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Le pulvérisateur, un concentré de technologies au service d’un travail précis,

efficace et sûr

Les pulvérisateurs ont connu, en l’espace de quelques années,

de multiples avancées visant à les rendre plus précis, plus res-pectueux de l’environnement et plus sûrs pour l’utilisateur. On

a ainsi vu apparaître le guidage GPS, la sélection automatique

de buses, les buses à pulsation, la pulvérisation ciblée, la compensation de variation des vitesses… Ces fonctionnalités, seules ou en combinaison, concourent aussi à accroître la productivité de ces engins. Et d’autres devraient encore voir le jour, vu la pression croissante pesant sur les travaux de pulvérisation.

Temps de lecture : 16 min

Le domaine du matériel de pulvérisation connaît ces dernières années une évolution particulièrement marquée et rapide visant un but premier : maîtriser la précision d’application des produits. Rencontrer cet objectif induit par nature une meilleure efficacité des traitements entrepris, une économie de produits et un plus grand respect de l’environnement.

Le deuxième axe de développement des technologies vise à accroître la vitesse de travail des pulvérisateurs de manière à augmenter la productivité de ces appareils d’une part et, d’autre part, à pouvoir profiter de chaque fenêtre de conditions optimales d’application.

À l’heure où des zones tampons sont définies dans le cadre de la préservation des eaux de surface ou encore où des débats sociétaux apparaissent en Belgique et dans les pays voisins quant aux pulvérisations à proximité de zones bâties, les innovations techniques dont bénéficient les pulvérisateurs sont également susceptibles d’entrer en ligne de compte dans la réponse globale à apporter à ces problématiques.

Pour aborder les récentes nouveautés du secteur, nous nous sommes rendus chez un constructeur belge de pulvérisateurs bien connu, Delvano, au siège duquel nous avons pu rencontrer MM. Carlos Vanlerberghe, CEO, Gaby Deconinck, directeur commercial, et Dieter Vande Ginste, développeur.

Le GPS, un premier pas vers davantage de précision

Comme le signale d’emblée M. Vande Ginste, l’une des avancées majeures par le passé fut, sans conteste, l’adoption du guidage par GPS. D’abord manuel, il est disponible depuis plusieurs années en version entièrement automatique. Il a permis un premier pas vers davantage de précision en faisant emprunter au pulvérisateur des trajectoires parfaitement parallèles d’un passage à l’autre. Cette précision d’application s’est encore améliorée lorsque le GPS a été employé dans le cadre de la coupure automatique des tronçons, permettant de réduire les manques et chevauchements.

Aujourd’hui, les technologies de positionnement par satellites, notamment grâce au RTK, atteignent un niveau de précision inégalé au niveau du guidage. « En ce qui concerne la coupure de sections, elle a accusé un certain retard en termes de performances. En effet, il s’est agi longtemps d’ouvrir ou fermer l’accès du produit à des portions complètes de la rampe, comprenant chacune plusieurs buses. Le développement des nouveaux matériels permet à présent la coupure buse par buse, qui minimise bien entendu encore davantage les recouvrements et manques », souligne-t-il.

Pour procurer à ces systèmes un maximum de réactivité, les circuits des pulvérisateurs se sont vus dotés d’une circulation continue. Grâce à cela, la bouillie est directement disponible à la buse, à la pression de travail. Dès lors, la pulvérisation débute instantanément dès l’accès à la buse ouvert. L’activation ou la désactivation de la pulvérisation jet par jet est permise par l’utilisation de nouvelles générations de porte-buses à commande électrique individuelle. Chaque buse est donc activable indépendamment de ses voisines.

Conserver la taille des gouttelettes, qu’importe la vitesse

« Ces dernières années, des avancées intéressantes relatives à l’augmentation de la vitesse de travail se sont produites de part la mise au point des dispositifs de sélection automatique de buses ou le recours à des buses à pulsation », poursuit-il. Avec des buses conventionnelles et un dispositif DPA (débit proportionnel à la vitesse d’avancement) permettant de réguler le débit en fonction des variations de vitesse de pulvérisation qui équipe bon nombre d’appareils, les variations de vitesse doivent rester mesurées et limitées.

