Faisabilité et intérêts d’un chauffage par micro-ondes pour désinsectiser des céréales stockées – GRANIonde

Axe 1 : Démontrer la faisabilité de la lutte électromagnétique en environnement réel en intégrant l’équipement à micro-ondes du fabricant SAIREM dans un silo représentatif des silos à céréales, sur la plateforme expérimentale Métiers du Grain d’ARVALIS. Le circuit de manutention des grains a été adapté pour pouvoir accueillir une colonne à micro-ondes et son générateur pour réaliser un traitement sur flux continu de grains, transilé depuis une cellule de stockage vers une autre, comme cela serait fait chez un organisme stockeur.

Axe 2 : Produire des résultats satisfaisants de désinsectisation sur la principale espèce d’insectes ravageurs rencontrée au stockage, le charançon du riz. Plusieurs températures cibles et cinétiques de montée en température ont été testées de manière à trouver les réglages les plus pertinents pour obtenir une désinsectisation totale tout en optimisant le débit de grain et en minimisant les impacts sur la qualité des graines chauffées.

Axe 3 : Caractériser l’évolution de la qualité des graines pour les divers débouchés possibles en fonction du traitement appliqué. Le traitement doit préserver les qualités des céréales traitées aussi bien pour l’alimentation humaine (meunerie, panification), que pour l’alimentation animale (digestibilité des protéines) et enfin la vigueur germinative des semences. Autrement, l’utilisation d’un tel levier de lutte serait restreinte et réservée à certains débouchés.

Axe 4 : Evaluer le coût économique d’un tel traitement, les éventuelles contraintes industrielles pour son appropriation et les bénéfices/impacts environnementaux. La consommation énergétique engendrée par ce traitement a été mesurée et le coût comparé à celui d’un chauffage des graines via un séchoir à gaz. De même, une estimation de la quantité de gaz à effet de serre a été estimée et comparée entre ces deux méthodes de thermo-désinsectisation. Enfin, les contraintes règlementaires inhérentes à l’installation et l’utilisation des micro-ondes dans les silos, potentiels freins à leur utilisation ont été étudiés, grâce à l’implication d’organismes stockeurs, utilisateurs potentiels de cette solution de lutte, et à l'expertise d'un organisme spécialisé dans les études de dangers associés à l'utilisation d'équipements industriels, au silo.

A mi-parcours du projet, les résultats obtenus confirment l'intérêt des micro-ondes pour éliminer les insectes des grains, puisqu'une éradication totale des populations de charançons du riz aux différents stades de développement a été observée, en chauffant les grains à 70°C à un débit de 1,4 ou 2,1 t/h.

Le suivi des caractéristiques des blés avant et après chauffage a montré une préservation de la qualité pour les divers débouchés de l'alimentation humaine et animale. En effet, aucune variation significative n'a été constatée sur les paramètres physiques étudiés (teneur en protéines, caractéristiques rhéologiques de la pâte), exceptés une baisse de poids spécifique (-0,4 à -0,6 kg/hl) et de teneur en eau des grains (-0,3 à -0,6%). Aucun impact sur la panification n'a pu être démontré. L'énergie germinative des blés chauffés, déterminée à 120h (comme dans les contrats brassicoles) est préservée, même à la température testée la plus haute (80°C).

Les expérimentations de croissance réalisées sur jeunes poulets ont révélé un léger effet sur le gain de poids des animaux (-1% sur l'indice de consommation et -17g sur le poids vifs à 21 jours). Des analyses de digestibilité in vitro pourront compléter ces premières observations.

Le chauffage des graines sur le dispositif pilote a engendré un coût de 7 à 8€/t pour atteindre la température cible de 70°C dans les blés, aux débits étudiés (1,4 et 2,1 t/h). C'est une économie de 2 à 3 €/t par rapport à la thermo-désinsectisation en séchoir.

Cette première série d'expérimentations valide la faisabilité de la méthode sur un dispositif pilote représentatif des installations réelles au silo. L'étude de dangers effectuée a montré que certaines caractéristiques et adaptations déjà apportées à la machine à micro-ondes industrielle permettent d'éviter les risques d'incendie et d'explosion propres au silo (températures de chauffage cibles, tube confiné, flux gravitaire, capteurs de sécurité sur le générateur et la colonne d'application, protections ATEX).

