Imaginez qu'un tiers des voitures fabriquées par Ford ou GM n'aient jamais été conduites une seule fois, mais au lieu de cela, ils ont été laissés à rouiller et se sont retrouvés dans des décharges. Cette situation exacte est vraie aujourd'hui dans l'agriculture, où jusqu'à 40 pour cent de la nourriture produite chaque année aux États-Unis n'est jamais consommée.

Selon l'Agence américaine de protection de l'environnement, les États-Unis génèrent plus de 39 millions de tonnes de déchets alimentaires chaque année. Les fraises pourrissent sur la vigne faute de main d'œuvre pour les cueillir. La nourriture se gâte pendant le transport, à l'épicerie ou chez nous. Plus est perdu pendant le traitement, en raison des inefficacités et du manque de marchés pour les sous-produits.

Les déchets alimentaires contiennent des nutriments précieux qui peuvent rendre le sol plus sain et plus productif. Notre groupe de recherche à la Colorado State University travaille avec Leprino Foods, un fournisseur mondial de produits laitiers, explorer le potentiel de transformation du lactose – le sucre naturel du lait – en une ressource pouvant améliorer la durabilité agricole.

Aider le sol à retenir l'humidité

La fabrication de produits laitiers génère de grandes quantités de restes de matières naturelles, y compris le lactose. Actuellement, le marché dominant du lactose est celui des préparations pour nourrissons, mais des entreprises comme Leprino produisent plus de lactose que ce que demande le marché des préparations pour nourrissons. Plutôt que d'envoyer le reste dans des décharges, ils se sont associés à notre équipe de la Colorado State University pour explorer les utilisations agricoles potentielles.

Leprino nous a approchés après avoir observé des effets dramatiques dans une étude simple. Ils ont remarqué que les plantes en pot traitées au lactobionate – une solution minérale stabilisée – étaient beaucoup plus tolérantes au stress hydrique. Ils nous ont fourni une subvention de recherche pour explorer davantage les avantages potentiels du lactobionate pour l'agriculture.

Le lactobionate possède des propriétés chimiques uniques :Il retient l'eau dans le sol et est riche en énergie (sucre). Nous avons supposé qu'il pourrait transformer les sols en éponges, absorber l'eau et la garder dans la zone d'enracinement de la culture où les plantes pourraient la puiser facilement.

Une condition clé pour nourrir une population mondiale croissante est une utilisation efficace de l'eau. D'autant plus que les conditions climatiques deviennent plus variables et que les humains épuisent les aquifères, il est essentiel d'obtenir plus de récolte par goutte. La capacité des sols à absorber les précipitations et l'eau d'irrigation et à la stocker dans la zone d'enracinement des plantes est la clé d'une utilisation intelligente de l'eau.

La rétention d'eau dans le sol peut être améliorée grâce à des pratiques telles que l'agriculture sans labour et la plantation de cultures de couverture, et la texture du sol peut être améliorée en ajoutant du compost ou du fumier. Il existe également des produits commerciaux, y compris les gels qui améliorent la rétention d'humidité du sol. Mais pour de nombreux agriculteurs, ces options sont trop chères et leur utilisation est peu pratique. Par exemple, les grands parcs d'engraissement (qui sont des sources de fumier) ont tendance à être concentrés dans quelques zones à forte production, et le fumier coûte cher à transporter.

De nombreux autres scientifiques et entreprises explorent les possibilités de mettre à profit le gaspillage alimentaire. L'un des défis est que la plupart des flux de déchets alimentaires contiennent des mélanges complexes de différents types de déchets qui varient dans le temps, et il peut être difficile de créer un produit cohérent. En revanche, le lactobionate est chimiquement simple et peut être produit de manière cohérente en grandes quantités.

Frénésie d'alimentation microbienne

Pour voir si le lactobionate pourrait améliorer la rétention d'eau du sol, nous l'avons testé sur des sols agricoles sujets à la sécheresse dans une expérience de laboratoire. Les résultats ont été dramatiques. Deux semaines après l'ajout du lactobionate, nous avons constaté une multiplication par sept de la teneur en eau du sol. Même après deux mois, les sols ont encore enregistré une multiplication par trois. Pour les plantes, cela se traduit par une augmentation de 40 pour cent de la disponibilité de l'eau.

Au départ, nous pensions que les avantages de l'ajout de lactobionate seraient de courte durée, car les microbes du sol pourraient rapidement se décomposer et le consommer. Et en effet, les populations microbiennes du sol ont explosé après l'ajout de lactobionate. Cependant, nous avons constaté que les améliorations de la rétention d'eau du sol persistaient. Nous pensons que cela pourrait être dû au fait que les microbes se gavent de lactobionate, ils meurent rapidement et se transforment rapidement en matière organique du sol, une matière spongieuse essentielle à la santé du sol et à la rétention d'eau.

En effet, nous avons constaté que même si les microbes consommaient du lactobionate, les niveaux de carbone du sol – le principal composant de la matière organique du sol – étaient presque deux fois plus élevés dans les sols traités au lactobionate que dans les sols non traités. Ce résultat s'ajoute à un nombre croissant de preuves que nous pouvons restaurer nos sols en nourrissant les microbes.

Réserver les éléments nutritifs du sol

Bien qu'il semble que l'alimentation du lactobionate aux microbes rend le sol plus sain, il est encore possible que le traitement des sols avec ce type de matériau riche en carbone puisse se retourner contre l'agriculture. Les corps microbiens contiennent des molécules comme des protéines, graisses et acides nucléiques, qui sont constitués de carbone, azote, phosphore et autres éléments. Afin d'augmenter leur population, les microbes doivent équilibrer le carbone abondant avec d'autres éléments. Par conséquent, ils rivalisent avec les plantes pour ces nutriments essentiels.

Cela signifie que les ajouts de carbone aux sols agricoles pourraient en fait réduire les rendements des cultures en diminuant la disponibilité des nutriments - au moins, temporairement. Si les microbes absorbent les nutriments pendant les périodes de faible demande des plantes, quand les plantes sont petites, ils pourraient en fait aider à retenir les nutriments des engrais à la ferme. Ce serait un avantage important, étant donné que les nutriments appliqués s'envolent souvent des champs agricoles lorsqu'il pleut, alimentant la pollution par les nutriments dans les rivières et les lacs.

Lorsque ces microbes meurent plus tard dans la saison, les nutriments pourraient devenir disponibles pour les plantes lorsqu'elles en ont besoin. En effet, les corps microbiens pourraient servir de « batteries » pour les nutriments, les stocker en toute sécurité dans le sol jusqu'à ce que les plantes puissent les utiliser pour leur croissance.

Alors que le lactobionate s'est montré très prometteur en laboratoire, il faut faire ses preuves sur le terrain. Nous l'avons testé sur du blé d'hiver et du maïs lors d'essais au champ au Colorado. Les premiers résultats suggèrent qu'à des taux d'application économiquement pratiques, le lactobionate est utilisé par les microbes naturels et peut donc favoriser la santé du sol.

Ensuite, nous devons tester le lactobionate dans des régions comme la Californie, où l'eau est une ressource rare et où la rétention d'eau du sol pourrait être améliorée. Finalement, elle ne deviendra une option viable que si nous pouvons montrer que son utilisation offre un avantage économique clair aux agriculteurs.

Le détournement des sous-produits alimentaires vers la ferme, où ils peuvent aider à retenir l'eau et les nutriments, est un moyen de rendre notre système alimentaire plus efficace. Des innovations comme celle-ci pourraient conduire à une économie circulaire qui minimise les déchets et optimise notre utilisation des ressources naturelles rares.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.