En effet, avec un système DPA, chaque changement de débit est accompagné d’une variation de pression, et donc d’une modification de la taille des gouttelettes. Si la variation de vitesse est trop importante, il en résulte alors une formation de gouttelettes soit trop fines, soit trop grosses, et une qualité de pulvérisation altérée.

Deux réponses ont été adoptées dernièrement sur le marché par plusieurs constructeurs permettant de s’affranchir de cette contrainte en garantissant la conservation de la taille des gouttelettes optimale, quelle que soit la vitesse d’avancement.

Sélection automatique des buses

La première de ces solutions est le dispositif de sélection automatique de la (des) buse(s). Avec ce dernier, le traditionnel porte-buses à rotation manuelle est remplacé par un porte-buses sur lequel les différentes buses sont directement présentées en position de travail. Ces buses sont conventionnelles ; autrement dit, le bon fonctionnement de chacune d’elles se caractérise par une plage de pression de travail optimale. En dehors de cette gamme de pression, la taille des gouttelettes produites n’est plus adéquate.

L’unité centrale électronique va sélectionner la buse ou la combinaison de buses idéale de manière automatique pour fournir la taille de gouttelettes souhaitée, et cela en fonction de la vitesse d’avancement, de la dose demandée et de la pression de travail. « Chez Delvano, nous proposons un tel système, appelé Autoselect », intervient M. Deconinck. « Deux variantes sont disponibles : l’une avec deux buses et affichant trois possibilités de combinaisons, l’autre à quatre jets procurant alors à l’ordinateur le choix entre quinze combinaisons différentes de façon à s’adapter à un maximum de situations ».

Buses à pulsation

La seconde solution permettant de s’affranchir de la problématique de la variation de la taille des gouttes en fonction des variations de vitesse réside dans l’emploi de buses à pulsation, également appelées buses PWM (pulse width modulation). « L’introduction de cette technologie est un énorme pas en avant dans le domaine de la pulvérisation », commente M. Vande Ginste. « À notre niveau, la demande de notre clientèle pour ce type d’équipement est réellement apparue il y a deux ans. Nous avons développé notre propre système de pulvérisation ayant recours aux buses à pulsation, à savoir le dispositif Dynamic-Pulse-Spraying ».

C’est le porte-buses, point d’accès du produit à la buse, qui va être activé individuellement grâce à des pulsations générées par un solénoïde. Dans le cas du système Dynamic-Pulse-Spraying de Delvano, un module d’alimentation électrique équipe chaque tronçon de la rampe pour fournir la tension requise à des modules de contrôle opérant chacun sur quatre buses. Chaque jet dispose de sa propre commande électrique. Ce système fonctionne selon une fréquence de 20 Hz. Cela signifie que chaque buse s’ouvre vingt fois par seconde.

Concrètement, la pression de travail reste en permanence constante dans les circuits de la rampe ; en conséquence, la taille des gouttelettes demeure aussi en permanence inchangée. Seul le débit est modifié en fonction de la vitesse d’avancement. Pour ce faire, le système régule la durée d’ouverture de la buse à chaque micropulsation.

« Les retours des clients ayant équipé leur machine de cette technologie sont unanimement favorables car elle leur permet d’adopter des vitesses parfois très différentes d’un champ à l’autre, voire aussi à l’intérieur d’une même parcelle, en étant libéré de toute contrainte. Il leur suffit simplement de choisir la buse indiquée pour la pression utilisée et d’encoder sur la console tactile le volume hectare et la taille de gouttelettes souhaités avant de débuter le travail », souligne-t-il.

Si l’effet de vague, dû à l’alternance des ouvertures et fermetures du jet induisant une pulvérisation discontinue à l’échelle de la buse, est parfois évoqué comme point négatif des buses PWM, M. Vande Ginste a plutôt tendance à relativiser : « Il faut comprendre que le fonctionnement des buses est alterné sur toute la longueur de la rampe. Cela veut donc dire que, pendant qu’une buse est fermée entre deux micropulsations, ses deux voisines sont ouvertes. Dès lors, vu la fréquence d’ouverture de vingt fois par seconde et vu le recouvrement des jets voisins, cet effet de vague est pour ainsi dire imperceptible, voire inexistant, dans la pratique ».

