نقش فناوری نانو در کشاورزی

بالا رفتن میزان تولید و بهره برداری محصولات کشاورزی به کمک اصلاح ارقام، مدیریت گیاهان زراعی و حفاظت در برابر آفات و بیماری ها، از گذشته تا به امروز در میان کشاورزان امری ضروری بوده است. امروزه با وجود تکنولوژی های جدید و فناوری های مرسوم در بخش کشاورزی معضلات و مشکلاتی رواج دارد. فناوری نانو در واقع دانش استفاده از ذرات بسیار کوچک است که سبب رفع مشکلات در بخش کشاورزی می شود. با این وجود کاربرد این علم جدید در بخش کشاورزی بیشتر به صورت تحقیقات و آزمایشات از جانب محققین بوده است. و در آینده پیشرفت بیشتری خواهد داشت.

کلمه نانو طیف گسترده ای از فعالیت ها را شامل می شود و در معنای کلمه به معنای یک میلیاردم است. انجمن رویال انگلستان، تکنولوژی نانو را طراحی، توصیف، تولید وسایل و سیستم هایی که دارای اندازه ای در حدود نانو هستند، معرفی می کند . در این فناوری قانون های خاک بر طبیعت و علم فیزیک و شیمی صادق نیست و واکنش پذیری ذرات در این مقیاس کاملا متفاوت از مقیاس ماکرو است.

در ایران بخش کشاورزی و تولید مواد اولیه در دسته اقتصاد ملی به حساب میاید. به کمک این تکنولوژی مشخص می شود که مثلا در هر قسمت مزرعه به چه مقدار عناصر غذایی و سم وجود دارد و می توان به مقدار زیادی از آلودگی های محیطی جلوگیری و سبب افزایش سلامت محصولات و کیفیت ان ها در نتیجه بالابردن راندمان اقتصادی شد.

همچنین به کمک این تکنولوژی می توان تا مقدار زیادی بر بازار پسندی محصولات تاثیر گذاشت مثلا در تایلند با تغییر ساختمان دی ان ای برنج سبب تغییر رنگ و بهبود بازار پسندی ان شده اند. همچنین با این فناوری می توان تولید کود سازگار با محیط زیست برای استفاده گیاهان و حفاظت از ان ها در برابر حشرات تولید کرد.

امروزه در سراسر جهان سرمایه گذاران قسمت بزرگی از ثروت خود را در زمینه و نانو پزشکی اختصاص داده اند ، که نشان دهنده اهمیت این تکنولوژی در پیشرفت کشور می باشد.

فناوری نانو در کشاورزی و کاربردها

اهمیت فناوری نانو در کشاورزی ایران

با تلاش های انجام شده در بخش کشاورزی هنوز بهره وری و بازدهی گیاهان زراعی کمتر از توان حداکثری آن ها بوده است. به این دلیل که بازدهی کم آب و عناصر غذایی مورد استفاده ی گیاهان و وجود رقابت شدید با آفات و علف های هرز است. فناوری نانو ، توانایی از بین بردن این موانع و مشکلات را داشته و در سال های آینده باعث افزایش عملکرد و کارآیی گیاهان زراعی و ایجاد امنیت غذایی بشر می شود.

اقدامات لازم به منظور ترمیم اثرات مخرب به دلیل حضور عوامل تنش زا زنده و غیر زنده بر گیاهان بعد از ایجاد تنش در گیاهان نمایان می شود. متاسفانه بعد از ایجاد مشکلات برای گیاهان ممکن است به صورت جدی گسترش یابد و سبب تخریب کل مزرعه به وسیله ی عامل تنش زا شود. ولی به دلیل اینکه فناوری نانو در اندازه شبیه به فعالیت ویروس ها و عوامل بیماری زا است بنابراین این فناوری قابلیت تشخیص و ریشه کنی سریع پاتوژن های گیاهی را داراست. برخی از فعالیت های فناوری نانو مانند نانو علف کش ها توسط کشاورزان مورد استفاده قرار گرفته است

تغییرات اقلیمی و آب و هوایی، شهرنشینی و افزایش جمعیت ، مصرف منابع طبیعی و مشکلات زیست محیطی مانند حضور آفت کش ها و کودهای شیمیایی ، از جمله مشکلات و معضلات بخش کشاورزی طی سال های اخیر بوده است. در سال دوهزار و هجده اتحادیه اروپا فناوری نانو را یکی از شش فناوری اصلی معرفی کرد که در بخش پزشکی، بیوتکنولوژی، الکترونیک، علوم، مواد و انرژی کاربرد دارد.

