec laquelle le CO₂ s'écoule dans le récipient de graines.

Une méthode simple de déplacement de l'eau fonctionne bien pour déterminer le débit de CO₂ ou de biogaz. Vous aurez besoin d'une bouteille étroite marquée en millilitres; J'ai utilisé une éprouvette graduée en plastique (figure 8). Remplissez l’éprouvette d'eau et, la paume de la main sur le dessus (pour garder l'eau dedans), inversez l’éprouvette dans une casserole d'eau (4 ou 5 cm de profondeur). En gardant l'extrémité ouverte de l’éprouvette sous l'eau, retirez votre main. L'eau doit rester dans l’éprouvette. En gardant la bouteille verticale, avec l'extrémité ouverte sous le niveau de l'eau dans la casserole, placez l'extrémité du tube du générateur de CO₂ ou de biogaz sous l'ouverture de l’éprouvette. Lorsque des bulles de gaz pénètrent dans l’éprouvette, le niveau d'eau dans l’éprouvette baisse. Attendez une ou deux minutes pour que le taux de bouillonnement se stabilise sous l'eau. Notez ensuite combien de millilitres d'eau disparaissent après une minute. J'ai constaté que, dans les trois heures suivant le mélange des ingrédients, 15 ml de levure avec 0,5 L de sucre dissous dans 2 L d'eau produisaient 22 ml/min de gaz. Deux jours plus tard, le débit était tombé à 7 ml/min, suggérant qu'il aurait fallu plus de sucre pour maintenir le débit maximal sur une plus longue période. Étant donné que le processus produit de l'alcool, qui devient nuisible à la levure à mesure qu'elle s'accumule, commencer avec plus d'eau pourrait aider à maintenir un débit souhaité en diluant l'alcool. 

La bougie allumée

Une bougie allumée consomme de l’oxygène et libère du dioxyde de carbone et de la vapeur d'eau. Cela nous a amené à nous demander si une bougie allumée dans un espace clos et scellé consomme suffisamment d'oxygène pour maîtriser les insectes.

Avec une bougie allumée placée au fond d'un seau en plastique scellé et vide de 19 L, Stacy Swartz et moi avons mesuré la concentration en oxygène résultante avec un capteur d'oxygène. Les niveaux d'oxygène sont passés de 21% (normal en plein air) lorsque le couvercle a été fermé pour la première fois à 17% lorsque la flamme s'est éteinte (5 à 7 minutes selon la longueur de la mèche; dans une pièce avec les lumières éteintes, nous avons pu voir la flamme s’éteindre). Nous avons répété cela trois fois avec des résultats similaires à chaque fois. Notre constat est conforme à un rapport de Dowell et Dowell (2017) qui, de même, ont constaté que la combustion de bougies ne réduit l'oxygène que de quelques points de pourcentage

Nous avons constaté que la bougie produisait suffisamment de chaleur pour faire fondre un trou dans le couvercle en plastique. Cette quantité de chaleur tuerait au moins certains des insectes dans un récipient. Il semble probable que la chaleur pourrait également nuire à la viabilité des graines se trouvant près de la bougie; un test de germination pourrait le confirmer.

Conclusion 

Nos résultats de recherche à ce jour, combinés aux résultats de la documentation scientifique, indiquent qu'un faible taux d'oxygène permet de combattre les ravageurs des graines et cela peut être réalisé de manière créative sans équipements coûteux. Le scellage hermétique est déjà largement promu et pratiqué. Les avantages du scellage sous vide ont également été bien documentés. Les méthodes au CO₂ et au biogaz abordées dans cet article n’ont pas été suffisamment testées. J'ai constaté avec satisfaction que les triboliums rouges de la farine peuvent être traités à l'échelle du baril avec des ingrédients simples comme le sucre et la levure. J'espère que cet article va mieux faire connaître les avantages d'une faible teneur en oxygène pour le stockage des graines, et que les informations apportent des éclairages pour de nouvelles innovations. Toujours, lorsque vous essayez quelque chose de nouveau, faites des expérimentations pour vous assurer que cela fonctionne avant de le promouvoir auprès des agriculteurs. 

References 

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