OA22189A - Procédé De Fabrication D'un Nano Biopesticide A Base Du Purin De Laurier Jaune (Thevetia Peruviana) Enrichis Aux Métabolites Secondaires. - Google Patents

Abstract

La présente invention se rapporte au domaine de l’agroécologie. Elle est axée sur le procédé de production d’un pesticide biologique à base des matières premières locales et qui a pour avantage de réduire les pollutions causées par les intrants chimiques de synthèse d’une part et d’autre part de favoriser l’augmentation de rendement agricole, préserver la santé de l’homme ainsi que de l’environnement. Son procédé de production consiste à mélanger sous agitation le jus de purin de laurier jaune enrichis en composés phénoliques, le carbonate de calcium issus des coquilles d’huitres, le chitosane, d’essences de clous de girofle et de tween 80. Ce nano biopesticide a des propriétés fongicides, bactéricides et fertilisantes naturelles utilisées pour la gestion des agents pathogènes et comme supplément de fertilisation. /<img file="OA22189A_A0001.tif"/> Fig. 3

Description

I. INTRODUCTION

La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication d'un Nano biopesticide à base du purin de laurier jaune (Thevetia peruviana) enrichis aux métabolites spécialisés et stimulateurs des métabolites secondaires tels que le carbonate de calcium, le chitosane et l’huile essentielle de clou de girofle.

Cette invention relève du domaine de l’agriculture écologique et plus spécifiquement l’agroécologie. Il s’agit en fait d'un nano biopesticide obtenu à partir d’un mélange de jus de purin de laurier jaune enrichis en composés phénoliques, le carbonate de calcium issus des coquilles d’huitres, le chitosane, d’essences de de clous de girofle et de tween 80.

Les maladies des plantes entraînent des pertes de l’ordre de 90 % et voir 100 % si aucune mesure n’est prise. Ceci entraîne la réduction de la disponibilité des aliments ainsi qu’une augmentation du coût des denrées alimentaires. En plus, Il ne se passe guère de jours où les journaux ne fassent état de l’envolée du coût des aliments sur le marché.

Face à cette situation, le Cameroun a importé au cours des années 2018 et 2020 des quantités de pesticides de l’ordre de 40 000 tonnes (Bayiha Gérard De La Paix, 2024). De plus les impacts du conflits Russo-Ukrainien en 2022 a entraîné une rareté et une augmentation des prix des pesticides sur le marché majoré d’un coefficient triple, mettant ainsi les producteurs agricoles dans une situation de précarité et de perte totale de leurs cultures attaquées par les agents pathogènes.

Toutefois, l’usage intensive des pesticides chimiques comme moyen d’éradication des agents pathogènes des cultures ont des conséquences alarmantes et un impact socioéconomique notoire. A cet effet, les pesticides font partie des premières causes de décès par auto - empoisonnement alimentaires et des hépatites enregistré au niveau du Cameroun au cours de ces cinq dernières années. Cette situation crée une réelle psychose anxiogène sur la qualité des aliments que nous consommons. Ainsi le développement des mesures alternatives faites à ce jour, font face à une résistance des agents pathogènes avec les variabilités génétiques qui engendre des espèces de plus en plus virulentes avec les conséquences alarmantes sur la santé humaine, l’environnement et le statut socio-économique des populations,

La présente invention a pour but la production d’un nano biopesticide pour développer et intensifier la production durable des denrées agricoles saines, via la mise à la disponibilité des producteurs d’un pesticide d’origine biologique biodégradable afin de diminuer la contamination des aliments, des sols et de l’eau par les intrants chimiques de synthèse.

En outre, on note l’émergence de l’agriculture biologique en Afrique et au Cameroun en particulier. A cet effet, les agriculteurs qui souhaitent produire de façon biologique ou se convertir à l’agriculture biologique font face à de nombreux challenges dans la production, conservation et surtout dans la disponibilité des intrants.

