Surveillance du grain stocké : état des lieux des solutions connectées

updated on 31 May 2021

Seulement 10% des sites de stockage à la ferme en France sont équipés en thermométrie (Arvalis, 2018) et la surveillance du grain au stockage se limite généralement à la température du grain. Dans cet article, nous reviendrons sur les risques et les paramètres d'importance pour le bon stockage des grains. Dans un second temps nous présenteront les solutions de surveillance connectées les plus récentes.

Pourquoi surveiller le grain ? 

La surveillance du grain est nécessaire pour anticiper et éviter les pertes, liées à plusieurs risques de stockage :

  • Les insectes représentent la première menace sur le grain après récolte, entraînant la perte d'en moyenne 14% de la production (source FAO).
  • Les moisissures et les mycotoxines sont également un problème majeur, tout particulièrement dans les pays chauds et humides. Elles sont à l’origine de 25% des pertes post-récoltes (source OMS 2018). Vous trouverez plus d'informations sur notre article dédié au sujet.
  • La perte du pouvoir de germination, qui peut décroître rapidement lorsque le stockage du grain n’est pas fait dans de bonnes conditions (c’est d’ailleurs un élément précurseur, avant la prolifération d’insectes ou de mycotoxines).

Les paramètres importants pour le stockage du grain

La température, la teneur en eau du grain et la durée de stockage sont les paramètres les plus importants à surveiller lors du stockage. Ils interviennent dans le développement des insectes, des moisissures et sur la germination.

Température

La température est un facteur prépondérant dans le développement des insectes. En-dessous et au-dessus de certains seuils (qui dépendent du type d'insecte mais en moyenne 15°C et 45°C), le développement des insectes n’est pas possible. Pour les éliminer par choc thermique il faut toutefois atteindre des températures plus extrêmes : congélation et chauffage au dessus de 70°C.

Teneur en eau

La teneur en eau du grain (« moisture content » en anglais) est un paramètre de référence dans le stockage du grain et un critère de commercialisation. La teneur en eau du grain est corrélée à l'activité en eau du grain (notée aw) dont la valeur détermine le développement des moisissures. En dessous d’un certain seuil (aw = 0,7), le développement des moisissures n’est pas possible. Ce seuil correspond à différentes teneurs en eau du grain selon les espèces, à une température donnée.

Il existe différentes méthodes pour déterminer la teneur en eau du grain. La méthode de référence en laboratoire consiste à prélever un échantillon de grain pour faire évaporer dans un four la masse d’eau qui est contenue dans le grain. La teneur en eau (qui est exprimée en pourcentage) est alors :

Teneur en eau en % = 100% x (masse initiale - masse après le séchage dans le four) / masse après le séchage dans le four

La teneur en eau du grain peut aussi être déterminée à partir des caractéristiques électriques du grain : capacitance et conductance (technologie couramment employée dans les humidimètres portables).

Enfin la donnée de l’humidité relative (à l’équilibre) de l’air autour des grains et de la température permettent, à partir d’une relation mathématique,  de déterminer la teneur en eau des grains (plusieurs formules similaires existent).

Perte de matière sèche

La détérioration du grain est liée à la respiration du grain et des organismes associés. La respiration est le processus d’oxydation des glucides qui produit du dioxyde de carbone, de vapeur d’eau et de l’énergie. Par conséquent, la respiration consomme de la matière sèche du grain ! Le grain peut ainsi perdre 0,5 à 1% de sa matière sèche tout en s’échauffant, ce qui favorise le développement des insectes (Kaleta et Grnicki 2013).

Acoustique

Lorsque les insectes se déplacent ou se nourrissent, ils émettent des acoustiques caractéristiques à certaines fréquences, permettant d'avoir une indication sur leur présence. L'acoustique environnant ne perturbe pas la détection acoustique dans des sondages faits dans des masses de grain comme les camions, cellules, etc. La masse de grain sondée doit être stable. Le seuil de détection de la solution acoustique est d’un insecte (caché ou visible) pour 10 kg sachant que pour un insecte visible, il y a entre 6 et 8 formes cachées (larves). 

Odeur et couleur

Lors des inspections manuelles et avec de l’expérience, il est possible de distinguer d'éventuelles détériorations dans le volume du grain à l’odeur et à la couleur du grain en surface du stock. Mais cette méthode simple reste hasardeuse. Des recherches sont en cours pour concevoir des nez électroniques permettant de détecter les odeurs caractéristiques de la détérioration du grain (échauffement, développement de moisissures, etc).

Durée

La durée de stockage est évidemment un facteur important. En effet, le développement des insectes est exponentiel avec le temps (si les conditions de développement sont réunies) (modèle de Robert H. Driscoll). C’est pour cela, qu’il est conseillé de bien nettoyer les installations avant de stocker des nouvelles récoltes de grains.

Les solutions existantes pour le stockage en silos

Les solutions thermométriques traditionnelles

Une pratique assez courante utilisée depuis les années 1950, consiste à placer des câbles équipés de capteurs de température (thermocouple ou thermistance) à intervalles réguliers dans le grain (stocké en silos ou dans des greniers en béton) . Ces câbles sont attachés en haut de la structure avant le remplissage avec le grain. Cette solution peut-être proposée intégrée par les fabricants des installations de stockage. On peut citer par exemple : 

Les systèmes multi-capteurs 

Certaines entreprises proposent des systèmes connectés qui permettent de relever l’humidité en plus de la température dans le silo et de remonter les informations sur des interfaces utilisateurs (page internet, application smartphone). On peut par exemple citer :   

Quelques acteurs proposent des solutions encore plus abouties. Ces dispositifs incluent la mesure précise du taux de CO2 pour détecter la présence d’insectes ou le développement de moisissure comme le fait Amber Agriculture. D'autres telles que AgroLog ou Eye-Grain proposent de détecter les départs de feu.

