projets

mar, 03/06/2018 - 14:00

GREENSHIELD

Contrôle Robotisé sans Pesticides des Pestes de l'Agriculture
  • ROBOTIQUE
  • ,
  • AGRICULTURE
Responsable INSA : Arnaud LELEVE
Coordinateur : INSA LYON - AMPERE
Financement : ANR
Montant global du projet : 558000€
Dates projet : Octobre, 2017 - Mars, 2021
Contact : arnaud.leleve@insa-lyon.fr

Vers une agriculture plus saine

L’utilisation de pesticides nous apparaît naturelle et exclusive car notre civilisation en a dépendu depuis l’antiquité. En effet, les dommages causés par les pestes conduisent à des pertes de production de l’industrie agricole estimées entre 28 et 50% (en Afrique et Asie) de la production annuelle. Par conséquent, l’Union Européenne utilise approximativement 360 millions de kg de pesticides chaque année pour les tâches agricoles et horticoles. Cependant, les méthodes d’épandage de pesticides sont inefficaces (seulement 0,3% des pesticides répandus par épandage aérien rentrent en contact avec les pestes cibles) et ont conduit à des conséquences alarmantes pour la santé publique, l’environnement et l’économie. En 2003, les coûts annuels environnementaux et économiques relatifs à l’usage de pesticides étaient estimés au total à 10 milliards de dollars pour les USA. Dans son plan « Ecophyto », le gouvernement français a décidé de réduire de 50% l’utilisation des pesticides d’ici 2018. Malheureusement, les alternatives aux pesticides étant trop rares, cet objectif a été reporté à 2025.

Jusqu’à présent, aucune méthode technologique et polyvalente n’a été développée pour remplacer les pesticides. Les techniques de détection n’ont toujours pas recours à la spectrométrie pour détecter les pestes (elles détectent des plantes infectées, donc trop tard). L’usage de robots, en collaboration avec l’humain, est exploité dans certains vignobles pour décider où pulvériser avec des degrés d’autonomie divers,  induisant une réduction de (seulement) 30% d’utilisation de pesticides (i). Certaines études proposent de détecter des pestes sur des feuilles avec une caméra, mais en raison des contraintes de détection sur-site, la plupart d’entre elles imposent des conditions d’éclairage très contraignantes.

Le projet Green Shield vise à réduire l’utilisation de pesticides en développant un module robotisé embarqué sur un véhicule (robot mobile, tracteur, …) pour combattre les pestes de cultures (invertébrés, maladies, mauvaises herbes). Ce module détectera de manière autonome les pestes par analyse spectrale et les détruira par tir laser. Embarqué sur des robots mobiles, il patrouillera dans les cultures pour scanner les plantes, collecter des données

fiables concernant les pestes qui serviront à optimiser les campagnes suivantes. Ce nouveau moyen de traitement définira un nouveau paradigme de lutte « bio » contre les pestes.

La faisabilité des solutions technologiques proposées dans ce projet a déjà été démontrée. En effet, par spectrométrie optique, il est possible de caractériser les espèces d’insectes avec un taux de succès supérieur à 95%. En janvier 2017, nous avons réalisé une preuve-de-concept validant la méthode de détection sur des pucerons avec un spectromètre commercial et une méthode statistique (Analyse en Composantes Principales). Concernant la méthode de destruction, son efficacité a été prouvée par des confrères sur des blattes. En 2010, une équipe a montré qu’il est possible de détruire jusqu’à cent moustiques en vol, à une distance maximale de 30m, avec un laser de type Blu-ray.

La méthode de détection et destruction de pestes proposée dans ce projet a été brevetée par la société Green Shield Technology, qui en industrialisera les résultats. Elle utilise des miroirs miniaturisés rotatifs pour orienter rapidement les rayons. Elle a déjà été validée pour sur des endoscopes laser en phonochirurgie par Femto-ST, l’un des laboratoires de recherche partenaires.

(i) Ron Berenstein, Yael Edan, Human-Robot Cooperative Precision Spraying: Collaboration Levels and Optimization Function10th IFAC Symposium on Robot Control, September 5-7, 2012. Dubrovnik, Croatia

http://www.anr-greenshield.fr/

mer, 02/28/2018 - 07:18

ANR METASMART

Modèles continus enrichis pour les métamatériaux comme pièges d'ondes
  • METAMATERIAUX
  • ,
  • MILIEUX CONTINUS ENRICHIS
Responsable INSA : Angela MADEO
Coordinateur : INSA LYON - GEOMAS
Partenaires : Ecole Centrale Lyon
Financement : ANR
Montant global du projet : 287000€
Dates projet : Octobre, 2017 - Septembre, 2021
Contact : angela.madeo@insa-lyon.fr