کاربرد فناوری نانو در کشاورزی

کشاورزی دقیق

کشاورزی دقیق یک نوع دیدگاه جدید در مدیریت مناطق زیر کشت است. به کمک نانو سنسورها تعیین می شود که در هر بخش از زمین کشاورزی به چه میزان مواد و عناصر غذایی نیاز است و میزان سموم خاک و آلودگی های محیطی اندازه گیری شده و با کنترل دقیق و گزارش دهی به موقع نیازهای گیاهان به مرکز پردازش اطلاعات سیستم را در نگهداری محصولات کمک نماید.

کاهش مصرف علف کش ها و آفت کش ها

طی سال های گذشته نانو ذرات برای مقابله با انواع آفت کش ها مانند حشره کش ها، کنه کش ها، پاتوژن های بیماری زای و … تولید شده است. در بیشتر موارد ذکر شده ذرات نانو برای حمل سموم و تولید استفاده شده اند به این صورت که ماده موثر آفت کش ها به شکل تدریجی آزاد شده و علاوه بر مقرون به صرفه بودن سبب ایمنی محیط زیست و جلوگیری از فرسایش خاک و کاهش گیاه سوزی و سمیت برای انسان می شود.

کاربرد فناوری نانو در آبیاری مزارع کشاورزی

به کمک این فناوری می توان مقاومت گیاهان را در برابر بیماری ها و آفات افزایش داد. پیشرفت های نانو تکنولوژیکی، سبب تغییر در رفتار سلول های گیاهی شده و با افزایش طول عمر و رشد سریع در محیط های نامساعد و حتی کشت در شوره زارها و یا کمبود اب و افزایش مقاومت در شرایط سرما و خشکی رشد کنند.

با کمک این فناوری شرکت های تولید مواد غذایی بدین منظور بعضی شرکت های خارجی در حال توسعه مواد نانو جدیدی هستند که طول دوره سالم باقی ماندن غذا را افزایش می دهند.

امکان بازیافت و استفاده دوباره از مواد، انرژی و آب یکی از اصلی ترین دغدغه های جوامع امروزی است. طبق گزارشات سازمان ملل چهل و هشت کشور دنیا تا پایان سال دو هزار سی دچار کمبود آب آشامیدنی و کشاورزی می شوند. استفاده از فناوری نانو تکنولوژی به منظور خالص سازی اب و نمک زدایی سبب حفاظت و امنیت زیست محیطی می شود.

کاهش آلودگی و پس آب ها

نانو تکنولوژی سبب تغییراتی اساسی در استفاده از منابع طبیعی، انرژی و آب می شود و فاضلاب و آلودگی های ناشی از ان را کاهش خواهد داد. نانو تکنولوژی توانایی حذف و کاهش آلودگی های با قطر بسیار کوچک را از منابع آبی و هوا را دارد.

افزایش قدرت درمانی داروها برای احشام

این تکنولوژی توانایی ایجاد فرمولاسیون و راه های جدید برای انتقال دارو ایجاد می کند که به شکل موثری توان درمانی داروها را برای احشام بالا می برد.

نانو آفت کش های تخریب پذیر و زیست سازگار

در تمام کشورهای دنیا بیشتر آفت کش ها سنتز و با هدف کنترل آفت در بخش کشاورزی تولید می شود. استفاده از این افت کش ها و طریقه مصرف ان ها سبب ایجاد آلودگی در محیط زیست می شود. به کمک نانو تکنولوژی و ایجاد فرمول های جدید برای افت کش ها سبب بالا بردن عملکرد و کاهش میزان مصرف افت کش ها را به همراه خواهد داشت.

