Nano et Agriculture

Par l'équipe Avicenn - Dernière modification mars 2020

Ce dossier synthétique a vocation à être complété et mis à jour avec l'aide des adhérents et veilleurs de l'Avicenn. Vous pouvez vous aussi contribuer à l'améliorer en nous envoyant vos remarques à l'adresse redaction(at)veillenanos.fr.

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Sommaire de cette synthèse du dossier complet

• Les "promesses" des nanos en matière d'agriculture
  
• Quelles applications nano déjà sur le marché ?
  
• Une porte d'entrée fortuite des nanos sur les sols agricoles : l'épandage des boues des stations d'épuration
  
• Quelle information des agriculteurs et quels impacts sur leur santé ?
  
• Quels impacts environnementaux ?
  
• Beaucoup de questions encore sans réponse
  
• Pour aller plus loin
  

Les "promesses" des nanos en matière d'agriculture

De nombreuses promesses entourent les nanomatériaux dans les produits phytosanitaires. Schématiquement, on peut distinguer plusieurs types de bénéfices recherchés pour les engrais et les pesticides:

• limiter la quantité de matière active utilisée, grâce à une matière active dont l'efficacité est accrue par un ratio surface / volume plus élevé à l'échelle nanométrique
• déclencher des mécanismes d'autodéfense de certains végétaux contre des maladies (produits "éliciteurs")
• favoriser la biodisponibilité de la matière active :
  • grâce à sa taille nanométrique, la matière active est plus facilement absorbée par les plantes
  • ou grâce à une nano-encapsulation qui permet une libération de la matière active plus lente et plus étalée dans le temps ("effet retard")
• éviter le lessivage par la pluie ou la dégradation par la lumière, grâce à l'encapsulation de la matière active

Un autre volet d'applications des nanotechnologies concerne l'agriculture dite "de précision", grâce aux nanocapteurs pour optimiser les conditions de culture.

• en 2011 au Canada, la promesse reste floue sur une poussière intelligente conçue avec des nanocapteurs pour assure un meilleur contrôle de l'humidité, de la température, des conditions de sol, de la localisation de zones d'infestation par des ravageurs (En savoir +)
• une équipe française en charge de ces sujets : Agrotic
• aux USA, une expérimentation de l’implantation de nanocapteurs à l’intérieur même d’un végétal pour détecter précocement le stress hydrique est signalée en 2018 (en savoir +) et remplacer (?) l'usage actuel de tensiomètres mesurant l'humidité du sol pour déclencher une irrigation.

Enfin, les nanotechnologies pourraient aider à la conception de capteurs plus performants permettant de détecter plus facilement des traces de produits phytosanitaires dans les produits des récoltes¹.

Quelles applications nano déjà sur le marché ?

Dans le secteur agricole comme dans tous les autres, on reste vraiment dans le flou quand il s'agit d'identifier les produits nano-additivés déjà commercialisés : les produits phytosanitaires ne sont soumis à aucun étiquetage [nano]², et les fiches de sécurité ne mentionnent quasiment jamais la présence de nanomatériaux dans les produits.

Grâce à la déclaration obligatoire instituée par la France depuis 2013, on sait néanmoins qu'une partie des quelques 500 000 tonnes de substances nano déclarées chaque année dans le registre R-Nano est utilisée en agriculture, sans plus d'indication sur le volume exact ni sur les propriétés de ces nanomatériaux effectivement utilisés dans le secteur agricole.
Depuis 2014, l'agriculture arrive certes en tête des secteurs d'utilisation déclarés avec environ 10 000 déclarations en 2015 et 2016 (soit environ deux tiers des déclarations enregistrées dans R-Nano) pour plus de 100 déclarants³. Mais cette "première place" ne reflète pas nécessairement un fort tonnage, plutôt la bonne transmission de l'information au sein de la filière agricole et sans doute un nombre plus élevé, dans cette filière, d'intermédiaires entre les fabricants et les utilisateurs professionnels (en l'occurrence, les agriculteurs)⁴.