Les résultats obtenus sur blé tendre ont permis de trouver les caractéristiques de traitement optimales pour obtenir une désinsectisation satisfaisante tout en limitant les impacts potentiels sur la qualité des graines pour les divers débouchés auxquelles elles sont destinées. Des études complémentaires sont actuellement menées sur l'orge, céréale qui alimente la filière brassicole et pour laquelle la préservation de l'énergie germinative à l'issue du chauffage est primordiale. Le comportement de cette céréale face à l'exposition aux micro-ondes pourrait être différente par rapport à celui du blé tendre.

Un volet d'étude sur la conservation des graines après chauffage aux micro-ondes sans refroidissement immédiat est également en cours pour fournir des références aux stockeurs en termes de délai maximal d'attente avant la ventilation des lots thermo-désinsectisés (pour la logistique de ces lots).

Le chauffage par micro-ondes est un procédé physique présentant divers avantages pour la désinsectisation des céréales stockées (blé tendre, blé dur, orge, avoine, maïs, sorgho, triticale…). Cette technique permet des montées en température en quelques secondes et un transfert d’énergie quasi-instantané. Dans un contexte de réduction des utilisations de produits phytopharmaceutiques, les micro-ondes constituent un levier alternatif de lutte pour maitriser les infestations au silo. Les stockeurs sont demandeurs de moyens de lutte curative sans résidus, notamment contre le charançon du riz (Sitophilus oryzae), espèce à formes cachées fréquemment détectée dans les silos français. La sensibilité à la chaleur des principaux insectes ravageurs des grains est bien documentée : décroissance des populations à partir de 35°C et mortalité dès 45°C. Les micro-ondes permettraient d’atteindre la même efficacité que le chauffage classique en séchoir, plus rapidement et avec un impact moindre sur la qualité des graines chauffées et sur leur teneur en eau. Si l’efficacité des micro-ondes a déjà été démontrée dans la littérature et par des essais au laboratoire menés par SAIREM et ARVALIS, il n’existe pas de résultats disponibles sur l’intégration dans un contexte réel de terrain du matériel de traitement par micro-ondes. L’impact du traitement sur les graines chauffées mérite d’être caractérisé en fonction des divers débouchés (brasserie, panification et alimentation animale).

Ce projet vise à intégrer une colonne à micro-ondes développée par SAIREM, dans un environnement représentatif de celui des organismes stockeurs, sur la plateforme de stockage d’ARVALIS. Des désinsectisations sur céréales seront menées afin d’acquérir les données technico-économiques pour démontrer la faisabilité et l’intérêt de ce levier alternatif de lutte. Les contraintes industrielles du silo seront prises en compte pour faciliter l’adoption de cet équipement par les utilisateurs ciblés.

La désinsectisation électromagnétique concerne les agriculteurs, organismes collecteurs (coopératives, négoces) et industriels (meuniers) pour sécuriser leurs stocks et éviter les réfactions, retours de marchandises ou pertes. Cet investissement matériel permettra de sécuriser leur marge. Des stockeurs seront mobilisés en tant qu’experts, pour répondre à leurs attentes vis à vis de cette solution innovante.

Le chauffage par micro-ondes constitue un levier alternatif aux insecticides de contact au stockage, ce secteur étant le premier gisement d’économie possible de produits phytosanitaires pour le blé tendre. Cette méthode curative sans résidus offre une solution complémentaire aux méthodes prophylactiques déjà mises en œuvre contre les insectes (ventilation et nettoyage des grains), et s’inscrit dans un itinéraire intégré avec une utilisation ciblée sur les stocks infestés d’après la surveillance in situ. Cette solution contribue à préserver la santé des consommateurs comme des applicateurs. Elle est aussi en adéquation avec l’enjeu de réduction de l’utilisation de l’énergie fossile, puisqu’elle utilise de l’énergie électrique et requiert des durées d’exposition plus courtes qu’un chauffage en séchoir. Le coût énergétique de fonctionnement de la machine et son impact environnemental seront évalués au cours du projet, mais sont a priori plus faibles que ceux associés à un chauffage conventionnel (-3,5 €/t).

ARVALIS est un institut technique qui possède l’expertise, la rigueur et les moyens humains pour mener des essais de conservation des grains, sur sa plateforme de stockage pilote à Boigneville. SAIREM est une PME spécialiste et fabricant d’agroéquipements, qui apporte en complément l’expertise sur les procédés micro-ondes industriels. Ces partenaires ont déjà mené des essais au laboratoire dont les résultats motivent la poursuite des travaux sur la désinsectisation des céréales stockées.