مقاله کاربرد فناوری نانو در کشاورزی

مقاله های مختلفی وجود دارد ولی استفاده از کودهای شیمیایی نقش مهمی در بالا بردن میزان تولید محصولات در کشورهای در حال توسعه به خصوص پس از وقوع انقلاب سبز، ایفا کرده اند . استفاده بیش از اندازه کودهای شیمیایی نیتروژنه، اب های زیر زمینی و منابع اب دنیا را تحت تأثیر قرار داده و سبب ایجاد پر غذایی و فرآیند مردابی شدن در اکوسیستم های آبی شده است.

با کمک نانو حسگرها شرایط غذایی، رطوبت و فیزیولوژیکی گیاهان در سریعترین زمان ممکن مشخص می شود و سبب تسهیل در اتخاذ اقدامات اصلاحی مناسب و به موقع می شود. در واقع مواد نانو آزمایشگاه های کوچکی هستند که از توانایی کنترل و تنظیم دقیق تغییرات زودگذر در سیستم خاک را دارند. یکی از اصلی ترین اهداف کشاورزی دقیق مدیریت درست و اصولی عناصر غذایی و آب مورد نیاز گیاهان است که به کمک نانو تکنولوژی می توان با دقت بسیار زیاد اقدام به تعیین میزان عناصر غذایی و آب در دسترس گیاه قرار داد.

این ذرات به سیستم های هوشمند اعمال درمان برای بالا بردن کیفیت سلامت بشر نام برده می شوند. در واقع ، قرار دادن نانو ذرات در اندام های گیاهی به منظور تعیین غذای مورد نیاز گیاه و انجام اقدامات لازم برای رسیدگی به مشکلاتی که باعث کاهش عملکرد گیاه می شوند موثر باشد. این فناوری می تواند نیاز ابی و کودی گیاهان را کنترل نماید.

بذر های بدست آمده از طریق فناوری نانو دارای ساختار منحصر به فرد و توانایی حفظ بقا در شرایط نامساعد محیطی را دارند. عملیات تولید بذر، مخصوصا در گیاهانی که به کمک باد گرده افشانی می کنند ، بسیار سخت و دشوار است. به کمک نانو حسگرهای زیستی که در برابر آلودگی دانه های گرده حساس هستند می توان از ناخالصی احتمالی اطلاع پیدا کرد و با اقدامات لازم و به موقع باعث کاهش آلودگی دانه شد.

مدیریت علف های هرز

استفاده از یک علف کش برای از بین بردن چند گونه ی علف هرز در زمین های زراعی سبب کنترل و مدیریت ضعیف علف کش ها و ایجاد مقاومت در علف های هرز نسبت به علف کش می شود . استفاده از سموم علف کش برای علف های هرز چندساله نابودی کامل علف ها را به دنبال نخواهد داشت. علف کش های امروزی و نانو علف کش ها اثراتی در سلول های گیاهی مانند تخریب ساختار و کارکرد کلروپلاست ها، جلوگیری از سنتز و متابولیسم سلولی ، ایجاد اختلال در تقسیم سلولی ، جلوگیری از سنتز زیستی و تنظیم رشد سلولی است. جذب علف کش ها از طریق ریشه بسیار از جذب برگ فرآیندی راحت تر دارد.

تولید علف کشی که با نانو ذرات پوشیده شده اند و توانایی حمل ماده ی موثره ی به سلول های گیرنده در اندام های زیرزمینی علف هرز هستند، سبب ورود مواد علف کش به سیستم گیاهی و پخش ان در سراسر گیاه خواهد شد.

