Brevet FR3135188A1 — publié le 20231110

Pot (10) pour la culture d’une plante, comprenant une zone de plantation (18) et un canal (12) de guidage des racines s’étendant entre une entrée (14) de fluide et une sortie (16) de fluide et configuré pour guider le développement de racines en aval de la zone de plantation (18), ledit canal (12) étant accessible aux racines d’une plante plantée dans la zone de plantation (18), le canal (12) s’enroulant autour d’une ligne directrice (A) et effectuant plus d’un tour de ladite ligne directrice (A) entre l’entrée (14) et la sortie (16). Figure pour l’abrégé : Fig. 1 Pot et procédé de culture de plantes Le présent exposé concerne un pot pour la culture d’une plante et un procédé de culture d’une plante. Ce pot et ce procédé peuvent être utilisés pour de nombreux types de plantes, non seulement sur Terre mais aussi dans l’espace. L’autonomie alimentaire est un besoin constant de nos sociétés. Sur Terre, ce problème a été résolu de multiples façons, grâce à la richesse et à la variété de l’environnement dont nous disposons. Toutefois, dans certains environnements contraints, des solutions particulières doivent être mises en œuvre, notamment pour la culture de plantes. Typiquement, dans l’espace, on a généralement recours à l’hydroponie, qui est une technique dans laquelle l’absence de substrat solide nutritif est compensée par le fait que les plantes baignent dans une solution nutritive. Cette technique a néanmoins plusieurs inconvénients. D’une part, la présence d’un bain de solution nutritive pose des problèmes de gestion de l’eau, en ce qui concerne tant les grandes quantités d’eau nécessaires que l’énergie requise pour déplacer ou régénérer la solution nutritive. D’autre part, la présence d’un bain de solution nutritive est synonyme d’encombrement alors que l’espace disponible est généralement limité. Cet encombrement est accentué par le fait que pour assurer une bonne reproduction des plantes, et donc une autonomie alimentaire durable, il est nécessaire de laisser se développer les plantes jusqu’à un stade avancé où elles prennent une place relativement importante. Il existe donc un besoin pour un nouveau type de pot et de procédé pour la culture de plantes. A cet effet, le présent exposé concerne un pot pour la culture d’une plante, comprenant une zone de plantation et un canal de guidage des racines s’étendant entre une entrée de fluide et une sortie de fluide et configuré pour guider le développement de racines en aval de la zone de plantation, ledit canal étant accessible aux racines d’une plante plantée dans la zone de plantation, le canal s’enroulant autour d’une ligne directrice et effectuant plus d’un tour de ladite ligne directrice entre l’entrée et la sortie. Au sens du présent exposé, une plante désigne génériquement une plante à quelque stade de son développement que ce soit, notamment au stade graine, au stade semence prégermée, au stade germination, plante avant récolte, plante après récolte, etc. Dans le cadre du présent exposé, la plante présente un appareil racinaire capable de se développer dans le canal de guidage des racines et un appareil végétatif capable de se développer à partir de la zone de plantation. En particulier, la plante peut être une plante alimentaire, c’est-à-dire une plante dont les feuilles, les tiges, les racines et/ou les fruits sont comestibles. Sans perte de généralité, on considérera par la suite que le fluide est une solution nutritive pour la plante, typiquement une solution aqueuse. L’aval s’entend dans une direction allant de l’entrée de fluide vers la sortie de fluide, la sortie étant plus en aval que l’entrée. La ligne directrice peut être rectiligne, courbe, ou encore une ligne brisée comprenant des segments de droite et/ou des arcs conjoints. L’enroulement du canal autour de cette ligne directrice peut suivre un enroulement courbe, mais peut aussi suivre une ligne brisée comprenant des segments de droite et/ou des arcs, conjoints. Ainsi, le canal effectue plus d’un tour de la ligne directrice entre l’entrée et la sortie, ce tour pouvant avoir une forme générale sensiblement circulaire, polygonale, courbe par morceaux, en ligne brisée, ou autre. Les tours peuvent éventuellement différer les uns des autres, par exemple par leur forme ou leur taille. Dans la plupart des cas, le canal suit donc un parcours tridimensionnel autour de la ligne directrice. Néanmoins, l’enroulement peut aussi être dégénéré au sens mathématique du terme, au cas où le parcours n’est pas tridimensionnel mais bidimensionnel. Par exemple, si le parcours du canal est restreint à un plan (ou plus généralement une surface) contenant la ligne directrice, alors le canal peut serpenter autour de la ligne directrice, les segments (rectilignes ou non) de serpentin se succédant le long de la ligne directrice. Selon un autre exemple, si le parcours du canal est restreint à un plan (ou plus généralement une surface) transverse à la ligne directrice, alors le canal peut former une sorte de spirale (à segments rectilignes ou courbes). En revanche, un canal unidimensionnel n’est pas considéré comme s’enroulant autour de la ligne directrice, car il ne fait que suivre la ligne directrice, sans quelque enroulement que ce soit. Que l’enroulement soit bidimensionnel ou tridimensionnel, le canal s’étend sur plusieurs étages, l’encombrement de chaque étage se superposant au moins partiellement à l’encombrement d’un autre étage selon au moins une direction, par exemple la direction de la ligne directrice ou une directrice transverse à la ligne directrice. Le canal est configuré pour guider le fluide arrivant par l’entrée de fluide jusqu’à la sortie de fluide. En plus des limites géométriques imposées par le canal lui-même, les racines de la plante, qui sont attirées par cet écoulement de fluide et cherchent à le suivre, sont ainsi guidées par le canal, depuis la zone de plantation jusqu’à la sortie, le long de la forme du canal qui s’enroule. Le pot ne nécessite donc pas de bain employant une grande quantité de solution nutritive, mais uniquement un faible écoulement de cette solution. Ainsi, les besoins énergétiques du pot, par exemple en alimentation électrique pour faire fonctionner une pompe, sont réduits. De plus, une telle configuration de canal permet donc, avec une quantité de fluide relativement petite, de guider les racines selon un parcours compact, ce qui permet de minimiser leur encombrement et donc l’encombrement global de la plante, même si la culture de la plante est effectuée jusqu’à un stade de croissance avancé. Dans certains modes de réalisation, la zone de plantation se situe le long du canal, entre l’entrée et la sortie. Ainsi, toutes les racines peuvent être correctement irriguées, même sur leur portion la plus proche de la zone de plantation. Dans certains modes de réalisation, le canal est muni de moyens de rétention d’une charge hydrosoluble. Les moyens de rétention peuvent être un logement, un obstacle tel qu’une grille, un support, ou tout organe permettant de maintenir la charge hydrosoluble, abstraction faite de sa dissolution progressive, à l’emplacement souhaité. La charge hydrosoluble peut être une charge nutritive. Dans certains modes de réalisation, les moyens de rétention sont prévus entre l’entrée de fluide et la zone de plantation. Ainsi, le fluide peut se charger d’une partie de la charge hydrosoluble avant d’atteindre la zone de plantation, et donc les racines. Dans certains modes de réalisation, la zone de plantation est prévue plus proche de la ligne directrice que de l’extérieur du pot. La proximité à la ligne directrice peut notamment être évaluée dans une direction transverse à la ligne directrice. Grâce à ces dispositions, la zone de plantation est relativement centrée par rapport à l’ensemble de l’encombrement du pot. Il s’ensuit que la partie non racinaire (aussi appelée partie aérienne, ce qui peut correspondre à l’appareil végétatif) de la plante se développe au maximum dans le prolongement de l’encombrement du pot et l’encombrement supplémentaire généré par la plante est limité. Dans certains modes de réalisation, le canal est configuré pour permettre l’écoulement gravitaire de liquide entre l’entrée et la sortie, notamment de l’entrée vers la sortie. Un tel écoulement, conséquence de la gravité ou de la micro-gravité environnante, permet au fluide d’irriguer l’ensemble des racines, avec un coût énergétique réduit. En outre, la gravité favorise le développement des racines vers le bas, c’est-à-dire vers la sortie, et contribue à leur guidage par le canal. Alternativement ou en complément, le canal peut former un ou plusieurs bassins entre l’entrée et la sortie, ces bassins étant aptes à retenir le fluide en dépit de l’écoulement entre l’entrée et la sortie. De tels bassins permettent la rétention d’une partie du fluide en cas d’interruption de l’écoulement et/ou favorisent le développement de microorganismes, ces deux aspects favorisant la croissance de la plante. Dans certains modes de réalisation, en référence à un repère rayon-azimut-cote ayant pour axe la ligne directrice, une paramétrisation du canal est telle que l’azimut prend plusieurs fois la même valeur et la cote évolue de manière monotone. Le repère rayon (r) – azimut (θ) – cote (z), parfois appelé repère cylindrique lorsque l’axe est rectiligne, et qui sera appelé par la suite repère pseudo-cylindrique dans le cas général, est tel que l’axe des cotes est formé par la ligne directrice. Le rayon r mesure la distance (au sens mathématique, c’est-à-dire la plus petite distance) d’un point à l’axe, l’azimut θ mesure l’angle par rapport à une direction donnée d’azimut nul, et la cote z mesure l’abscisse curviligne le long de la ligne directrice. Dans un tel repère, le parcours suivi par le canal, c’est-à-dire abstraction faite de la forme du canal lui-même en section transversale, est telle que l’azimut prend plusieurs fois la même valeur, ce qui traduit le fait que le canal s’enroule autour de la ligne directrice, tandis que la cote évolue de manière monotone, c’est-à-dire soit croissante soit décroissante selon l’orientation de l’axe, ce qui traduit le fait que le canal présente plusieurs étages dans la direction de la ligne directrice. Dans certains modes de réalisation, la cote évolue de manière strictement monotone, ce qui facilite l’écoulement entre l’entrée et la sortie. Inversement, lorsque la cote évolue de manière monotone non stricte, la présence de certains tronçons de pente nulle peut contribuer à créer les bassins mentionnés précédemment. Dans certains modes de réalisation, le canal a une forme générale d’hélice. Dans le repère pseudo-cylindrique, une hélice circulaire est caractérisée par un rayon r constant, un azimut θ=at et une cote z=bt, où a=-1 ou +1, b est une constante quelconque définissant le pas de l’hélice et t est un paramètre. D’autres hélices sont envisagées, telles que des hélices elliptiques, coniques, sphériques, ou encore des hélices de paraboloïdes. Plus généralement, le rayon r peut n’être pas constant mais monotone ou osciller dans une plage donnée. De même, l’azimut θ peut n’être pas monotone mais osciller dans une plage donnée, voire prendre alternativement deux valeurs opposées dans le cas d’un parcours bidimensionnel du canal. La ligne directrice peut être rectiligne. Dans certains modes de réalisation, le pot comprend en outre une âme s’étendant le long de la ligne directrice. L’âme peut s’étendre à l’intérieur du parcours suivi par le canal. Dans certains modes de réalisation, l’âme soutient le canal. En effet, l’âme, de forme relativement simple, peut renforcer le canal dont la forme est dictée par sa fonction de guidage des racines et d’encombrement faible. Ainsi, le pot est plus robuste et plus facile à manipuler. Dans certains modes de réalisation, au moins une extrémité de l’âme comporte des moyens de fixation tels qu’un filetage ou un taraudage. D’autres moyens de fixation peuvent être envisagées, tels qu’un orifice (par exemple pour le passage d’une goupille), une protubérance destinée à coopérer avec une forme correspondante, etc. Les moyens de fixation permettent de manipuler facilement le pot au moyen d’un outillage adapté, par exemple un bras articulé. Dans certains modes de réalisation, le canal présente un fond poreux. Le fond désigne, dans un environnement gravitaire, la partie basse du canal, ou plus généralement la partie du canal qui est prévue pour recueillir l’écoulement de fluide. Ce fond peut être poreux du fait de la structure et/ou du matériau même du canal, ou bien peut comprendre un revêtement poreux. Les pores permettent le développement de microorganismes. La croissance de la plante est donc favorisée. Dans certains modes de réalisation, le canal présente une section transversale fermée. Ainsi, les racines sont complètement guidées et l’encombrement finalement obtenu, racines comprises, peut être mieux prévu. En outre, les racines sont intégralement protégées des éventuelles radiations. Alternativement, dans certains modes de réalisation, le canal est, en section transversale, ouvert à l’opposé du fond. Ainsi, le canal peut prendre la forme d’une rigole. Un canal ouvert facilite l’observation des racines, la mesure à l’aide de capteurs et le nettoyage des racines une fois la plante arrivée à maturité, et nécessite moins de matière pour la fabrication du canal. Dans certains modes de réalisation, le pot comprend en outre un instrument tel qu’un capteur d’image, un élément d’éclairage ou une puce microfluidique. Un tel instrument, ou un instrument différent, permet de suivre ou de stimuler la croissance de la plante. L’instrument peut être intégré au pot, optionnellement en étant logé dans une réservation prévue à cet effet. Le présent exposé concerne également un procédé de culture d’une plante, comprenant la plantation de la plante dans la zone de plantation d’un pot tel que décrit précédemment, et l’alimentation de l’entrée du canal en fluide, de sorte que le fluide s’écoule vers la sortie tout en atteignant les racines de la plante. Un tel procédé permet de cultiver une plante de manière économique tout en bénéficiant des avantages apportés par le pot, détaillés ci-dessus. Le pot peut avoir l’une quelconque des caractéristiques précédemment décrites. Dans certains modes de réalisation, l’alimentation est intermittente. Ainsi, l’alimentation peut être adaptée à la disponibilité de l’énergie, par exemple pour alimenter une pompe. En outre, lorsque plusieurs pots sont présents, ils peuvent être alimentés en alternance, ce qui stimule suffisamment la croissance des plantes tout en économisant de l’énergie. Le présent exposé concerne également un procédé de fabrication d’un pot tel que décrit précédemment, le procédé comprenant la réalisation du pot par fabrication additive. Les procédés de fabrication additive employés peuvent dépendre du matériau utilisé pour construire le pot et comprennent par exemple le dépôt de fil fondu (FDM), la stéréolithographie (SLA) et le frittage sélectif par laser (SLS). D'autres caractéristiques et avantages de l'objet du présent exposé ressortiront de la description suivante de modes de réalisation, donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux figures annexées. La illustre en perspective, vu du dessus, un pot pour la culture d’une plante selon un premier mode de réalisation. La est une vue en coupe du pot de la selon le plan II-II. La illustre en perspective, vu du dessous, le pot selon le premier mode de réalisation. La illustre en perspective, vu du dessus, un pot pour la culture d’une plante selon un deuxième mode de réalisation. La est une vue en coupe du pot de la selon le plan V-V. La est une vue en perspective d’un accessoire de fixation de plante selon un mode de réalisation. La est un schéma-bloc illustrant un procédé de culture d’une plante selon un mode de réalisation. La est un schéma-bloc illustrant un procédé de fabrication d’un pot selon un mode de réalisation. Pot (10, 110) pour la culture d’une plante, comprenant une zone de plantation (18, 118) et un canal (12, 112) de guidage des racines s’étendant entre une entrée (14, 114) de fluide et une sortie (16) de fluide et configuré pour guider le développement de racines en aval de la zone de plantation (18, 118), ledit canal (12, 112) étant accessible aux racines d’une plante plantée dans la zone de plantation (18, 118), le canal (12, 112) s’enroulant autour d’une ligne directrice (A) et effectuant plus d’un tour de ladite ligne directrice (A) entre l’entrée (14, 114) et la sortie (16). Pot selon la revendication 1, dans lequel la zone de plantation (18, 118) se situe le long du canal (12, 112), entre l’entrée (14, 114) et la sortie (16). Pot selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le canal (12, 112) est muni de moyens de rétention (24) d’une charge hydrosoluble, de préférence entre l’entrée (14, 114) et la zone de plantation (18, 118). Pot selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la zone de plantation (118) est prévue plus proche de la ligne directrice (A) que de l’extérieur du pot. Pot selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le canal (12, 112) est configuré pour permettre l’écoulement gravitaire de liquide entre l’entrée (14, 114) et la sortie (16). Pot selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel, en référence à un repère rayon (r) – azimut (θ) – cote (z) ayant pour axe la ligne directrice (A), une paramétrisation du canal (12, 112) est telle que l’azimut (θ) prend plusieurs fois la même valeur et la cote (z) évolue de manière monotone. Pot selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le canal (12, 112) a une forme générale d’hélice. Pot selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant en outre une âme (30, 130) s’étendant le long de la ligne directrice (A), et dans lequel, de préférence, l’âme (30, 130) soutient le canal (12, 112). Pot selon la revendication 8, dans lequel au moins une extrémité de l’âme (30, 130) comporte des moyens de fixation (32) tels qu’un filetage ou un taraudage. Pot selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel le canal (12, 112) présente un fond (20, 120) poreux. Pot selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel le canal (112) présente une section transversale fermée, ou dans lequel le canal (12) est, en section transversale, ouvert à l’opposé du fond (20). Pot selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, comprenant en outre un instrument (48) tel qu’un capteur d’image, un élément d’éclairage ou une puce microfluidique. Procédé de culture d’une plante, comprenant la plantation (210) de la plante dans la zone de plantation d’un pot selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, et l’alimentation (212) de l’entrée du canal en fluide, de sorte que le fluide s’écoule vers la sortie tout en atteignant les racines de la plante. Procédé de culture selon la revendication 13, dans lequel l’alimentation (212) est intermittente. Procédé de fabrication d’un pot selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, comprenant la réalisation (310) du pot par fabrication additive.