Dans le bilan 2016, une quarantaine de substances à l'état nanoparticulaires sont listées : alumine, silice, calcium, soufre, dioxyde de titane, cuivre, pigments et divers argiles (kaolin, attapulgite, terre de Fuller, ...).
→ Plutôt que des substances actives, il s'agirait essentiellement d'agents de charge / coformulants (l'ANSES procèdait, courant 2017, à des vérifications sur ce point).

Peu de distributeurs avaient connaissance de la présence de ces nanomatériaux dans les produits phytosanitaires avant 2013 : c'est seulement avec la mise en place de la déclaration obligatoire qu'ils en ont progressivement découvert l'existence.
Si les fabricants étaient plus transparents, les choses seraient moins compliquées. Mais ils ne veulent pas communiquer et refusent même de répondre aux demandes d'informations sur leurs nanomatériaux formulées par l'agence européenne des produits chimiques (ECHA).

En 2014, Avicenn a néanmoins pu identifier une quarantaine de produits vendus en agriculture ayant été déclarés au registre R-nano par une demi-douzaine d'entreprises... sans que l'on puisse avoir davantage d'informations : les entreprises ne fournissent en effet aucune information sur les nanomatériaux qu'elles utilisent, ni dans les fiches de sécurité des produits concernés (fiches qui ont pourtant été mises à jour après la mise en place de R-nano), ni sur leurs sites ni sur le site de l'Union des industries de la protection des plantes (UIPP) : info-pesticides.org.

L'effet retard (recherché au champ) est ainsi également très sensible... dans l'information ! L'Union des industries chimiques (UIC) et le Medef, soutenus par la Fédération du négoce agricole (FNA), Coop de France et l'UIPP demandent même depuis 2015 à exonérer les distributeurs de remplir la déclaration obligatoire, ce qui ne ferait qu'accroître le déficit d'information déjà trop important aujourd'hui.
A l'inverse, Avicenn a fait des propositions qui aideraient à renforcer les efforts de vigilance collective⁵.

Quel impact sur les sols agricoles où sont épandues les boues des stations d'épuration ?

Il existe également une autre voie d'entrée, non intentionnelle cette fois, de nanomatériaux dans les sols agricoles : l'épandage de boues de station d'épuration, qui contiennent des nanomatériaux (filtrés lors de l'épuration). Or, si certains contaminants font l'objet de contrôle, il n'y a aujourd'hui aucune obligation de suivi des nanomatériaux ou de leurs résidus dans les sols et les cultures...
Des études montrent pourtant que le nanoargent qui se retrouve dans les boues d'épuration produit des effets toxiques sur les vers de terre ou les microorganismes du sol essentiels au cycle naturel de l'azote .
En France, des chercheurs français de l'ISTERRE ont constaté des modifications de l'activité enzymatique de sols cultivés après épandage de boues de stations d'épuration contaminées, même à faible doses, par des nanoparticules d'argent.
Fin 2015, l'OCDE a publié un rapport qui juge "alarmant" l'épandage agricole des boues d'épuration des eaux usées, eu égard aux risques liés à la présence des nanomatériaux dans ces boues.

→ Se référer à notre fiche Nanos et stations d'épuration, veillenanos.fr pour plus de précisions.

Combien d'années seront nécessaires avant une réaction à la hauteur des enjeux ? Faut-il laisser faire le développement des usages de masse ou bien tirer les enseignements d'expériences similaires (nitrates, etc.) ?

Quelle information des agriculteurs et quels impacts sur leur santé ?

De manière générale, les agriculteurs sont très peu informés sur les utilisations et les risques des nanomatériaux et les nanotechnologies⁶.

Si les fabricants informent désormais les réseaux de distribution sur la nécessité de remplir la déclaration R-nano comme la loi les y oblige, ils sont beaucoup plus avares d'informations en ce qui concerne "ce qui est nano" dans les pesticides et engrais qu'ils proposent ainsi que sur les questions liées à la présence de ces nanomatériaux dans leurs produits.

