Aïssa Harhira, chef d'équipe, devant le spectroscope d'émission de plasma induit par laser dans les installations du CNRC à Boucherville, au Québec.
Le CNRC et l'entreprise agroenvironnementale canadienne Logiag ont créé une première mondiale : un puissant outil pour mesurer la teneur en carbone du sol et lutter contre le changement climatique.
Pour s'attaquer à la menace grandissante du réchauffement climatique causé par les massives quantités de CO2 dans l'air, les entreprises de tous les secteurs d'activité travaillent sans relâche à la réduction des émissions. Et nombreuses sont celles qui extraient le CO2 de l'air et le stockent dans le sol, les océans ou les écosystèmes d'eau douce.
Le carbone atmosphérique est séquestré dans le sol grâce à des pratiques agricoles régénératives et l'utilisation des terres, ce qui permet non seulement de réduire la quantité de CO2 dans l'air, mais aussi d'améliorer la santé des sols. Le carbone organique, principal composant de la matière organique du sol et essentiel au maintien de la santé du sol, permet d'obtenir des rendements plus élevés, plus de nutriments et d'autres avantages agroécologiques.
Les écosystèmes agricoles peuvent dégrader et épuiser le carbone organique du sol, mais ce déficit en carbone offre également la possibilité de stocker le carbone grâce à de nouvelles pratiques de gestion des terres. Dans l'agriculture, cela signifie qu'il faut surveiller de près les fluctuations de la teneur en carbone grâce à des techniques spécialisées d'analyse des sols et utiliser les données pour faire évoluer les pratiques vers des objectifs de carboneutralité.
Avec l'aide de Logiag, le CNRC a adapté sa technologie de spectroscopie d'émission de plasma induit par laser (spectroscopie LIBS) pour analyser rapidement et efficacement le carbone organique du sol.
« C'est la première fois que la spectroscopie LIBS est utilisée à grande échelle pour mesurer la teneur en carbone dans le sol », rapporte Mohamad Sabsabi (Ph. D.), agent de recherches principal du Centre de recherche sur les innovations dans les énergies propres du CNRC. Il souligne que la spectroscopie LIBS, qui utilise des impulsions laser pour déceler divers éléments dans les solides, les liquides et les gaz, a été développée à l'origine par le CNRC pour les industries minière et métallurgique.
Les techniques classiques d'analyse du sol font appel à plusieurs méthodes et étapes pour déterminer les propriétés physiques, chimiques et biologiques du sol, mais elles sont limitées lorsqu'il s'agit d'analyser directement la teneur en carbone. « Notre technologie révolutionnaire réduit le temps, le coût et la complexité du procédé, et s'ajoutera à l'arsenal de l'industrie agricole pour lutter contre le changement climatique. »
La solution LIBS réduit le temps d'analyse de quelques jours à quelques minutes et le coût de quelques dollars à quelques sous. De plus, elle élimine le besoin de préparer des échantillons et d'utiliser des méthodes de digestion ainsi que des réactifs. « Elle fait tout ce dont le procédé a besoin en utilisant une seule méthode rapide, simple et rentable. »
La technologie LIBS au service de l'analyse du sol
L'instrument de nouvelle génération LaserAg Quantum de Logiag, de fabrication entièrement canadienne, est la première machine LIBS au monde à analyser des échantillons de sol. Technologie écologique, elle n'utilise aucun produit chimique et fournit des résultats précis et comparables à la technique de référence de la combustion sèche. Seule solution de rechange à la combustion sèche certifiée ISO 17025, la technologie LaserAg Quantum est utilisée par trois laboratoires commerciaux au Canada et en Afrique, et d'autres clients se profilent à l'horizon.
« Notre produit est officiellement entré sur le marché en 2023, et la production est maintenant pleinement lancée », explique Carla Pereira de Morais, chef d'équipe de R-D et spécialiste LIBS à Logiag. « Et nous avons une équipe de R-D qui se consacre à l'amélioration continue de la technologie », ce qui consiste notamment à adapter l'outil pour améliorer l'analyse quantitative et le rendre plus convivial.
Elle ajoute que le CNRC a joué un rôle essentiel dans la mise au point de l'équipement de Logiag et dans la mise en place de son équipe de R-D. « Depuis que nous avons commencé à travailler ensemble en 2011, les scientifiques du CNRC sont toujours là pour aider l'équipe de LaserAg à relever les défis, et leur collaboration s'est avérée cruciale pour atteindre le niveau d'avancement que nous avons aujourd'hui avec la technologie LIBS. »
Les énormes volumes d'échantillons de sol qui doivent être mesurés, analysés et contrôlés exigent des méthodologies robustes et de nouvelles techniques. La technologie LaserAg Quantum de Logiag, facile à utiliser, répond aux exigences uniques de l'industrie sur le plan du volume, de la simplicité et de la rentabilité. Par exemple, il peut traiter jusqu'à quatre fois plus d'échantillons que les méthodes conventionnelles, ce qui réduit le coût par analyse et le rend adapté aux grands projets agricoles.
Pour en savoir plus sur ces travaux, consultez l'article de recherche de 2024 intitulé « LaserAg Quantum as a scalable solution for analyzing soil samples (en anglais seulement) » (LaserAg Quantum en tant que solution évolutive pour l'analyse d'échantillons de sol), publié dans la revue Scientific Reports.
L'avenir, une priorité
Pour en finir avec le réchauffement climatique, le Canada s'est engagé à atteindre la carboneutralité d'ici à 2050. De cette façon, les pays n'émettent aucun gaz à effet de serre ou compensent leurs émissions par des mesures telles que la plantation d'arbres, le captage de CO2, la minéralisation et la transformation, ou exploitent des technologies, comme l'outil LaserAg Quantum, qui permettent de surveiller la teneur en carbone du sol.
Le Centre de recherche sur l'innovation dans les énergies propres du CNRC propose des solutions sur les énergies carboneutres, les minéraux critiques, les matériaux de pointe et la décarbonation industrielle afin d'accélérer la transition du Canada vers une économie carboneutre prospère. L'un des éléments clés de sa réussite consiste à travailler avec des collaborateurs pour relever les défis mondiaux urgents liés à la durabilité et à l'environnement.
« Cette collaboration entre le CNRC et l'entreprise Logiag illustre parfaitement la contribution du Canada à la résolution des problèmes mondiaux, indique M. Sabsabi. De fabrication entièrement canadienne, l'outil met aussi en valeur l'expertise canadienne dans le développement de systèmes de haute technologie. »