ANR JCJC - METASMART : dans l'intimité de la matière

Les théories des milieux continus enrichis sont aujourd'hui couramment utilisées pour modéliser les manifestations macroscopiques des microstructures sur le comportement global de certains matériaux hétérogènes tels que les renforts fibreux de composites, le béton etc. D'autre part, l'emploi de ces théories pour décrire le comportement mécanique des métamatériaux qui empêchent la propagation d’ondes élastiques n’est pas envisagé à cause de l'utilisation courante de modèles qui partent de la description très détaillée des microstructures. Nous proposons d'utiliser une généralisation du modèle micromorphique relaxé pour la modélisation, dans un cadre macroscopique, du comportement de ces métamatériaux. Les paramètres du modèle micromorphique seront calibrés sur des essais 'in silico' et sur des essais expérimentaux. Cette approche de modélisation/simulation/experimentation permettra la conception de metastructures morphologiquement complexes capables de bloquer les ondes mécaniques.

mar, 02/27/2018 - 10:21

GREEN

Comprendre les mécanismes de régulation et la fonction des gènes de la réponse immunitaire de l'hôte pour perturber la symbiose et le contrôle des endosymbiotes chez les insectes nuisibles
  • SYMBIOSE
  • ,
  • INSECTE
Responsable INSA : Abdelaziz HEDDI
Coordinateur : INSA LYON - BF2I
Financement : ANR
Montant global du projet : 529000€
Dates projet : Novembre, 2017 - Mars, 2022
Contact : abdelaziz.heddi@insa-lyon.fr

Lutter contre les insectes nuisibles en perturbant leur relation avec leur partenaire bactérien.

 

La plupart des insectes nuisibles exploitant des milieux nutritionnellement déséquilibrés vivent en association symbiotique avec des bactéries intracellulaires (endosymbiotes) qui complètent leur alimentation, améliorant ainsi leurs pouvoirs adaptatif et invasif. Ces bactéries, transmises maternellement, sont confinées dans les cellules germinales femelles et les bactériocytes, des cellules spécialisées de l’hôte permettant d’isoler les endosymbiotes de la réponse immunitaire de l’hôte. Ces interactions sont dites obligatoires puisqu’aucun des deux partenaires symbiotiques ne peut survivre sans la présence de l’autre. L’étude des mécanismes par lesquels les insectes maintiennent et contrôlent les bactéries symbiotiques qu’ils hébergent pourra permettre l’identification de nouvelles cibles spécifiques de l'interaction hôte-symbiote.
En étudiant l'association endosymbiotique entre le charançon des céréales Sitophilus oryzae et la bactérie à Gram négative Sodalis pierantonius, nous avons observé que les gènes de la réponse immunitaire présentent une expression modulée dans les bactériocytes, avec notamment une régulation négative de la plupart des effecteurs immunitaires. Nous avons également révélé une dynamique complexe et contrastée du nombre d’endosymbiotes au cours du développement de l’insecte. Cette charge endosymbiotique est contrôlée et ajustée aux besoins physiologiques et développementaux de l’hôte via l'expression spécifique de certains gènes de l’immunité ainsi qu’au travers de processus d’apoptose et d'autophagie. Ce projet vise à identifier les principaux mécanismes impliqués dans l’homéostasie bactériocytaire et la régulation de la dynamique endosymbiotique. Nous décrypterons les bases moléculaires des interactions hôtes-symbiotes aux différentes phases critiques du développement de l'hôte en utilisant la technologie de « dual-RNA-seq ». Cette nouvelle approche transcriptomique permet d’étudier l’expression génique de l’ensemble des partenaires d’une association symbiotique simultanément et ainsi de mettre en évidence le dialogue moléculaire qui s’opère entre l’hôte et le symbiote. Afin de caractériser plus finement la façon dont la réponse immunitaire a évolué pour n’exprimer qu’un nombre limité d’effecteurs au sein des bactériocytes, nous chercherons à identifier les éléments cis-régulateurs, les ARN non-codants ainsi que les facteurs de transcriptions associés à l’immunomodulation bactériocytaire. Enfin, nous analyserons la fonction de certains gènes candidats en lien avec l’homéostasie bactériocytaire et la dynamique endosymbiotique durant le développement de l’insecte, en associant des outils complémentaires de génomique fonctionnelle, notamment la localisation in situ des transcrits et des protéines, l’inactivation de gènes par ARN interférence et l'analyse structure-fonction de protéines candidates.
En combinant des techniques de pointe en biologie et en bioinformatique, nous décrypterons le dialogue moléculaire qui s’opère entre l’hôte et les bactéries endosymbiotiques qu’il héberge. Nous identifierons les gènes clés impliqués dans l’homéostasie bactériocytaire et la dynamique endosymbiotique ainsi que leur régulation. Les connaissances acquises au cours de ce projet seront utilisées pour proposer de nouvelles stratégies de lutte contre les charançons et autres insectes ravageurs majeurs.