روش مدیریت آفات که به شکل وسیعی در سیستم های کشاورزی استفاده می شود به دلیل استفاده از سموم و علف کش ها سبب کاهش کارآمدی اقتصادی برای کشاورزان می شود. کنترل و بررسی آفات و حشرات و علف ها نیازمند دقت و هزینه های سنگینی است که کشاورزان باید پرداخت کنند لذا استفاده از فناوری نانو مانند نانو حسگرها می توان سبب افزایش کارآیی روش های مدیریت آفات گردید.

فناوری نانو در کشاورزی و صنایع غذایی

ایجاد مسمومیت های غذایی در هر سال جان میلیون ها انسان را به خطر می اندازد و هزینه های درمانی زیادی را ایجاد می کند که باعث اتلاف سرمایه های مالی و ضرر دهی اقتصادی کشورهای مختلف نیز می گردد. به کمک قرار دادن نانو حسگرهایی که و چسبیدن به عوامل بیماری زا قادر به شناسایی تمامی انواع پاتوژن های غذایی مانند اشرشیاکولای و سالمونلا هستند که ممکن است در داخل مواد غذایی و حتی بسته بندی ان ها نیز رشد و تکثیر پیدا کنند. نانو حسگرها شامل هزاران نانوذره هستند که این نانو ذرات توانایی تشخیص سریع و دقیق وجود هر گونه و هر تعداد عامل بیماری زا در محصولات غذایی را دارند. این نانو حسگرها به شکل های مختلف رفتار می کنند، مثلا نانو حسگرها می توانند در تماس با پاتوژن های مختلف به رنگ های گوناگون در آیند و یا اینکه قادر به ردیابی مواد مغناطیسی باشند.

فناوری نانو در کشاورزی و ماشین آلات

در سال های گذشته ، دانشمندان صنایع غذایی و علوم تغذیه تلاش کرده اند که عناصر ریز مغذی مفید و آنتی اکسیدان های گوناگون را به مواد غذایی اضافه کنند . در صورتی که مقدار زیادی از آنتی اکسیدان های افزوده شده به محصولات غذایی، در طول مراحل تولید، فرآوری و ذخیره سازی مواد تجزیه شده از بین می روند. پلی فنول ها جزء ترکیباتی هستند که در بیشتر مواد غذایی وجود دارند. این ترکیبات به کمک قرار گرفتن در مقابل هوا تجزیه و اکسید می شوند. به کمک نانو ساختارهای حلزونی شکلی که توانایی به گیر انداختن و پوشاندن پلی فنول ها را دارند می توان از اکسایش زود هنگام این ترکیبات آنتی اکسیدان جلوگیری نمود و از تماس عناصر غذایی با رطوبت و اکسیژن نیز خودداری کرد. دانشمندان مؤسسه بین المللی علوم رسانش زیستی توانستند طراحی و تولید نانو ذرات حلزونی که شامل نانو ذرات مارپیچی با اندازه ی پنجاه نانو متر هستند و تاثیری بر طعم و رنگ غذا ندارند ، می توان از آن ها جهت رسانش کارآمدتر عناصر غذایی مانند ویتامین ها، لیکوپن و اسیدهای چرب امگا سه به سلول های زنده استفاده کرد .

کاربرد فناوری نانو در صنعت کشاورزی

در سراسر دنیا مصرف کنندگان مواد غذایی خواهان نگهداری مواد غذایی به مدت زمان طولانی به صورت تازه و سالم باقی بمانند هستند ، و در این راستا نیازمند ان هستند که حمل و نقل مواد مورد استفاده برای بسته بندی محصولات غذایی راحت و آسان باشد و این مواد از نظر بهداشتی سالم و ایمن باشد و خطری برای سلامتی انسان ایجاد نکند . شرکت بایر که وظیفه بسته بندی با استفاده از فناوری نانو ذرات موفق به گسترش نوعی بسته بندی پلاستیکی سرشار از نانو ذرات سیلیکات شدند که نسبت به هوا و رطوبت نفوذناپذیری زیادی دارد و می تواند در مقایسه با بسته بندی های پلاستیکی معمولی، مواد غذایی را برای مدت زمان طولانی تری به صورت تازه و سالم نگهداری نماید. دانشمندان دانشگاه لیدز انگلستان اثبات کردند که می توان از نانو ذرات که خاصیت ضد میکروبی را دارند به منظور تولید بسته بندی های غذایی ایمن تر و سالم تر استفاده کرد . این دانشمندان متوجه شدند که نانو ذراتی مانند اکسید روی و اکسید منیزیم از عملکرد مطلوب و خوبی برای از بین بردن ریز جانداران بیماری زا برخوردار هستند و نسبت به دیگر نانو ذرات فلزی بسیار ارزان تر و قابل دسترس تر هستند.

