* Porteurs du projet: Marie-France Dignac (contact)

* Date de début : novembre 2017 * Date de fin estimée :

Lors des séminaires et écoles-chercheur organisés par le Réseau Matières Organiques, le besoin d’outils de visualisation des résultats de la recherche est apparu important, que ce soit dans un but pédagogique (enseignement, communication au grand public, …), ou dans le but de faciliter les interactions scientifiques entre les différentes communautés. En particulier, a émergé au sein de ResMO l'idée de la réalisation d’objets physiques représentant scientifiquement le sol. La fabrication de modèles 3D d’associations matières organiques-matières minérales reproduisant les propriétés structurales de ces milieux complexes permettrait de produire des objets identiques qui pourraient être utilisés dans différents laboratoires pour des expérimentations variées (porosité, mobilité de l’eau, réactivité et/ou transfert des polluants, écotoxicologie/biodisponibilité, dégradation des matières organiques, attaques par des enzymes, etc).

Lors de l'école-chercheur Vizmo en 2015, des essais d'impression 3D de sols avaient été réalisés au Fab Lab d'Orléans. Ces essais se poursuivent au Fab Lab de l'ENSGSI à Nancy.

Impression 3D d'un échantillon de tourbe
A partir de données 3D obtenues par analyse en microtomographie X (scanner) d'un échantillon de tourbe.

Quelques articles proposent d’utiliser des techniques d’impression 3D en sciences du sol.

Les chercheurs de l’Université d’Abertay en Ecosse ont utilisé cette technique pour reproduire la porosité de sols réels caractérisée en tomographie X. L’objectif de leur étude, expliqué dans une vidéo, est de mieux comprendre la diffusion des hyphes de champignons dans les structures poreuses du sol.

Leurs travaux ont été publiés dans Otten et al. (2008) Combining X-ray CT and 3D printing technology to produce microcosms with replicable, complex pore geometries, Soil Biology and Biochemistry, 51, 53-55. doi:10.1016/j.soilbio.2012.04.008.

Des chercheurs de l’Université d’Uppsala ont fabriqué des sols en impression 3D pour étudier les transferts d’eau dans le réseau de macropores du sol. La forte hétérogénéité des sols rend en effet difficile l’étude expérimentale de ces transferts. L’impression 3D permet d’obtenir un sol identique en plusieurs exemplaires sur lequel des expériences peuvent être réalisées. Voir Bacher et al. (2015) Three-dimensional printing of macropore networks of an undisturbed soil sample. Vadose Zone Journal. doi:10.2136/vzj2014.08.0111

La structure du sol est modifiée par les organismes vivants dans le sol, macro-, meso- ou microscopiques, de la taupe à la bactérie, en passant par la fourmi et le ver de terre. Dans un but pédagogique, des modèles 3D de ces petits animaux pas toujours visibles à l'oeil nu, permettraient de mieux expliquer la biodiversité des sols et son importance pour leurs fonctions écologiques. Ces modèles 3D pourraient servir dans des animations pédagogiques, comme l'atelier “ La petite fabrique des lombrics”, lors de la Fête de la Science 2017, où on demandait aux enfants de dessiner ces petits animaux à partir de photos au microscopes.

16/11/2017 Fourmi : Essai d'impression d'un modèle de fourmi trouvé sur le site thingiverse .
Difficultés:

• des éléments très fins, tels que les pattes et les antennes, seront difficiles à imprimer.
• Beaucoup de matière support à enlever pour faire apparaître le corps de la fourmi.
  

L'impression n'a pas pu être terminée car la buse de l'imprimante s'est bouchée.

Un autre petit animal qui serait très sympa à avoir en modèle 3D et plus facile à imprimer, est le tardigrade (taille réelle 0,5 mm). Mais on ne trouve que des photos, il faudrait créer le modèle 3D.

Ou encore le collembole (taille réelle 0,5 mm), très courant et très facile à observer dans les sols ou les composts. Mais comme la fourmi il a des pattes fines, et comme le tardigrade, il faut créer son modèle 3D.