Ainsi la présente invention vient à point nommé pour résoudre tous ces problèmes en ce sens qu’il est un concentré de nature liquide à large spectre d’action sur plusieurs agents pathogènes doté des propriétés bactéricide, fongicide naturel, de longue durée de conservation et qui peut être utilisé pour le contrôle des agents pathogènes et également utilisé comme supplément de fertilisation.

Son utilisation permet de préserver la santé des plantes, des hommes et de l’environnement. L’oxyde de calcium, un des ingrédients bioactifs de sa formulation joue un rôle efficient dans le développement des plantes et la résistance contre les agents pathogènes. Il est important de noter que le calcium est également utilisé dans les industries phytosanitaires car l’ion Ca²⁺ sous forme de pectate de calcium participe à la stabilisation de la paroi cellulaire de la plante tout en favorisant son développement en tant que nutriments secondaires. De plus l’ion Ca²⁺ est activateur des voies de signalisations cellulaires en activant les gènes impliqués dans ['expressions des molécules de défenses chez la plante lors de l’invasion de la plante par l’agent pathogène.

L'usage de ce nano biopesticide permet la protection, la croissance, le développement des plantes, la préservation de l’environnement, la lutte contre la pollution en milieu agricole, l'amélioration des rendements de production de cultures et par conséquent l’augmentation du niveau de revenu des agriculteurs. Ce nano biopesticide est un outil de production des aliments biologique de manière durable et c’est une approche qui permettra aux populations de consommer les denrées agricoles exemptes des résidus de pesticides chimiques de synthèse.

11. ETAT DE LA TECHNIQUE

Les biopesticides sont des substances chimiques et des agents antiparasitaires issus de sources naturelles comme des bactéries, des champignons, des virus, des plantes, des animaux et des minéraux. Aussi appelés pesticides biologiques, ils peuvent offrir une solution de rechange aux produits chimiques de synthèse utilisés pour lutter contre les populations de ravageurs dans les champs cultivés et d’autres environnements de production. Les biopesticides peuvent être utilisés par toute personne à la recherche d’une autre approche antiparasitaire, comme les producteurs commerciaux de fleurs, de cultures spécialisées, de plantes ornementales ou les jardiniers amateurs.

Les ravageurs regroupent les maladies, les insectes, les acariens et les mauvaises herbes qui endommagent les cultures et réduisent le rendement et la qualité des récoltes. Bon nombre de biopesticides sont plus écologiques que les pesticides de synthèse. Par exemple, de nombreux biopesticides ciblent un organisme nuisible spécifique et ont peu d’impacts négatifs sur l’écosystème environnant et la santé humaine.

Il existe plusieurs types de produits que l’on peut classer comme des biopesticides. I! s’agit des produits microbiens, les sémio chimiques, et les produits non conventionnels.

Les produits microbiens sont des pesticides contenant des microorganismes vivants comme des bactéries, des champignons, des virus, des protozoaires, des algues, des mycoplasmes, des rickettsies, ou des organismes apparentés et des métabolites connexes (ou sous-produits). Ils sont utilisés pour la lutte contre les organismes nuisibles. Plusieurs agents microbiens ciblent des organismes spécifiques. Par exemple, le virus de la granulose du carpocapse de la pomme est un pesticide microbien que l’on pulvérise sur les pommiers ; il n’infecte et ne tue que les larves du carpocapse de la pomme, l’un des ravageurs les plus importants des vergers.

Les sémio chimiques sont des messages chimiques produits par un organisme induisant une réponse comportementale chez des organismes de même espèce ou d’espèce différente. Les équivalents de synthèse de ces substances sont aussi considérés comme étant des biopesticides sémiochimtques. Les substances les plus couramment utilisées sont des phéromones sexuelles d’insectes qui sont employées dans des pièges de surveillance, des systèmes de leurre et de piège mortel ou pour la perturbation de l’accouplement d’un ravageur ciblé. Par exemple, la diffusion massive de pheromone de la tordeuse de la vigne réduit la capacité des mâles de localiser des femelles. On parvient ainsi à diminuer leur taux de reproduction et à maîtriser leurs populations.

