Contribution à la modélisation de la pulvérisation d'un liquide phytosanitaire en vue de réduire les pollutions

Abstract

National audienceLa contamination de l'air par les produits phytosanitaires constitue une nouvelle composante de la pollution atmosphérique. Les pesticides sont massivement pulvérisés sur les parcelles agricoles pour protéger les cultures et améliorer leur rendement. Or, lors de l'épandage, suivant les conditions météorologiques (température, hygrométrie, vitesse et orientation du vent, ...) et les modes d'applications, de 25% à 75% des produits phytosanitaires n'atteignent pas les surfaces traitées et se retrouvent par conséquent directement dans l'atmosphère : on parle de dérive. Les pesticides peuvent également se volatiliser plusieurs jours après leur dépôt ou encore se diffuser dans l'atmosphère par les phénomènes d'érosion. Outre les risques pour la santé que représentent les pesticides, de par leur nature, ils peuvent subir des dégradations physico-chimiques et participer au processus réactionnel atmosphérique en produisant des aérosols et des polluants secondaires comme l'ozone. Ces composés peuvent être transportés, grâce à la circulation des vents, très loin de leur zone d'application. Face à cette situation préoccupante, ces dernières années, diverses recherches ont été initiées afin de réduire les pollutions induites par les pesticides. C'est dans ce contexte que s'inscrit la présente étude dont l'objectif principal est de permettre d'optimiser les procédés de pulvérisation agricoles. Pour cela, on s'intéresse ici à la modélisation physique de l'atomisation des jets de pesticides. En effet, il est nécessaire de maîtriser les tailles et vitesses de gouttes produites à la sortie des buses car ces caractéristiques influencent fortement le devenir des produits pulvérisés. La démarche consiste à modéliser l'atomisation afin d'obtenir la dispersion liquide, et les caractéristiques du jet. Ces données pourront par la suite servir de conditions initiales aux modèles de transport ou de dépôt. Le modèle utilisé pour représenter l'écoulement à l'intérieur de la buse et à sa sortie est basé sur un modèle Eulérien développé dans le secteur automobile. Ce type d'approche est particulièrement adapté pour traiter la partie dense du spray, située près de la sortie des buses, et que les techniques Laser expérimentales ne permettent pas à ce jour d'investiguer. Le logiciel utilisé pour réaliser cette modélisation est Fluent, code très souvent employé en Mécanique des Fluides et qui permet de résoudre les équations de l'écoulement. Les résultats numériques délivrés par le modèle semblent montrer un bon accord avec les photographies des jets obtenues par ombroscopie. Ils indiquent la formation d'une nappe liquide creuse en sortie de buse et la présence de zones de recirculation ascendantes au sein de l'écoulement, soulignant l'existence d'un c½ur d'air. Pour ce qui est des tailles de gouttes, les résultats mettent en évidence la présence d'une couronne de gouttes relativement grosses et, au milieu, de gouttes plus fines, conformément aux expérimentations. L'influence des surfactants est également étudiée au travers du modèle. On s'aperçoit que ces produits permettent de produire plus de gouttes mais en contrepartie, ces gouttes sont plus petites et donc, davantage soumises à la dérive