 

jeu, 02/08/2018 - 16:09

PAM

Préparation avant méthanisation
  • FUMIERS
  • ,
  • HERBES
  • ,
  • METHANISATION
  • ,
  • PRETRAITEMENT
  • ,
  • PREPARATION
  • ,
  • METHANOGENE
  • ,
  • MATIERE ORGANIQUE
  • ,
  • ECOULEMENTS
  • ,
  • VISCOSITE
Responsable INSA : Remy BAYARD
Coordinateur : INSA LYON - DEEP
Financement : ADEME
Montant global du projet : 82500000€
Dates projet : Mai, 2017 - Juillet, 2019
Contact : remy.bayard@insa-lyon.fr

Projet ADEME - PAM : Benchmarking de dispositifs de préparation, préhydrolyse, broyage et incorporation de déchets organiques solides dans les systèmes de méthanisation

Le déploiement de la méthanisation agricole en France s’accompagne de nombreux questionnements techniques. La plupart des installations françaises sont des technologies de type infiniment mélangé en voie humide, configurées pour des intrants typiquement rencontrés en Europe du Nord (lisiers, maïs). Toutefois, les conditions l’élevage bovins sont différentes avec en France une production de résidus agricoles davantage sous la forme de fumier. La présence de paille confère à ces intrants un caractère solide et hétérogène. De plus, la ration du méthaniseur est très souvent complétée par des déchets de type herbe (sous forme d’ensilages ou autre), avec pour conséquence des installations qui n’atteignent pas le potentiel de conversion en méthane estimé et qui rencontrent des difficultés d’homogénéisation et de mélange dans les digesteurs. Parmi les solutions prometteuses, l’amélioration de la préparation de la charge au moyen de systèmes mécaniques est l’objet de notre projet : de nombreux systèmes sont disponibles sur le marché (pulpeurs, pompes dilacératrices, broyeurs, malaxeurs), mais peu d’informations techniques et économiques sont disponibles sur de tels dispositifs, qui permettraient de quantifier les gains d’efficacité. La raison principale est la complexité de relier l’aptitude à la méthanisation d’un déchet donné à ses caractéristiques physiques. C’est tout l’enjeu du présent projet qui vise à répondre à des questionnements scientifiques liés à l’origine et à la quantification des gains de productivité induits par la mise en place de technologies avancées de préparation de la charge dans le cas d’effluents d’élevages de type fumiers ou herbe : conditions de préparation de la charge et augmentation de la vitesse et du potentiel de conversion, équilibre de la ration (fractions solubles / fractions insoluble), amélioration de la ration et gain d’efficacité du réacteur. Notre projet vise à établir un regard scientifique et pratique sur des systèmes de préparation mécanique de fumiers et autres déchets agricoles avant leur méthanisation. Celui-ci conduira à faire la synthèse de bonnes pratiques des conditions de préparation des rations avant méthanisation agricole pour les acteurs de la filière (agriculteurs méthaniseurs, bureaux d’étude et de conseil, financeurs, etc.). La maîtrise de cette étape aura aussi un impact positif sur le bon fonctionnement et l’entretien des outils (pompes, canalisation, mélangeur, agitateur) ainsi que sur la puissance et la consommation énergétique de ces mêmes outils. Il s’agit donc de mettre en œuvre et de réaliser des essais expérimentaux en laboratoire et sur le terrain. Plusieurs techniques analytiques avancées permettront de caractériser l’effet des dispositifs et des techniques de prétraitement sur fumiers et déchets fibreux de type herbe à la fois au niveau des propriétés mécaniques, hydrauliques et de texture (taille, viscosité), que des propriétés biochimiques (composition chimique, biodégradabilité et accessibilité) ou cinétiques. Dans cette perspective, Le projet PAM associe une entreprise spécialisée dans les techniques de broyage de végétaux (NOREMAT), une ferme expérimentale équipée d’un méthaniseur (ferme de La Bouzule, propriété de l’ENSAIA de Nancy) ainsi que le laboratoire DEEP de l’INSA, Université de Lyon, spécialisé dans la méthanisation des déchets et qui sera en charge de la coordination du programme de recherche.

 

jeu, 02/08/2018 - 15:52

PITAGOR

Plate-forme d’Innovations Technologiques Appliquées aux Géosynthétiques des Ouvrages Renforcés
  • GEOSYNTHETIQUE
  • ,
  • EXPERIMENTATION
  • ,
  • RENFORCEMENT
  • ,
  • INSTRUMENTATION
Responsable INSA : Laurent BRIANCON
Coordinateur : INSA LYON - GEOMAS
Partenaires : Texinov
Financement : ANR
Montant global du projet : 300000€
Dates projet : Décembre, 2015 - Novembre, 2018
Contact : laurent.briancon@insa-lyon.fr

Le laboratoire GEOMAS de l’INSA Lyon et la société TEXINOV ont décidé de s’associer dans le cadre d’un LabCom. L’objectif de ce LabCom PITAGOR (Plateforme d’Innovations Technologiques Appliquées aux Géosynthétiques des Ouvrages Renforcés) est de développer et pérenniser une activité d’innovations et de recherche appliquée dans le domaine des géosynthétiques de renforcement.

http://www.pitagor.fr

 

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