Les produits non conventionnels sont des substances utilisées à diverses fins par le grand public, mais pouvant aussi servir de produits antiparasitaires. Ils posent généralement un faible risque pour les humains et l'environnement. Voici des exemples de produits non classiques : des ingrédients alimentaires ou des agents de conservation comme l’ail en poudre ou le sel de table ; l’acide acétique dans le vinaigre ; des extraits de plantes et des huiles comme l’huile minérale ; des engrais et des suppléments favorisant la croissance des plantes comme les sels minéraux. Ainsi, on se sert du vinaigre pour éliminer certaines mauvaises herbes, et de l’huile minérale et du sucre en poudre pour lutter contre les acariens.

Les biopesticides présentent des caractéristiques et un spectre d'actions précis. Les plus importants sont les suivants :

Les biopesticides ont une action ciblée : Les biopesticides ciblent souvent une gamme très étroite d’espèces cela signifie qu’en général ils tuent ou inhibent uniquement le ravageur qui s’attaque à la culture. Ils perturbent rarement les nombreux organismes avoisinants comme les insectes auxiliaires, les microbes, la végétation et la faune. En revanche, plusieurs pesticides chimiques usuels peuvent avoir une action qui ne se limite pas au ravageur ciblé et ils peuvent aussi avoir des effets sur l’écosystème environnant et les humains, ce qui exige la prise de précautions lors de leur manipulation afin d’atténuer ces impacts possibles.

Les biopesticides peuvent contribuer à prévenir le développement d’une résistance aux pesticides : Les ravageurs traités avec ces produits mettent en général plus de temps à développer une résistance, car les biopesticides ont souvent des modes d’action complexes. Le mode d’action fait référence à la manière dont le pesticide tue ou inhibe un ravageur ciblé. En revanche, le mode d’action de certains pesticides de synthèse est relativement simple et repose sur un seul gène : les ravageurs peuvent ainsi développer beaucoup plus facilement une résistance si ces composés sont utilisés à répétition.

Les biopesticides ont une courte durée de vie résiduelle : Après leur application, de nombreux biopesticides ne persistent pas longtemps dans l’environnement ; ils se détériorent et se dégradent rapidement. En termes techniques, ils sont « non persistants » dans l’environnement, ont des risques moindres d’exposition et sont potentiellement moins dangereux pour les humains et l’environnement.

Courts délais de sécurité après traitement : La majorité des biopesticides ont de courts délais de sécurité. Après l’application de ces produits, les agriculteurs peuvent entrer immédiatement ou peu de temps après dans le champ ou la serre afin d’effectuer d’autres travaux (taille, irrigation, récolte, etc.), contrairement à de nombreux produits chimiques dont la persistance et la plus grande toxicité exigent d’attendre plus longtemps avant d’entrer sur les lieux.

Lutte intégrée : En général, les biopesticides donnent des résultats particulièrement bons lorsqu’ils sont utilisés dans des systèmes de lutte intégrée. Compte tenu de leur profil de plus faible toxicité, ils peuvent être utilisés en combinaison avec des agents de lutte biologique classiques comme des acariens prédateurs et des coccinelles. Étant donné qu’ils donnent souvent de meilleurs résultats en présence de faibles pressions des ravageurs, il convient de les utiliser en combinaison avec des activités de dépistage et de surveillance afin de détecter les problèmes d’infestation avant qu’ils soient impossibles à maîtriser. Aussi, les programmes de lutte intégrée combinant des biopesticides et des pesticides chimiques classiques en rotation peuvent réduire la dépendance aux produits chimiques uniques et retarder le développement de résistance dans les populations de ravageurs.

