پیشرفت‌های اخیر نانو فناوری در بخش کشاورزی

فناوری نانو در مسیر خود به بسیاری از صنایع نفوذ کرده و پیشرفت‌های قابل‌توجهی را در این راه ایجاد کرده‌است. با این حال، بخش کشاورزی هنوز باید از مزایای نانوفناوری بهره‌مند شود.

فناوری نانو یکی از شش فن‌آوری فعال است که توسط کمیسیون اروپا شناسایی شده‌است که می‌تواند به رقابت پایدار و رشد در صنایع مختلف کمک کند. محققان در حال بررسی این موضوع هستند که چگونه این فناوری می‌تواند به عنوان یک منبع بهبود بحرانی برای کشاورزی به حل چالش‌های پایداری، امنیت غذایی و تغییر آب و هوا کمک کند. با این حال، هیچ پیشرفت مشخصی صورت نگرفته است. ‌

چرا کشاورزی به نانو فناوری نیاز دارد؟ ‌

بخش کشاورزی در طول سال‌ها از بسیاری از نوآوری‌های تکنولوژیکی بهره برده‌است. ماشین‌آلات، ارقام هیبرید، شیمی و زیست فن‌آوری و این تبدیل نیازمند ادامه پرداختن به چالش‌های غذایی و تغییرات آب و هوایی است. ‌

وقتی مواد به مقیاس نانو می‌رسند، خواص شیمیایی و فیزیکی جدید مواد آشکار می‌شود. این ویژگی‌ها کارکرد مفیدی را فراهم می‌کنند و در حال حاضر در پزشکی، بیوتکنولوژی، علم مواد و در بخش انرژی مورد بهره‌برداری قرار می‌گیرند. آن‌ها همچنین می‌توانند در بخش کشاورزی برای بهبود پایداری، افزایش تنوع محصولات و همچنین افزایش بهره‌وری، مدیریت بیماری و حفاظت از محصول مورد استفاده قرار گیرند. ‌

نانو کودها

هدف فناوری نانو برای بخش کشاورزی کاهش تعداد مواد شیمیایی از دست رفته در طول گسترش و یا افشاندن محصولاتی مانند آفت‌کش‌ها و کودها، به حداقل رساندن تلفات مواد مغذی در باروری و افزایش عملکرد از طریق آفت و مدیریت مواد مغذی است. ‌

کودهای متعارف ممکن است برای انسان و محیط‌زیست مضر باشند، که موجب تحقیق در مورد جایگزین‌های محیطی می‌شود، و نانوتکنولوژی اینجاست که به ما کمک می‌کند. نانو کودهای شیمیایی شامل فرمولاسیون‌های نانوساختار روی، سیلیکا، آهن و اکسید تیتانیوم در میان دیگران هستند که می‌توانند این مواذ مغذی را در اختیار داده گیاهان قرار دهد و امکان جذب مؤثر و یا آزاد شدن آهسته مواد مؤثره را فراهم می‌آورند. ‌

نانوذرات با وجود خاصیت حجم به سطح بالا و ویژگی‌های اپتوالکترونیک و فیزیک وشیمیایی می‌تواند موجب افزایش رشد و بهره‌وری گیاه از طریق تأثیر بر فعالیت‌های متابولیکی گیاه بشود

آفت‎کش‎های نانویی

 آفت‎کش‎های نانویی ناشناخته هستند. این آفت‌کش‌ها کپسوله شده، با ویژگی‌های آزادسازی آهسته، افزایش حلالیت، ویژگی، نفوذپذیری و پایداری می‌تواند تلفات مواد مغذی در باروری را با مزیت دوگانهٔ افزایش عملکرد از طریق آب بهینه و مدیریت مواد مغذی به حداقل برساند. ‌

این امر می‌تواند با حفاظت از ترکیبات فعال کپسوله شده در برابر تجزیه زود هنگام و یا افزایش اثربخشی کنترل آفت برای مدت طولانی به دست آید. چنین سیستم‌های تحویل هوشمند می‌تواند هم مقدار آفت‌کش‌ها و هم سطح تماس انسان را کاهش دهد.

