Soutenance mémoire
En agriculture, l’application des pesticides consiste en la pulvérisation d’un mélange liquide constitué d’eau, de matières actives et d’adjuvants. Les contraintes environnementale et sociale incitent à une meilleure maîtrise de l’application des pesticides, en limitant les pertes par dérive. Le liquide est transporté jusqu’à la cible sous forme de gouttelettes. La taille et la vitesse des gouttelettes à la sortie de la buse ont un fort impact sur l’efficacité de traitement. Le liquide s’atomise très près de la sortie de la buse. Les travaux effectués durant cette thèse sont dédiés à la compréhension et la modélisation de l’atomisation d’un écoulement diphasique et turbulent.
L’agriculture française est très consommatrice en pesticides (la France est le troisième consommateur mondial après les États-Unis et le Japon et donc le premier en Europe). Cette première place européenne s’explique par la surface agricole utile qui représente plus de la moitié du territoire national et par le fait que la France est le premier producteur agricole en Europe.
Les pesticides, parfois appelés produits phytosanitaires, ou produits de protection des plantes (selon l’UIPP- Union des Industries de la Protection des Plantes), sont utilisés en agriculture pour se débarrasser d’insectes ravageurs (insecticides), de maladies causées par des champignons (fongicides) et/ou d’herbes concurrentes (herbicides) etc. Ils sont composés d’une ou plusieurs matière(s) active(s) à laquelle/auxquelles on a ajouté d’autres substances : surfactants, produits de dilution, synergisants… afin d’améliorer leur efficacité et de faciliter leur emploi.
L’obtention de rendements élevés reste indispensable à l’équilibre des marchés agricoles. C’est ce que permet, entre autres, une utilisation raisonnable des produits phytopharmaceutiques, dans le cadre d’une agriculture en évolution vers une meilleure prise en compte des exigences environnementales.
L’utilisation de pesticides en agriculture a connu une forte expansion jusqu’au début des années soixante. Depuis, la production de ces pesticides a diminué mais on les retrouve encore partout dans l’environnement : dans l’air, dans l’eau, dans le sol… et dans le corps humain.
Le compartiment atmosphérique représente une voie d’exposition non négligeable aux pesticides. Au cours de leur application, une large part des matières actives épandues peut se déposer hors de la surface cible par dérive des gouttelettes de pulvérisation. De plus, les pesticides déposés au niveau de la parcelle traitée vont être transférés vers l’atmosphère par volatilisation post-application à partir de la surface du sol ou de la végétation. L’eau est également très contaminée par les pesticides. Selon des données publiées en 2009 par l’IFEN (Institut Français de l’Environnement), en 2006, les pesticides étaient présents dans 90% des points de mesure retenus des eaux superficielles et dans 53% de ceux concernant les eaux souterraines.
Le sol reçoit directement ou indirectement une proportion importante des produits épandus.
Du fait de la multiplicité des produits et de leurs caractéristiques, les voies d’expositions pour l’homme sont variées, mais les données manquent pour évaluer correctement les parts respectives. La voie majoritaire d’intoxication reste l’absorption du produit luimême ou de dérivés présents dans la nourriture, mais la contamination peut aussi se faire par l’eau de boisson (ou le vin), par l’air respiré ou par contact avec la peau.
La volatilisation post-application des pesticides, définie comme un départ de produit à partir de la surface du sol ou des feuilles en phase vapeur est un processus dont on a, depuis longtemps, tenté d’évaluer l’importance. Trois voies de recherche ont simultanément progressé : la méthodologie d’étude, l’évaluation du phénomène, y compris sous conditions hh naturelles ii et la connaissance des mécanismes élémentaires et des facteurs mis en jeu. L’évaluation du phénomène de volatilisation était le plus souvent réalisée de manière indirecte par dosage des résidus après dépose du produit sur un support de nature variée (métal, verre, sol…). L’évolution de la recherche a conduit à des modèles expérimentaux permettant l’étude du rôle des phénomènes élémentaires qui interviennent (adsorption/désorption, fugacité, partage sol-eau-air, diffusion moléculaire, convection…) et des facteurs qui les affectent (tension de vapeur, propriétés adsorbantes du sol, état d’humidité, température, circulation de l’air…), ainsi qu’à des mesures de la volatilisation dans des conditions hh naturelles ii qui intègrent l’action de l’ensemble de ces paramètres. En raison des méthodologies très critiquables employées et des résultats contradictoires obtenus, cette voie de dispersion n’a pas retenu une attention particulière.
La dérive est le transport dans l’air, pendant la pulvérisation, de gouttelettes ou de vapeurs de pesticides hors de la zone ciblée. Cette partie des produits qui n’atteint pas les surfaces traitées se disperse dans la direction du vent et elle dépend de plusieurs facteurs, dont les conditions météorologiques et le type d’équipement utilisé pour la pulvérisation. Les décisions prises pour réaliser un traitement dans de bonnes conditions sont influencées par les conditions climatiques. Parmi ces facteurs, on cite principalement la température, le vent, l’humidité, la stabilité de l’air, la pluie et la rosée. En général, il est déconseillé de traiter lorsque la température est très élevée, si le vent dépasse une vitesse de 4 à 5 m/s ou au moment de la pluie puisque les feuilles sont lessivées et une partie des produits est éliminée par égouttage.
Le type des pulvérisateurs ainsi que les réglages des orientations des buses sont aussi importants, ils peuvent permettre d’éviter des pertes conséquentes. Des études expérimentales menées au sein du CEMAGREF dans le cadre du projet AWARE ont montré que les pertes des pesticides s’étalent de 10-20% pour un appareil bien réglé à 40% pour un appareil mal réglé.
La dérive varie également en fonction des propriétés physiques des bouillies appliquées, à titre d’exemple, une bouillie en phase aqueuse est plus sensible à l’évaporation qu’une bouillie en phase huileuse. Il est à noter que, dans ce travail de thèse, l’objectif est de tendre à limiter la dérive de pesticides pendant l’application en étudiant les caractéristiques initiales des gouttes pulvérisées.
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Table des matières
I Introduction générale
I.1 Problématique
I.1.1 Pesticides et environnement
I.1.2 Volatilisation et dérive
I.1.2.1 Volatilisation
I.1.2.2 Dérive
I.1.3 Dispersion des gouttelettes de pesticides pendant la pulvérisation
I.2 Objectif de l’étude
II Synthèse bibliographique
II.1 Atomisation
II.2 Caractéristiques influençant l’atomisation
II.3 Caractéristiques de la buse à swirl
II.3.1 Canaux tangentiels
II.3.2 Chambre à swirl
II.3.3 Orifice de sortie
II.3.4 Nombre de swirl
II.4 Caractéristiques des sprays produits
II.4.1 Nappe conique creuse et noyau d’air près de l’axe du spray
II.4.2 Effets de la pression d’injection sur le spray produit
II.5 Modélisation Lagrangienne
II.5.1 Modèle T.A.B
II.5.2 Modèle WAVE
II.5.3 Cinématique des gouttes et interaction goutte/goutte
II.6 Modélisation Eulérienne
II.6.1 Modèle de Vallet et Borghi
II.6.2 Méthodes de suivi d’interfaces
II.6.2.1 Méthode VOF
II.6.2.2 Méthode Level-set
II.6.3 Modèles à deux fluides
II.7 Conclusion
III Conclusion générale
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