111. DESCRIPTION DE L’INVENTION

La présente articulation de ce mémoire comporte une description sommaire de l’invention et une description détaillée.

111.2. Description sommaire de l’invention

Le nano biopesticide est produit à partir d’un mélange sous agitation du jus de purin de laurier jaune enrichis en composés phénoliques, de carbonate de calcium issus des coquilles d’huitres, de chitosane, d’essences de clous de girofle et de tween 80. Les différents ingrédients de notre nano biopesticides sont obtenus suivant un protocole bien déterminé.

L’huile essentiel de clou de girofle est obtenue par hydrodistillation des graines de clou de girofle. Le purin est obtenu par macération des feuilles et graines de laurier jaunes pendant 14 jours dans mélange d’eau et du sucre en poudre de couleur roux à raison de 1kg de sucre pour cinq litres d’eau.

L’extrait des composés phénoliques de laurier jaune est obtenu par macération des poudres des graines de laurier jaunes dans une solution constituée d’éthanol 6 obtenue à partir des fruits avariés et de l’eau (rapport l :5) pendant 24 h puis couplé à une centrifugation à 12000 tr/min pendant 5 minute.

Le carbonate de calcium est obtenu par chauffage des coquilles d'huitres à 200°C pendant une heure, puis broyage dans une broyeuse de marque MS 20B. La poudre obtenue a été tamisée à l’aide d'un tamis de 0,8 mm pour obtenir une poudre la plus fine qui a été chauffée dans une étuve à l000°C pendant 1h. Les cendres obtenues ont été dissoutes dans du HCl 25% (V/V) dans la proportion 1/15 (P/V). Les composés solubles ont été recueillis par filtration et le solvant a été évaporé dans un four à 115°C. L'extrait de coquilles d'huîtres riche en calcium (Ca) a été conservé à température ambiante.

Le jus de purin de laurier riche en composés bioactif enrichis avec 150 ml d’extraits de composés phénoliques par litre de jus de purin, le carbonate de calcium, le chitosane et l’huile essentiel de clou de girofle sont ensuite mélangés. Dans le procédé de production, on mélange à l’aide de l’agitateur, 75 % de jus de purin de laurier jaune enrichis en composés phénoliques, 23,25 % de carbonate de calcium, 0,25 % de tween 80, 1 % de chitosane et 0,5 % d’huile essentielle de clou de girofle.

Le concentré obtenu sous forme nano biopesticide contient l’oxyde de calcium, le Phosphore, le chitosane, l’Azote, le flavonol, le fIavan-3-ol, le potassium, l’eugénol, l’acétyleugénol, Γβ-caryophyllène, pulegone, methylcyclohexanone, citonellol, Nonenal, terpenes, les sesquiterpenes lactones et calcium.

Cette composition lui confère des propriétés bactéricides, fongicides et fertilisantes. Ce nano biopesticide se caractérise par une couleur marronne, un pH de nature basique de (12,71), une durée de conservation de 18 mois à température ambiante (condition paysanne ou air libre).

Hl.2. Description détaillée de l’invention

Le procédé de fabrication du nano biopesticide objet de la présente invention repose sur deux étapes majeures :

- L’obtention du purin de Thevetia peruviana, de l’extrait de composé phénoliques 5 à partir des graines de Thevetiaperuviana, l’extrait de clou de girofle et carbonate de calcium ;

La formulation du nano biopesticide à l’aide de l’ensemble des ingrédients pour obtenir le produit final.

io a) Obtention des extraits

Huile essentielle de clou de girofle

Les clous de girofle achetés au marché sont triés en enlevant la saleté et les cailloux qui pourraient être présents et en sélectionnant également les bourgeons gâtés qui pourraient être présents ;

V Les clous de girofle sont séchés à 50 °C pendant une (1) heure pour déterminer leur teneur en eau, puis broyés pour obtenir une poudre ;

100 g d’échantillon de poudre pesé ont été mélangé pour obtenir une poudre ;

Puis soumise à une hydrodistillation pendant 6 heures.

