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Les innovations techniques dans le domaine de l’agriculture et de l’alimentaire contribuent aujourd’hui largement à la résolution de problématiques globales telles que l’accroissement de la population mondiale, le changement climatique ou la disponibilité restreinte de nutriments essentiels pour les plantes comme le phosphore ou le potassium.
Les nanotechnologies appliquées à la production agricole pourraient alors jouer un rôle significatif. Depuis plus de 10 ans, la recherche dans ce domaine s’est mondialisée et elle est particulièrement active aux Etats-Unis ; nous avions d’ailleurs déjà abordé le sujet en 2011]. Aujourd’hui, « l’ingénierie et les sciences à l’échelle nanométrique pour l’agriculture et l’alimentation » sont toujours d’actualité et elles feront parties en 2015 des Conférences de recherche Gordon (Gordon Research Conferences), un cycle de conférences internationales prestigieuses .
Les applications des nanotechnologies dans le domaine de l’agriculture et de l’alimentaire sont très nombreuses et un nombre significatif de grandes compagnies américaines travaillent dans ce domaine : Kraft, Mars, DuPont, Unilever, Pepsi Co… Les trois domaines de recherche les plus importants sont : la sécurité alimentaire et la biosécurité, les sciences des matériaux, les opérations de traitement alimentaires et le développement de produits . Les nanotechnologies pourraient alors faire partie de ce qui est appelé la « Climate-smart agriculture », prenant en compte les aspects climatiques, thématique qui fera l’objet d’une conférence internationale à Montpellier, France, du 16 au 18 mai 2015.
Le Département Américain de l’Agriculture (United States Department of Agriculture ou USDA) s’est depuis longtemps intéressé à cette activité de recherche en s’impliquant au niveau national, notamment via sa participation à des séminaires et conférences et à l’Initiative Nationale sur les Nanotechnologies (National Nanotechnology Initiative ou NNI). La contribution de l’USDA au budget du NNI a été de 19 millions de dollars pour l’année 2014 [ . En 2013, l’USDA a investi près de 10 millions de dollars afin de soutenir environ 250 projets de recherche centrés sur les nanos.
Les nanoparticules, les nanoémulsions, la nanoencapsulation et les nanocapteurs sont les quatre familles de nanos les plus utilisées dans le cycle alimentaire. Par exemple, l’Université du Texas à Austin, en collaboration avec l’Université Européenne de Bretagne et l’Université de Corée, a récemment publié un article sur l’utilisation de nanoparticules à base d’argent pour la détection de composés volatils, qui pourraient être utilisées dans le contrôle de dégradations ou de la présence d’agents pathogènes alimentaires. D’autres universités comme l’Université du Massachusetts s’intéressent aux nanoémulsions et le département des sciences alimentaires de cette dernière s’est plus particulièrement intéressé à la stabilité des nanoémulsions enrichies en vitamines E utilisées dans des produits pharmaceutiques ou alimentaires.
La nanoencapsulation en tant que méthode de libération de molécules spécifiques a été développée significativement au cours de la dernière décennie. On la retrouve dans l’industrie de l’emballage avec par exemple la production de matériaux antimicrobiens , dans l’industrie alimentaire en tant que système de libération de citral pour améliorer la qualité des aliments ou dans l’industrie agricole en tant que pesticide . Toutefois, les nanocapteurs semblent être le domaine le plus étudié dans la famille des nanos. Ils sont utilisés à tous les niveaux de la chaine alimentaire ; très en amont avec des nanocapteurs de maladies des plantes ou des animaux jusqu’en en aval avec des nanocapteurs de contrôle des aliments [9]. Parmi l’ensemble des universités travaillant sur cette problématique, les universités du Wisconsin Madison et Cornell semblent être particulièrement bien positionnées, et des informations sur certains des dispositifs développés sont disponibles sur Internet
Si les applications des nanotechnologies dans le cycle alimentaires sont très prometteuses ; certains chercheurs se questionnent sur leurs réels bénéfices et leurs possibles menaces . Les principales craintes concernent le devenir des nanoparticules et autres nanoéléments ainsi que leur toxicité pour l’être humain et l’environnement, et ce en particulier pour les nanoparticules à base de carbone et la famille du graphène, utilisées en laboratoire pour accélérer la croissance des plantes. Les nanopesticides sont un autre domaine qui engendre de nombreuses craintes et un groupe international de chercheurs impliquant l’Université de Californie à Riverside et l’Ecole des Mines du Colorado a récemment publié un article proposant des principes pour l’évaluation règlementaire des risques environnementaux des nanopesticides.
Christian Turquat, Attaché Scientifique, attache-phys@ambascience-usa.org;