Buses à injection d’air

Outre ces buses PWM et les systèmes de sélection automatique de buses, d’autres dispositifs sont commercialisés par certains constructeurs pour accroître la maîtrise de la taille des gouttelettes à partir d’un pulvérisateur conventionnel, comme le signale M. Deconinck : « Nous proposons par exemple le système Airtec sur nos pulvérisateurs. Un porte-buses standard, de type pentajet, est muni d’une buse Airtec au niveau de laquelle un débit d’air dosé est injecté en même temps que la bouillie. »

« En incorporant une juste proportion d’air dans la gouttelette, ce système permet de conserver une taille de gouttelette constante ou, le cas échéant, de modifier volontairement cette taille. Le débit d’air est assuré par un compresseur monté sur le pulvérisateur et un circuit pneumatique spécifique sur les rampes. La tâche de l’opérateur se limite à encoder la taille de gouttes souhaitée ».

Des données enregistrées, pour faciliter le travail

Les appareils modernes de pulvérisation sont à même d’échanger et traiter de multiples données relatives aux traitements réalisés ou à effectuer. Ils peuvent donc parfaitement s’intégrer au processus de smart-farming mis en place dans une exploitation.

À titre d’exemple, il est possible, avec certains pulvérisateurs, de transférer les données et consignes encodées par le chauffeur sur la console de la machine directement vers un programme de gestion de l’exploitation installé sur un PC. Ce transfert, peut, en fonction des options choisies, s’effectuer par clé USB ou via des ondes (Wi-Fi, 4G…). Ainsi, les informations pertinentes peuvent automatiquement être enregistrées pour chaque traitement.

Certains de ces programmes d’aide à la gestion des cultures permettent ainsi de constituer facilement le registre d’utilisation des produits phytosanitaires et de gérer les travaux sur les parcelles, en incluant notamment l’historique de ces dernières. Les programmes les plus évolués permettent d’y laisser accès à certains tiers intéressés. Ainsi, par exemple, un entrepreneur peut laisser un accès à ses clients aux données de leurs propres parcelles. Ils sont de la sorte informés des travaux effectués dans leurs champs et le processus de facturation est facilité pour l’entrepreneur.

Une autre fonction intelligente de ces applications est d’avertir le cas échéant l’opérateur du fait que le produit qu’il compte utiliser n’est plus autorisé ou que la dose envisagée dépasse la dose maximale admise.

Une dose idéale, zone par zone, même en virage

Dans le domaine de l’agriculture de précision, des cartes de préconisation, appelées aussi cartes de modulation de doses, générées par des programmes informatiques spécifiques peuvent être téléchargées dans l’ordinateur du pulvérisateur, via les mêmes voies de transfert.

Ces cartes permettent d’appliquer des doses différentes selon l’endroit dans la parcelle où se trouve le pulvérisateur en fonction d’hétérogénéités observées préalablement dans celle-ci (par l’intermédiaire de cartes de rendement à la récolte, de mesures de biomasse réalisées par des capteurs embarqués, des drones ou encore des satellites…). De cette manière, chaque point du champ reçoit la dose optimale de produit.

L’adaptation de ce dosage se faisait, il y a peu, à l’échelle de la largeur de la rampe, voire d’une section. « Mais l’utilisation de buses à pulsation a changé la donne également à ce niveau », précise M. Vande Ginste. « Chacune d’elles pouvant réguler son propre débit, il devient possible de moduler la dose buse par buse. »

Cette caractéristique est aussi mise à profit pour une autre application : la compensation des accélérations et décélérations de la rampe dans les virages et en cas de fouettement. Il est en effet aisé de comprendre que, dans une courbe, la partie de la rampe qui se trouve du côté intérieur du virage voit sa vitesse diminuer, alors que la vitesse de la partie opposée de la rampe augmente. Classiquement, cela se traduit par un surdosage dans la partie intérieure du virage et un sous-dosage du côté extérieur.

Grâce au recours aux buses PWM et à l’intégration de deux gyroscopes au niveau de la rampe, il est possible de compenser ces variations de vitesse, et cela buse par buse. Chaque buse étant commandée individuellement, chacune d’elles débite une quantité différente de liquide de manière à ce que le volume hectare soit respecté partout, comme si le pulvérisateur évoluait en ligne droite.