L'huile essentielle de clou de girofle est obtenue comme indiqué dans de la planche de dessins l/IV, Figure 1A joint en annexe.

Préparation du purin de Thevetia peruviana,

J Les feuilles et les tiges de Thevetia peruviana sont. collectées dans les lieux indiqués ou poussent cette espèce ;

ν' Les feuilles de Thevetia peruviana sont lavées à l'eau courante, coupées et mélangées à de l'eau dans un rapport de 1/5 (W/V) ;

Z 250 g de sucre en poudre de couleur roux sont ajoutés et l’ensemble est homogénéiser ;

Z Le mélange est incubé pour fermentation pendant une durée de 14 jours ;

Z A la fin de la période de fermentation, l'extrait liquide est séparé des résidus par filtration à l’aide du tissu de mousseline ;

J L’extrait liquide obtenu constitut le purin ;

En bref, le procédé de fabrication du purin de Thevetia peruviana est résumé dans la figure de la Planche de dessin 1/IV, Figure 1B joint annexe.

Description du procédé d’extraction du carbonate de calcium

Les étapes d’obtention de l’extrait de carbonate de calcium passent par les étapes suivantes :

- Collecte des coquilles d’huitres : les coquilles d’huitres sont achetées sur le marché

- Tri et lavage : Cette opération implique la sélection de matières indésirables telles que des pierres, des bâtons, l'élimination des particules indésirables pouvant être présentes au milieu des coquilles par la main, ensuite les coquilles sont lavées abondamment à l’eau du robinet afin d’éliminer la boue ;

- Séchage et chauffage : L'étape de séchage et chauffage consiste à sécher les coquilles d’huitres au soleil dans un premier temps et ensuite placer les coquilles d’huitres séchées dans un four pour chauffage à une température de 200°C pendant une heure jusqu’à obtention d’un poids constant pouvant être facilement broyé ;

- Broyage : Cette opération consiste à broyer les coquilles d’huitres séchées à l'aide d'un mélangeur adaptée, muni d’une lame en acier inoxydable de préférence pour obtenir une poudre fine ;

- Filtration : La poudre est ensuite tamisée en utilisant un tamis avec une taille de pores de 0,8 mm ;

- Chauffage de la poudre fine : Cette opération consiste à placer à l’étuve la poudre de coquille d’huitre et de chauffer à 1000°C pendant une heure jusqu’à obtention de la cendre

- Extraction des extraits : Ce processus implique le mélange de la cendre et de l’acide chloridrique à 25 % (V/V) dans un rapport de 1 :15 pendant 24 heure. Cette durée a été adoptée pour assurer un processus d’extraction maximal ;

- Filtration : La centre est ensuite tamisée en utilisant le papier filtre Whitman afin de séparer les résidus solides et les composés solubles ;

- Evaporation du solvant : Cette opération consiste à placer dans le four les composés solubles et de les chauffer à 115 °c pendant deux heures. L’extrait obtenu est l’extrait de carbonate de calcium.

En bref, le procédé d’extraction des extraits de carbonate de calcium est résumé dans la Planche de dessin ll/IV, Figure 2 joint en annexe.

Extraction des composés phénoliques ν' Collecte des graines de Thevetia peruviana dans les champs ;

Z Broyage d’un gramme de graine dans 5mL d’éthanol 95 % (v/v) à 4°C ; Homogénéisation du mélange et macération pendant 24 heure ;

ν' Homogénéisation du mélange et centrifugation à 10000 x g pendant 5 min à température ambiante à l’aide du « Beckmann-Coulter microfuge 20 R centrifuge » ;

ν' Récupération du surnageant qui constitue l’extrait de composé phénolique. L’opération d’extraction a été réalisé à plusieurs reprises afin d’avoir les grandes quantités d’extrait de composés phénoliques.