پرورش و انتقال ژنتیکی

در طول سال‌ها، کشاورزی در معرض پرورش انتخابی و دستکاری ژنتیکی برای اطمینان از سالم‌ترین محصولات قرار گرفته‌است. این کار با تنها حفظ بهترین دانه‌ها برای رشد در سال بعد قبل از دستکاری گیاهان برای نشان دادن ویژگی‌های مورد نظر، تا حدی اشتباه آغاز شد. ‌

ابزارهایی از نانوتکنولوژی برای اصلاح گیاه و تبدیل ژنتیکی در حال بررسی هستند. نانوذرات سیلیکا عامل دار شده توسط سطح را می‌توان برای حمل DNA و داروها به سلول‌ها و بافت‌های حیوانی به کار برد و آن پتانسیل انتقال DNA و مواد شیمیایی را به سلول‌های گیاهی جدا شده و برگ‌های سالم را از خود نشان می‌دهد.

نظارت بر میدان

نانو فناوری همچنین ممکن است در سنسورها برای نظارت بر سلامت گیاه و خاک و یا کیفیت آب به کار رود در نتیجه سلامت محصولات کشاورزی را حفظ می‌کند. بیوسنسورهای مبتنی بر نانو تکنولوژی می‌توانند برای تشخیص انواع گسترده‌ای از کودها، علف‌کش‌ها، آفت‌کش‌ها، حشره‌کش‌ها، پاتوژن ها، رطوبت و PH خاک به کار روند. ‌

 

نانو فناوری کشاورزی و بازار

علی‌رغم مزایا و روند رو به رشد در انتشار و ثبت اختراع، کاربردهای بسیار کمی از نانوفناوری در بخش کشاورزی وجود دارد. کاربردهای ثبت اختراع از شرکت‌های کشاورزی شیمیایی در حال افزایش است، اما هیچ محصول جدیدی به بازار نرسیده است. این امر نشان می‌دهد که متقاضیان با شور و اشتیاق ثبت امتیاز می‌کنند اما ادعاهای خود را برای تضمین آزادی در آینده برای عملکرد و تضمین بهره‌برداری آتی در صورتی که از نظر تجاری امید بخش باشد، گسترده نگه می‌دارند. نانو تکنولوژی سرمایه‌گذاری اولیه بالایی در تولید دارد و بنابراین این تکنولوژی در حال حاضر بازگشت کافی به سرمایه‌گذاری را نشان نمی‌دهد. این هزینه اولیه بالا تنها می‌تواند با استفاده از یک بهروری متعادل شود.

عامل دیگر می‌تواند قوانین جدید فناوری نانو باشد که باعث ایجاد عدم قطعیت برای محصولات در حال حاضر در بازار می‌شود، به ویژه آن‌هایی که با نانوذرات مهندسی شده‌اند تعریف مواد نانو به اندازه توصیف آن از نظر اندازه ساده نیست زیرا بسیاری از کشورها طبقه‌بندی و چارچوب‌های نظارتی متفاوتی دارند که نیاز به تعریف و مقررات هماهنگ بین‌المللی را برجسته می‌کند. ‌

جالب توجه است که افکار عمومی موافق استفاده از نانوتکنولوژی در کشاورزی است. در سایر صنایع کلیدی پیشرفت سریعی وجود داشته‌است، و محصولات با منافع روشن توسط مصرف کنندگان پذیرفته شده‌اند. امید است که دانش به‌دست‌آمده در این مناطق به کاربردهای کشاورزی سرازیر شود و به طور مشابه در نظر گرفته شود. ‌

نتیجه گیری

محصولات جدید و نوآورانه نانویی کشاورزی در حال تلاش برای رسیدن به بازار هستند. عواملی شامل هزینه‌های بالای تولید محصولات که درحجم بسیارزیاد اقتصادی هست، مزایای تکنولوژیکی مبهم و عدم قطعیت نظارت از مواردی است که روند ورود محصولات نانویی کشاورزی را با مشکل روبه رو کرده است. با این حال، چشم‌انداز تحقیق و توسعه، با چندین محصول کشاورزی که به طور فعال در حال بررسی هستند، امیدوار کننده به نظر می‌رسد.