حضور اکسیژن در صنایع غذایی و بسته بندی یکی از مشکل ساز ترین عناصر برای مهندسین شاغل در بخش بسته بندی محصولات غذایی است چون این عنصر سبب فساد چربی موجود در گوشت و پنیر شده و آن ها را بی رنگ می کند. مشخص شده است که مخلوط کردن نانو ذرات رس با کوپلیمر اتیلن و الکل باعث بالابردن نفوذناپذیری بسته بندی محصولات غذایی نسبت به گاز اکسیژن می شود . نانو ذرات پلیمری و سیلیکاتی باعث بهبود نفوذناپذیری بسته بندی غذا نسبت به گاز اکسیژن و بالابردن مقاومت مکانیکی و ثابت ماندن حرارتی آن می شوند.

راهکارهای فناوری نانو برای تغییر اقلیم

تغییر اقلیم و اب و هوا در سراسر جهان به یکی از جدی ترین نگرانی های زیست محیطی قرن بیست و یک به شمار میاید. در مورد افزایش دمای کره ی زمین هیچ گونه شک و تردید و ابهامی وجود ندارد و تمام آثار ناشی از این پدیده را می توان به طور واضح در بالارفتن میانگین درجه ی حرارت اتمسفر و اقیانوس ها، ذوب شدن طیف وسیعی از یخچال های قطبی و بالا آمدن سطح آب دریاها، مشاهده کرد . فعالیت های انسانی ، علت اصلی و عمده ی بالارفتن درجه ی حرارت کره زمین طی پنجاه سال گذشته بوده است. فعالیت های بشری مانند سوزاندن سوخت های فسیلی، تغییر کاربری زمین ها مانند جنگل زدایی جهت کشت محصولات زراعی و کشاورزی و توسعه دامپروری های صنعتی و تخریب لایه ی اوزون به خاطر انتشار گازهای گلخانه ای و وجود ذرات معلق آلاینده در درون اتمسفر علت اصلی بروز تغییر اقلیم و گرم شدن کره ی زمین هستند. به همین جهت برای متوقف کردن روند سریع تغییر اقلیم، باید نسبت به کاهش قابل توجه انتشار گازهای گلخانه ای به داخل اتمسفر اقدامات موثری صورت پذیرد.

احتمال اینکه یک بخش یا فناوری جدید بتواند توانایی پاسخگویی کامل و سریع به چالش تغییر اقلیم را داشته باشد بسیار کم است. در تمامی بخش ها، مانند ساختمان سازی تا بخش صنعت، تولید انرژی، کشاورزی، حمل و نقل، جنگل داری و مدیریت ضایعات باید در تلاش های صورت گرفته به جهت کاهش شدت معضلات و مشکلات تغییر اقلیم سهیم باشند.

فناوری نانو از روش های جدید مورد توجه به حساب میاید که برای مواجهه با مشکلات و چالش های تغییر اقلیم است. استفاده از فناوری نانو برای سیستم هایی مانند سامانه رسانش انرژی با استفاده از هیدروژن، تولید برق به وسیله ی انرژی خورشیدی و تولید باتری های نسل جدید، برای کاهش میزان مصرف انرژی و انتشار گازهای گلخانه ای به اتمسفر برخوردار است.

 

 

کاربرد فناوری نانو در کشاورزی+pdf

دانلود کتاب کاربرد فناوری نانو در کشاورزی

یک دیدگاه ارسال کنید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *