Introduction

Afin d'avoir une meilleure commercialisation du projet Lilo, la start-up Prêt à Pousser souhaite réaliser un jardin d'intérieur en hydroponie à l'aide d'une bouteille d'eau. Un premier prototype a déjà été testé par cette start-up. Les résultats sont les suivants:

• Engrais trop concentré pour le volume de substrat et le volume de la bouteille –> problème réglé
• Basilic trop foncé avec un fort goût amer –> dosage des caroténoïdes et chlorophylles a et b ? y a t-il une différence ?
• Développement des algues dans la bouteille et le substrat –> problème réglé
• Mauvais taux de germination (<60%) –> augmentation légère du pourcentage de germination (environ 70%)
• Mauvaise remontée de l'eau par capillarité jusqu'au substrat –> problème réglé
• Pas assez de place pour mettre plusieurs graines dans le substrat –> sans doute trop de graines dans les capsules qui expliquerait le taux de germination pas optimal et la compétition entre les différents pieds de basilic engendrant un croissance plus forte pour certains au dépend des autres

Notre objectif est donc d'améliorer le prototype afin de limiter la formation des algues, améliorer le taux de germination, permettre une bonne remontée de l'eau ⇒ lancer un produit d'entrée de gamme (maximum 10€) afin de permettre aux personnes voulant s'essayer à l'hydroponie de commencer à faible coût. De plus, pour ce faire, nous devons tester du basilic et une variété de tournesol naine.

Diagramme de Gantt

Afin de résoudre au mieux nos différents objectifs, nous avons tout d'abord réalisé un diagramme de Gant afin d'organiser nos expériences.

Ces expériences se dérouleront sous forme d'étapes :

• Etape 1 : Trouver les sources de la prolifération d'algues

La prolifération d'algue peut être dû au manque d'oxygène ou bien à la présence de la lumière → nous avons donc décider d'utiliser des bouteilles de lait opaque pour faire nos expériences.

• Etape 2 : Trouver les sources du mauvais taux de germination

L'eau n'arrivait pas à monter par capillarité le long du dispositif et a donc entraîné un substrat pas assez humide

• Etape 3 : Créer des nouveaux dispositifs

Nous avons d'abord penser à 2 prototypes différents. Le prototype 1 bis est une alternative à la suite d'un problème que nous avons eu (voir plus loin).

Ces 3 premières étapes se sont déroulées de Septembre à Octobre.

• Etape 4 : Début des expériences (05/11/18)

Nous avons lancé les 2 prototypes 1 et 2 pour le basilic. Dans chaque “capsule”, nous avons mis 9 graines de basilic. Ce choix de 9 graines a été fait afin de permettre d'obtenir un beau bouquet de basilic et d'être sur de palier aux pertes de graines qui ne germeraient pas. Les graines sont légèrement enfoncées dans le substrat de quelques millimètres. Pour chaque prototype, il y aura 4 réplicats. Ainsi cela permettra d'avoir au total pour chaque prototype 36 graines.

Pour créer ces prototypes, nous avons utilisé des bouteilles de lait permettant ainsi de cacher les racines de la lumière qui peuvent y être sensibles et éviter la prolifération d'algues. En effet, la présence d'engrais et de lumière est ce qui a sans doute en grande partie influencé la prolifération des algues dans la bouteille lors du premier essai réalisé par Prêt-à-pousser.

Dans chaque capsule, nous avons mis : 6g de tourbe sèche, 0,6g d'engrais chimique à diffusion rapide et 3g d'engrais secondaire à diffusion lente. En ce qui concerne le prototype 1, dans chaque tuyau, nous avons mis 3g de tourbe sèche. En ce qui concerne le prototype 2, dans chaque tuyau, nous avons mis 2g de tourbe sèche. Nous avons décidé de mettre l'engrais uniquement dans la capsule et non dans le tuyau puisque l'engrais va diffuser spontanément dans l'eau et il est préférable que celui-ci se trouve en priorité là où se trouve les graines. Les tuyaux sont percés afin de permettre une meilleure absorption de l'eau et plus d'espace pour les racines. Les bouteilles sont remplies chacune de 80 cL d'eau du robinet.

Durant nos expériences, nous allons mesurer plusieurs paramètres:

• Taux de germination
• Taux de croissance (mesure de la longueur de la tige)
• Mesure de la taille des feuilles
• Compter le nombre de feuilles
• Regarder la couleur des feuilles et racines
• Mesure de la chlorophylle dans les feuilles

Il faut savoir que pour nos expériences, nous réaliserons des contrôles réguliers (tous les 3/4 jours), nous ne changerons pas l'eau et nous contentons juste d'en rajouter 1 fois par mois dans la bouteille afin de compléter jusqu'au volume d'eau mis initialement.