<i>Interface GrainX </i>
Interface GrainX 

Les pièges connectés

Les pièges d’insectes sont des « tubes en plastiques » qui sont insérés sur le dessus du grain afin de capturer des insectes pour suivre leur développement et les espèces présentes. Il y a parfois des phéromones pour attirer les insectes, cela permet d’adapter les désinsectisations.

Cependant, les pièges traditionnels doivent être inspectés régulièrement et cela engendrer des accidents dans des silos. Des pièges connectés existent maintenant, ils permettent de compter les insectes qui tombent dans le piège. Certains pièges permettent même d’identifier sur le type d’espèces avec la taille des insectes, comme le Insector de OPI Systems Inc.

<i>Insector de OPI systems Inc.</i>
Insector de OPI systems Inc.

L’imagerie électromagnétique

L’imagerie électromagnétique est déjà massivement utilisée le domaine médical, elle pour détecter des différences des propriétés diélectriques des matériaux. Cette technologie appliquée sur un silo permet de déterminer la teneur en eau du grain sur tout le volume du silo. La technologie est efficace mais complexe à mettre en oeuvre et onéreuse. Une startup américaine, GrainViz, propose cette solution clé en main.

<i>Visualisation GrainViz</i>
Visualisation GrainViz

Détection acoustique des insectes

L’entreprise française SYSTELIA Technologies commercialise différentes sondes acoustiques selon les utilisations (stockage longue durée, réception/expédition dans les camions, stockage à la ferme, stockage à plat, …). La détection acoustique permet d'anticiper la détection d'insectes avec plus de 20 semaines par rapport à la détection avec échantillon/tamis.

Surveiller pour automatiser

L’entreprise française Javelot propose une solution de thermométrie connectée permettant d'asservir la ventilation aux fluctuations de température. Cette solution permet de ventiler aux moments les plus opportuns et d'éviter les déplacements inutiles des opérateurs de stockage.

<i>Sonde et routeur Javelot</i>
Sonde et routeur Javelot

Quand le stockage n’est pas dans un silo…

La majorité des solutions existantes que nous avons listées dans cet article sont plutôt adaptées pour le stockage en silos (ou greniers en béton). Certaines entreprises commencent à proposer des solutions adaptées à d’autres formats de stockage.

TeleSense vend des dispositif multi-capteurs sans fil indépendants qu’il suffit d’insérer dans le grain pour mesurer température et humidité. Les données sont analysées et restituées sur une interface en ligne. L'utilisateur peut être alerté lorsque certaines valeurs seuil sont dépassées

Centaur Analytics propose le même genre de capteur générique et adaptable pour les différentes formes de stockages. Le dispositif peut mesurer la température, l’humidité, le taux de dioxyde de carbone ainsi que la concentration de phosphine pour la fumigation. L'entreprise propose aussi d'analyser les données récoltées des capteurs pour déterminer l'efficacité de la fumigation. Une interface graphique en ligne est proposée pour visualiser l'historique des données.

Le stockage en silobag (sac hermétique cylindrique de plusieurs centaines de mètres en plein champ) est très répandu dans les pays d’Amérique Latine. Certaines entreprises proposent des sondes à planter à distance régulière dans le silobag afin de relever automatiquement les paramètres à l'intérieur du silobag. Certains de ces dispositifs alertent aussi en cas de vandalisme (détection d'ouverture du silobag). On peut citer dans cette catégorie : SensDRB GmbH, LESS Industries, Smartium, DekaGB.

<i>Stockage en silobag en Argentine</i>
Stockage en silobag en Argentine

Conclusion : quel avenir pour les solution de surveillance connecté du grain ?

La surveillance à distance du grain s'installe progressivement dans le paysage agricole mondial. Les initiatives de solutions commerciales sont nombreuses au niveau mondial et plus ou moins abouties. Certaines se limitent à la simple détection tandis que d'autres vont plus loin et proposent de centraliser et d'analyser les données. Les objectifs sont variés  :  automatisation de tâches, prédiction de la qualité, optimisation des ressources, etc. 

Il est clair que les données de stockage agricole sont un potentiel encore largement inexploité au niveau mondial. L'émergence de la surveillance connectée des récoltes est lente et va de pair avec l'installation et le renouvellement des infrastructures agricoles. Enfin notons qu'il est probable que dans les années à venir, de nouveaux enjeux surgissent concernant le stockage et l'utilisation de ces données, liés à un prise de conscience digitale des producteurs.

Références pour aller plus loin

« Une récolte saine, sèche et propre pour une longue conservation sans risque » - Francis FLEURAT-LESSARD – Janvier 2019.

« Effet insecticide de la température : Application dans un itinéraire de lutte intégrée » - Katell CREPON – Octobre 2018.

« Perspective and promise : a century of insect acoustic detection and monitoring » - Mankin et al. – 2011.

« Protéger le grain sans pesticides rémanents : les principes » - Francis FLEURAT-LESSARD – Septembre 2018

Aby, Guy Roger. 2020. « Wireless Sensors for Quality Monitoring and Management of Stored Grain Inventories ». Master of Science, Iowa State University. 

Kaleta, Agnieszka, et Krzysztof Grnicki. 2013. « Criteria of Determination of Safe Grain Storage Time – A Review ». In Advances in Agrophysical Research, édité par Stanisaw Grundas. InTec

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