Des scientifiques conçoivent des plants d’épinards pour surveiller le sol

 

Des ingénieurs du MIT ont inséré dans les racines des épinards des capteurs qui permettent aux plantes de détecter la contamination du sol. C’est un pas vers un avenir où les plantes travailleront avec les humains pour protéger l’environnement.

L’équipe de chercheurs a développé ses plantes bioniques pour identifier les explosifs dans le sol. Lorsque des mines terrestres sont enterrées, elles émettent des nitroaromatiques, que les racines d’un épinard peuvent sentir. Pour transformer cette sensation naturelle en signaux utilisables par l’homme, les ingénieurs ont inséré des nanotubes de carbone dans les racines des épinards. Si les plantes détectent une contamination dans le sol, les tubes émettent un signal, qui est ensuite capté par une caméra infrarouge. Une alerte par courriel est envoyée aux scientifiques pour les avertir de la présence d’explosifs.

Les composés nitroaromatiques sont relativement rares dans la nature et ont été introduits dans l’environnement principalement par les activités humaines. Cette importante classe de produits chimiques industriels est largement utilisée dans la synthèse de nombreux produits divers, notamment des colorants, des polymères, des pesticides et des explosifs. Malheureusement, leur utilisation intensive a entraîné une contamination environnementale des sols et des eaux souterraines. Le groupe nitro, qui apporte une diversité chimique et fonctionnelle à ces molécules, contribue également à la récalcitrance de ces composés à la biodégradation. La nature du groupe nitro, qui attire les électrons, associée à la stabilité du cycle benzénique, rend les composés nitroaromatiques résistants à la dégradation par oxydation. La récalcitrance est encore aggravée par leur toxicité aiguë, leur mutagénicité et leur réduction facile en amines aromatiques cancérigènes. Les composés nitroaromatiques sont dangereux pour la santé humaine et sont inscrits sur la liste des polluants prioritaires pour l’assainissement de l’environnement de l’Agence américaine de protection de l’environnement. Bien que la majorité de ces composés soient de nature synthétique, les microorganismes présents dans les environnements contaminés se sont rapidement adaptés à leur présence en développant de nouvelles voies de biodégradation qui les utilisent comme sources de carbone, d’azote et d’énergie. Cette revue donne un aperçu de la synthèse des composés nitroaromatiques d’origine humaine et biogénique, des bactéries qui ont été identifiées pour se développer sur et minéraliser complètement les composés nitroaromatiques, et des voies présentes dans ces souches. Les origines évolutives possibles de ces voies récemment développées sont également discutées. (via ncbi)

Ce n’est là qu’une des utilisations de la nanobionique végétale, un domaine de recherche qui explore l’insertion de composants électroniques dans les plantes pour leur conférer de nouvelles capacités. Un système de capteurs similaire pourrait permettre de surveiller la qualité du sol et d’identifier les marqueurs du changement climatique (pour en savoir plus sur l’importance du sol, voir Comment le sol va sauver le monde de Stylus)). « Les plantes sont très sensibles à l’environnement. Elles peuvent détecter de petits changements dans les propriétés du sol et du potentiel hydrique », a déclaré le professeur Michael Strano, qui a dirigé les recherches du MIT. « Si nous exploitons ces voies de signalisation chimique, nous avons accès à une mine d’informations ».

Les niveaux élevés de composés organiques dans les plantes permettent de les utiliser pour toute une série d’applications. Des chercheurs de l’American University (Washington DC) ont choisi les épinards – qui sont très conducteurs grâce à leur forte teneur en fer et en azote – comme matière première pour accroître l’efficacité des batteries métal-air et des piles à combustible. Une fois réduits en poudre, les épinards peuvent être transformés en une feuille nanométrique. Cette feuille est insérée dans les batteries pour catalyser les réactions chimiques nécessaires à la production d’énergie.

Pour en savoir plus sur l’avenir technologique de l’industrie alimentaire, voir Tendances technologiques alimentaires à surveiller en 2021.

Via Stylus

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