Contrôler et maintenir la stabilité de la rampe…

Les vitesses de travail et largeurs de rampe ne cessant de croître, il est primordial d’assurer la plus grande stabilité à la rampe pour garantir l’uniformité et la qualité de la pulvérisation. À cet égard, la conception du châssis, du système de suspension et de la rampe sont évidemment fondamentaux mais il existe aussi sur le marché des dispositifs électroniques de contrôle et de maintien de la stabilité de la rampe.

Faisant appel à des capteurs à ultrasons placés sur la rampe et mesurant la distance de celle-ci avec le sol, ces systèmes maintiennent le parallélisme de la rampe avec le sol ou la culture en actionnant instantanément un système hydraulique modifiant la position de la rampe. Généralement au nombre de deux lorsqu’ils participent au contrôle de la hauteur de rampe et du dévers, les capteurs à ultrasons peuvent être plus nombreux quand la rampe possède des géométries variables.

Différents modes d’utilisation de ce système peuvent souvent être choisis, selon par exemple que l’appareil circule sur un sol nu ou couvert, de façon à ce que les mesures des capteurs soient les plus représentatives de la situation rencontrée. Ces systèmes peuvent être combinés à une fonction de montée/descente automatique de la rampe en bout de ligne et une mise à niveau automatique de la géométrie variable.

… tout en réduisant la dérive

Une autre problématique inhérente à la pulvérisation est la dérive des gouttelettes de produit. Différentes solutions sont étudiées et proposées par les constructeurs à ce propos, comme en témoigne M. Deconinck : « Outre le système Airtec mentionné précédemment, nous pouvons présenter différentes alternatives à nos clients. »

« Ainsi, nous avons développé le système Bi-Air, consistant en un tunnel en toile positionné à l’intérieur de la structure de la rampe. Ce manchon est parcouru par un courant d’air produit par deux compresseurs et partagé uniformément sur toute la largeur de la rampe. Il se crée ainsi un mur d’air poussant les gouttelettes vers la végétation et les protégeant du vent et des turbulences extérieures, limitant dès lors fortement les risques de dérive. Le débit d’air peut être ajusté en fonction des besoins. Ce système se montre très efficace et ouvre de nouvelles opportunités de traitements. »

À la demande de clients néerlandais, les pulvérisateurs Delvano peuvent être équipés du système WingSprayer. Il s’agit de déflecteurs en forme d’ailes placés sous les rampes. Les buses sont situées derrière ceux-ci, en position très basse. Ces ailes exploitent le courant d’air descendant, appelé downforce, induit par le déplacement du pulvérisateur pour ouvrir la culture et diriger les fines gouttelettes immédiatement en profondeur au sein de la végétation.

D’autres innovations, moins communes encore, commencent à équiper certains pulvérisateurs, à l’instar du concept irlandais MagGrow. Celui-ci repose sur l’utilisation d’aimants conférant une charge électromagnétique aux gouttelettes de produit de manière à ce qu’elles soient littéralement attirées par les végétaux et s’y fixent lors de leur dépôt sur la surface végétale.

D’après son concepteur, cette technologie offre une meilleure couverture du produit sur sa cible, tant sur la face supérieure que sur la face inférieure des feuilles, autorise dès lors des doses plus faibles et réduit la dérive. « Depuis peu, les machines Delvano peuvent être équipées de ce dispositif », poursuit M. Deconick. « Nous comptons à ce jour deux appareils qui en sont munis dans notre clientèle ».

La pulvérisation ciblée, surtout pour le désherbage

Les constructeurs travaillent également sur le développement de la pulvérisation ciblée, surtout pour les traitements de désherbage. Le but est, ici, de ne pulvériser que là où cela s’avère nécessaire, plutôt que de traiter l’ensemble de la surface du champ. Le principe consiste donc, grâce à l’utilisation de capteurs capables de reconnaître les plantes et à repérer les cibles, à ne libérer le produit qu’au-dessus de celles-ci. Ceci n’est possible évidemment qu’avec des porte-buses à commande individuelle.