C'est pourquoi l'association Avicenn milite pour davantage de transparence sur les recherches, l'utilisation, la commercialisation et les impacts des nanomatériaux, notamment en agriculture. Les agriculteurs sont en effet exposés à leur insu aux nanomatériaux contenus dans les mélanges qu'ils manipulent et pulvérisent.
Vu les risques sanitaires associés aux nanomatériaux, il y a lieu de s'inquiéter et de prendre les mesures de prévention et de précaution qui s'imposent. En 2020, des chercheurs ont ainsi mis en garde sur le fait que l'évaluation de l'efficacité des équipements de protection ne prend pas en compte les nanomatériaux et les effets à faible dose.

Les distributeurs sont tenus de transmettre aux agriculteurs le n° de déclaration (cf. Arrêté du 6 août 2012, Art. 3, II) mais il serait nécessaire d'aller plus loin, en imposant le fait qu'ils leur fournissent surtout une information sur la nature des nanomatériaux présents dans leurs produits, les raisons d'être du dispositif R-Nano, les risques associés à ces substances et les mesures de protection adéquates... une information que les fabricants devraient, en amont, être également tenus de fournir.

→ Se référer à notre dossier Nano et Santé au travail.

Quels impacts environnementaux ?

Les nanomatériaux, du fait de leur petite taille, sont très mobiles et peuvent traverser les barrières de protection des cellules végétales et peuvent causer des dommages non négligeables sur la flore et la faune, notamment les micro-organismes de certains sols⁷...
Ils peuvent également remonter la chaîne alimentaire (des chercheurs ont mis en évidence le transfert de nanomatériaux des racines vers les feuilles (de blé ou de colza par exemple) et vers les graines de végétaux (par exemple dans des germes de soja).

Les argiles "nano" sont utilisées pour piéger des molécules de matières actives et provoquer une diffusion lente, ce que l'on nomme "l'effet retard". Si le support est nanostructuré, en interne ou à la surface, la matière active "capturée" ou "encapsulée" l'est donc très probablement elle aussi.

Si la quantité globale de produit actif utilisée est plus faible grâce à un ratio surface / volume plus important à l'échelle nanométrique, faut-il pour autant se réjouir de l'efficacité accrue de plus petites quantités ?
Moins de matière active à l'unité sur une surface traitée peut permettre de diminuer l'indicateur IFT (indice de fréquence de traitement). Mais est-ce que cela limite pour autant les impacts environnementaux ? Les outils existent-ils pour aider les agriculteurs à limiter les erreurs d'épandage ? Les gains recherchés en termes d'économie de matière active seront-ils toujours aussi intéressants comparés au prix des outils de précision dont les agriculteurs devraient s'équiper et aux contraintes induites par leur utilisation ? Le débat est ouvert et les inquiétudes sont légitimes.

→ Se référer à notre dossier Quels devenir et comportement des nanomatériaux manufacturés dans l'environnement ?

Beaucoup de questions encore sans réponse

En définitive, beaucoup de questions restent en effet sans réponse à ce jour :

•  Quel est le volume de nanomatériaux utilisés dans le domaine agricole ?
•  Qu'est-ce qui est "nano" dans les pesticides et engrais ? Est-ce la matière active ? Est-ce un ingrédient dans la formulation ?
•  Pourquoi les fabricants de produits phytosanitaires y ont-ils recours ? Quels sont les bénéfices attendus ?
• Quelle est l'influence de la taille des particules actives sur les propriétés des formulations? C'est annoncé plus précis et mieux ciblé donc plus efficace, mais que se passe-t-il après la délivrance de la substance?
• Quels risques ont été identifiés ? Quelles sont les mesures de précautions prises ? Avec quel degré de fiabilité ?
• Pour qui ? comment ? quand ? où ?
• Y a-t-il des anticipations de seuils d'usages comme pour d'autres produits (cf. par exemple la directive nitrates, la limitation d'utilisation d'herbicides) ?