Les graines ont commencé à germer au bout de 5 à 7 jours environ. Taux de germination, prototype 1 = 41,7% , prototype 1 bis = 66,7% et prototype 2 = 75%. Nous supposons que cette différence entre les 2 prototypes est du au fait que le trajet de l'eau jusqu'à la capsule est plus court pour le prototype 2.

En effet, nous avons déjà rencontré 2 problèmes :

→ la capsule avec la tourbe dans le prototype 1 est trop rapidement devenue trop sèche : en effet la bouteille n'étant pas remplie entièrement (seulement 80 cL d'eau) le tuyau ne trempe pas complètement dans la bouteille et l'eau a du mal à remonter par capillarité → le taux de germination est donc très faible : 41,7 % germination

→ comme nous sommes au mois de novembre la luminosité naturelle ne suffit pas pour la croissance des plantules = celles-ci restent à un stade précoce de 1-2 centimètres environ sans croître → nous allons donc ajouter des lampes pour leur permettre d'avoir l'énergie nécessaire pour grandir (lampes ajoutée le 22/11). L'idée de départ est de pouvoir commercialiser ces prototypes sans vendre une lampe LED avec afin de diminuer le coût → il faudra donc préciser aux clients pour une vente éventuelle que ce système fonctionne bien entre avril et septembre (à tester à cette période de l'année avant la commercialisation) lorsque la luminosité naturelle est forte et longue chaque jour, mais qu'il faudrait un éclairage supplémentaire pendant l'automne et l'hiver.

Face à ces problèmes nous avons :

→ relancé le prototype 1 avec cette fois 1L d'eau dans la bouteille de manière à ce que le tuyau trempe en intégralité dans l'eau (fait le 15/11)

→ ajouté un éclairage supplémentaire mimant la lumière du soleil avec des LED bleues et rouge (fait le 22/11) avec un cycle de 16h d'éclairage (entre 7h et 23h) et 8h sans (entre 23h et 7h) = comparable à un cycle journalier en été.

Nous mesurons tous les 3/4 jours la taille des premières feuilles apparues et la longueur des tiges.

Les prototypes 1 bis et 2 ont également été lancé pour les graines de tournesol (29/11). Nous n'avons pas fait le prototype 1 étant donné que l'eau remontait mal par capillarité. Le contenu des capsules et des tuyaux est identique. En revanche, nous n'avons mis que 3 graines dans chaque capsule étant donné que le tournesol prend plus de place que du basilic. Les graines ont germées à partir du 7ème jour environ. Le taux de germination semble plutôt faible cependant : prototype 1 bis = 66,7% et prototype 2 = 58,3%. En effet, les graines ont rapidement moisies et des champignons semblent s'être développés à la surface. Plusieurs hypothèses sont possibles pour expliquer cela : - cela peut provenir des graines qui sont peut-être trop anciennes et leur taux de germination est donc diminué - présence d'un champignon dans la graine qui les fait mourir ? - trop d'humidité dans le substrat qui engendre une pourriture des graines ?

Photos

Nous avons mis le 13/12 des graines de basilic et de tournesol à germer dans des boites de Petri avec un papier filtre imbibé d'eau afin de faire un contrôle du pourcentage de germination des graines. Nous regardons ensuite le nombre de graines germées au bout de 7 jours.

Nous allons faire des dosages pour mesurer les chlorophylles et les caroténoïdes le 19/12 pour regarder si l'on observe une différence suivant les prototypes. Protocole : - Peser 150 mg de feuilles par prototype et noter la masse exacte - Mettre dans un tube Eppendorf avec un peu de sable de Fontainebleau et du carbonate de magnésium - Ajouter sous hotte 500 µL acétone 92% - Broyer sous hotte - Vortexer et ajouter 500 µL acétone 92% - Broyer puis vortexer - Centrifuger à 10000 rpm pendant 10 min. - Prélever tout le surnageant dans un tube Eppendorf 2 mL puis compléter jusqu'à 2 mL avec acétone 80 % - Mesurer l'absorbance dans une cuve en verre à 460 nm, 645 nm et 663 nm.

[Chla] = 12,7.A663 - 2,63.A645

[Chlb] = 22,9.A645 - 4,68.A663

[Car] = 5.A460 - [(3,19.Chla + 130,3.Chlb)/200]

• Etape 5 : Fin des expériences (mi/fin décembre) et début de l'analyse de nos résultats

• Etape 6 : Faire un compte rendu de nos recherches (Avantages et Inconvénients de chaque prototypes) ainsi que du budget nécessaire pour la commercialisation du produit