L'extrait de composés phénolique a été obtenus comme indiqué dans la Planche de dessins III/IV, Figure 3 joint en annexe.

b) Formulation du Nano biopesticide

Les différentes formules ont été développées et ont subi une série de tests.

L’objectif était de trouver la formule idéale.

❖ Choix des éléments variables

Les facteurs variables comprennent le jus de purin de laurier jaune enrichis en composés phénoliques, le carbonate de calcium, le chitosane, l’essences de clous de 10 girofle et de tween 80.

Le tableau ci-dessous résume la formule du nano biopesticide.

Tableau : Formule du Nano biopesticide

Ingrédients	Proportion (%)
Jus de purin enrichis en composés phénoliques	75
Carbonate de calcium	23,25
Chitosane	1
Huile essentielle de clou de	0,5
girofle
Tween 80	0,25
Total	100 %

❖ Formulation et production du nano biopesticide

Le procédé de fabrication du nano biopesticide comporte un certain nombre d'opérations unitaires assorties de spécifications physiques comme indiqué à la figure 4 de la Planche de dessins 1V/IV joint en annexe.

Claims (8)

1. Procédé de fabrication d’un Nano biopesticide à base du purin de laurier jaune (Thevetia peruvîana) enrichis aux métabolites secondaires caractérisé en ce qu’il est composé du jus de purin de laurier jaune enrichis en composés phénoliques, le carbonate de calcium issus des coquilles d’huitres, le chitosane, l'huile essentielle de clous de girofle et de tween 80.

2. Procédé de fabrication d’un Nano biopesticide à base du purin de laurier jaune [Thevetia peruvîana) enrichis aux métabolites secondaires selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il est fabriqué par un mélange à l’aide d'un agitateur, de 75 % de jus de purin de laurier jaune enrichis en composés phénoliques, 23,25 % de carbonate de calcium, 0,25 % de tween, 80, 1 % de chitosane et 0,5 % d’huile essentielle de clou de girofle.

3. Procédé de fabrication d’un Nano biopesticide à base du purin de laurier jaune Thevetia peruvîana) enrichis aux métabolites secondaires selon la revendication 2, caractérisé en ce qu’il est que sa formulation contient des composés dotés de propriétés antimicrobiennes (l'oxyde de calcium, chitosane, flavonol, flavan-3ol, l’eugénol; l’acétyleugénol, Γβ-caryophyllène, pulegone, methylcyclohexanone, citonellol, Nonenal, terpenes et sesquiterpenes lactones) et des propriétés fertilisantes (Azote, calcium, Phosphore) encapsulé dans les particules d’oxyde de calcium.

4. Procédé de fabrication d’un Nano biopesticide à base du purin de laurier jaune (Thevetia peruvîana) enrichis aux métabolites secondaires selon la revendication 2 et 3, caractérisé en ce que le Nano biopesticide fabriqué suivant ce procédé se présente sous la forme d’un concentré liquide de couleur maronne clair et émulsionnable.

5. Nano biopesticide selon la revendication N°4 caractérisé, en ce qu’il est à la fois un bactéricide, un fongicide et un fertilisant et peu se conserver en température ambiante pendant plus d’un an.

6. Nano biopesticide selon la revendication 4 et 5 caractérisé en ce qu’il permet de réduire l’acidité des sols et d’augmenter le pH du sol et ainsi améliore la croissance des plantes, le rendement de production et lutte contre les agents pathogènes.

7. Nano biopesticide selon la revendication N°6 caractérisé en ce qu’il peut être utilisé à la fois sur les feuilles des plantes ou directement sur le sol.

8. Nano biopesticide selon les revendications 4, 5 et 6 caractérisé en ce qu’il favorise la synthèse des composés phénoliques, des protéines, des activités peroxydases, des sucres totaux flavonoïdes, inhibe la synthèse des protéines, des pompes ATPases et détruis la membrane des agents pathogènes.