Une étude publiée en 2018 dans Nature Nanotechnology le confirme : "Actuellement, il n’existe aucune étude scientifique solide qui a analysé l’efficacité des formulations contenant des nanoparticules et leur impact sur l’environnement dans des conditions de plein champ. Ceci constitue une lacune cruciale dans nos connaissances et rend actuellement impossible une évaluation approfondie et globale. Des travaux de recherche supplémentaires à cet effet s’avèrent nécessaires"⁸.

Le développement massif des nanomatériaux, sans autre mesure pour mieux connaître et circonscrire le relargage aujourd'hui anarchique des nanomatériaux, ressemblerait à s'y méprendre à une bombe à retardement... C'est pourquoi les voix s'élèvent depuis une quinzaine d'années pour réclamer une meilleure anticipation et régulation des usages des nanomatériaux. Afin de ne pas renouveler les erreurs du DDT, de l'atrazine ou encore des insecticides "néonicotinoïdes", il est important de mieux connaître les produits utilisés par les agriculteurs afin de pouvoir pronostiquer et minimiser les risques.
Car une solution isolée peut devenir un problème si tous les agriculteurs épandent les mêmes produits au même moment sur un même territoire... l'agriculture a déjà été confrontée à de tels dilemmes et des pratiques de gestion collectives existent, de façon contrainte ou volontaire selon les lieux et les sujets.

Pour aller plus loin

• Voir notre dossier complet ici et notre Bibliographie "Nano et Agricultures"
• Ecouter Camille Larue en podcast sur L'infiniment petit dans l'agriculture, Camille Berjonneau, Pierre Lemos, Université fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, 8 février 2019

Notes et références

1 - Voir par exemple : Nanoparticles Make Pesticide Detection Super Sensitive, Asian Scientist Magazine 5 mars 2018

2 - Le règlement biocides, qui rend obligatoire l'étiquetage [nano], ne s'applique pas aux produits phytosanitaires.

3 - Cf. Éléments issus des déclarations des substances à l'état nanoparticulaire - RAPPORT d'étude, Ministère de l'environnement, novembre 2016

4 - Les distributeurs de la filière agricole sont bien rodés à la transmission des informations, notamment avec la gestion des redevances pollution, via la base nationale de données sur les ventes PhytoData.

5 - Voir :

• concernant l'agriculture : AVICENN, Agriculture et nanomatériaux : comment assurer une meilleure transparence et traçabilité ?, veillenanos.fr, avril 2015
• et plus largement sur le registre R-nano : Quelles améliorations apporter au dispositif R-nano, veillenanos.fr

6 - Ce constat émane des échanges entre Avicenn et divers acteurs de l'agriculture ; il a été dressé également par trois étudiants de l'ISARA, Beucher M, Chignier M & Hess S dans un projet étudiant Maestro réalisé en 2016 en partenariat avec Avicenn

7 - Voir par exemple :

• impacts indésirables sur la photosynthèse du blé : Titanium dioxide nanoparticles impaired both photochemical and non-photochemical phases of photosynthesis in wheat, Dias MC, Protoplasma, 256(1) : 69–78, janvier 2019
• impacts indésirables sur les sols : Dynamique, réactivité et écotoxicité des nanoparticules d'oxydes métalliques dans les sols : impact sur les fonctions et la diversité des communautés microbiennes, thèse de Marie Simonin (Ecologie Microbienne / UMR CNRS 5557 Université Claude Bernard - Lyon 1), soutenue en octobre 2015 (résumé de la pré-soutenance)

8 - Cf. Nanoparticules dans les produits phytosanitaires et les engrais: une étude présente l’état des connaissances, Agroscope, 7 mai 2018 (A critical evaluation of nanopesticides and nanofertilizers against their conventional analogues, Nature Nanotechnology, Kah M et al., 2018)

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Dossier initialement mis en ligne en juillet 2017