Un constructeur a présenté un tel système fonctionnel, permettant de traiter de manière localisée des taches d’adventices sur un sol nu, les capteurs identifiant la présence de chlorophylle. « Au début des années 2000, nous avions collaboré avec l’Université de Louvain pour étudier et développer des systèmes d’analyses d’images capables d’identifier, au sein d’une culture en place, les principales espèces d’adventices. Les résultats s’étaient révélés plutôt favorables en ce qui concerne l’identification des cibles mais le délai de traitement des images était trop long », intervient M. Vanlerberghe.

Vu les avancées dans le secteur et l’évolution générale des technologies, il est permis de penser qu’une telle option pourrait être mise au point et commercialisée par l’un ou l’autre constructeur dans les années à venir.

L’injection directe : mélanger eau et produit hors de la cuve

Enfin, l’injection directe fait l’objet de l’attention de quelques constructeurs. Dans ce cas, la cuve principale de l’appareil est remplie uniquement d’eau. Le produit phytopharmaceutique est, quant à lui, versé dans un réservoir secondaire. Lors de la pulvérisation, le produit est injecté et mélangé à l’eau après que celle-ci ait quitté la cuve. Cela permet de garder la cuve principale indemne de produit, et donc de réduire les volumes de rinçage.

Par ailleurs, l’injection directe ouvre la porte à des traitements mettant en œuvre plusieurs produits. En toile de fond se glisse la perspective de voir le pulvérisateur choisir lui-même instantanément la substance active à employer en fonction de la cible détectée par des capteurs. Si cet objectif n’est pas encore atteint à ce jour, il existe un dispositif doté de six réservoirs secondaires (et six pompes secondaires) permettant au chauffeur de choisir lui-même en cours de travail le produit à pulvériser.

Cette technique semble prometteuse mais M. Vanlerberghe souhaite attirer toutefois l’attention des utilisateurs : « Il faut nettoyer très consciencieusement les réservoirs secondaires et les circuits empruntés par les produits, au risque d’assister à des catastrophes lors du traitement suivant si ce nettoyage a été mal réalisé ».

Le constructeur belge dispose dans son catalogue d’un système d’injection directe, baptisé AddFlow. Le pulvérisateur est dans ce cas une machine conventionnelle, dont la cuve principale est remplie de la bouillie (mélange d’eau et de produit(s)), mais dotée d’un réservoir et d’une pompe secondaires pouvant accueillir un produit supplémentaire. « Certains entrepreneurs agricoles apprécient cette option car elle leur permet de réaliser un traitement de base qu’ils peuvent compléter par un autre produit à la demande, là où cela se révèle nécessaire, et cela sans avoir à refaire un mélange complet dans la cuve principale », ajoute-t-il.

Un outil qui évoluera encore

Et que pense M. Vanlerberghe de l’avenir du matériel de pulvérisation ? « Pour répondre à cette question, il est utile de s’arrêter un instant sur quelques observations relatives aux travaux de pulvérisation. Nous sommes dans une période où la pulvérisation est décriée et où les réglementations se montrent plus strictes. Il faut aussi observer que les parasites et maladies phytosanitaires sont bien présents et que leur pression ne diminue pas. Au contraire, ils risquent même d’être plus nombreux, eu égard au réchauffement climatique et au développement des transports internationaux. Dans les faits, nous constatons également que les heures prestées annuellement par un pulvérisateur rapportées à l’hectare ne diminuent pas et ont même tendance à augmenter. L’explication réside probablement dans le fait que les alternatives à des produits n’étant plus autorisés se révèlent peut-être moins efficaces, ce qui requiert alors davantage de passages.

« Face à ces différentes constatations, le machinisme a de grands défis à relever pour concilier ces éléments. Cela explique l’émulation actuelle dans le secteur. Selon moi, dans les années à venir, les buses PWM et la coupure jet par jet vont se généraliser, de même que les techniques anti-dérive, car cela concourt à une meilleure régularité et à une réduction des doses. D’autres améliorations surviendront aussi probablement sur les équipements d’incorporation de produits et sur le nettoyage automatique des machines. Enfin, une nouvelle réglementation entrera prochainement en vigueur concernant les cabines des engins moteurs couplés aux pulvérisateurs dans le but d’offrir encore plus de protection à l’opérateur. De notre côté, nous avons pris les devants : les automoteurs Delvano sont d’ores et déjà dotés d’une cabine de Catégorie 4 caractérisée par une surpression et quatre filtres au charbon ».

N.H.

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