مواد و ابزارهای نانومقیاس در خدمت علوم کشاورزی فن
1- مواد و ابزارهای نانومقیاس در خدمت علوم کشاورزی
فناوری نانو هیچ زمینه علمی را به حال خود رها نکرده است. علوم کشاورزی نیز از این قاعده جدا نیستند. تا به حال کاربردهای متعددی از فناوری نانو در کشاورزی، صنایع غذایی و علوم دامی مطرح شده است.
رابطه میان فناوری نانو و علوم کشاورزی در زمینه‌های زیر قابل بررسی است.
1- نیاز به امنیت در کشاورزی و سیستم‌های تغذیه‌ای
2- ایجاد سیستم‌های هوشمند برای پیشگیری و درمان بیماری‌های گیاهی
3- خلق وسایل جدید برای پیشرفت در تحقیقات بیولوژی و سلولی
4- بازیافت ضایعات حاصل از محصولات کشاورزی
از بین تدابیر موجود در مدیریت آفات کشاورزی استفاده از آفت‌کش‌ها و سموم، سریع‌ترین و ارزان‌ترین روش برای واکنش به یک وضیت اضطراری است.
روش‌های کنترل زیستی در حال حاضر بسیار هزینه‌بر هستند. در این روش‌ها کنترل آفت از طریق یکی از دشمنان طبیعی آن آفت صورت می‌گیرد. امروزه مصرف بی‌رویه آفت‌کش‌ها مشکلات زیادی را ایجاد کرده‌اند. این مشکلات شامل اثرات سوء بر سلامت انسان (ایجاد مسمومیت‌های حاد یا بیماری‌های مزمن)، تأثیر بر حشرات گرده‌افشان و حیوانات اهلی مزارع و همچنین ورود این مواد به آب و خاک و تأثیر مستقیم و غیرمستقیم در این نظام‌های زیستی است.
مصرف بی‌رویه آفت‌کش‌ها، محصولات کشاورزی را نیز به منبع ذخیره سم تبدیل می‌کند.
مهم‌ترین سوال در زمینه استفاده از آفت‌کش‌ها این است که چقدر از این سموم استفاده کنیم؟
استفاده از داروهای (سموم) هوشمند در ابعاد نانو می‌تواند راه حل مناسبی باشد. این داروها که قابلیت حرکت در گیاه را دارند، در بسته‌هایی که حاوی نشانی خاصی هستند قرار می‌گیرند. برچسب نشانی، یک کد مولکولی است که روی بسته نصب شده و به بسته اجازه می‌دهد که به بخشی از گیاه که مورد حمله عامل بیماری یا آفت قرار گرفته، تحویل داده شود. این ناقلین در ابعاد نانو دارای خودتنظیمی نیز هستند، به این معنی که دارو فقط به میزان لازم به بافت گیاهی تحویل داده می‌شود.
دقت در ردیابی بافت هدف و میزان اندک اما مؤثر دارو باعث می‌شود استفاده از سموم در کشاورزی به حداقل برسد. همه ما می‌دانیم که پیشگیری بر درمان مقدم است. بیماری‌های گیاهی نیز از روی علائمی مانند تغییر رنگ یا تغییرشکل اندام‌ها شناسایی می‌شوند، ولی مسئله اینجاست که این علائم مدت‌ها پس از ورود عامل بیماری به بافت گیاه بروز پیدا می‌کنند. به همین خاطر با سریع‌ترین اقدام‌ها برای جلوگیری از شیوع بیماری باز هم مقداری از محصول از بین می‌رود. در نتیجه نیاز به ابزاری که به کمک آن بتوان در همان مراحل ابتدایی ورود عامل بیماری، آن را کنترل و مهار کرد، بسیار ضروری به نظر می‌رسد.
نانوحسگرهای زیستی ابزارهایی هستند که که از تلفیق ابزارهای شیمیایی، فیزیکی و زیستی به‌دست آمده‌اند. این حسگرها شامل ترکیبات زیستی مانند یک سلول، آنزیم یا آنتی‌بادی متصل به یک مبدل انرژی هستند و قادرند که تغییرات ایجاد شده در مولکول‌های اطراف خود را گزارش دهند. این گزارش‌ها توسط سیگنال‌هایی که مبدل انرژی به تناسب با مقدار آلودگی تولید می‌کند، دریافت می‌شوند. بنابراین اگر تجمع زیادی از عامل بیماری در اطراف این حسگرها وجود داشته باشد، سیگنال‌های قوی فرستاده می‌شوند. ارزیابی حضور آلاینده‌ها در محیط توسط حسگرها در چند دقیقه میسر است اما با استفاده از روش‌های رایج حداقل 48 ساعت زمان برای تشخیص نیاز است.
استفاده از نانوحسگرهای زیستی در بسته‌های غذایی نیز است که در صورت شروع فساد مواد غذایی می‌توانند هشداردهنده باشند.
از دیگر کاربردهای فناوری نانو در صنایع غذایی ایجاد پلاستیک‌های جدید در صنعت بسته‌بندی مواد غذایی است. در تولید این پلاستیک‌ها از فناوری نانوذرات استفاده شده است. اکسیژن مسئله‌سازترین عامل در بسته‌بندی مواد غذایی است، زیرا این عنصر باعث فساد چربی مواد غذایی و همچنین تغییر رنگ آن‌ها می‌شود. در این پلاستیک جدید نانوذرات به صورت زیگزاگ قرار گرفته اند و مانند سدی مانع از نفوذ اکسیژن می‌شوند. به بیان دیگر، مسیری که گاز باید برای ورود به بسته طی کند طولانی می‌شود. به همین خاطر مواد غذایی در این بسته‌ها تازگی خود را بیشتر حفظ می‌کنند.
فناوری نانو با استفاده از فرایندهای طبیعی زیستی، شیمیایی و فیزیکی در بازیافت مواد باقیمانده از محصولات کشاورزی و تبدیل آن‌ها به انرژی و یا مواد شیمیایی صنعتی نیز نقش دارد. به طور مثال، از زمان برداشت پنبه تا تولید پارچه بیش از 25% الیاف به ضایعات تبدیل می‌شوند. در دانشگاه کرنل در آمریکا روشی تحت عنوان «ریسندگی الکتریکی» ابداع شده که با استفاده از این روش از ضایعات پنبه محصولاتی مانند کلاف‌های پنبه و نخ، البته با کیفیت پایین‌تر تولید می‌کنند. دانشمندان علوم پلیمر از این روش برای تولید نانوفیبرها از سلولز که 90% الیاف پنبه را تشکیل می‌دهد، استفاده کرده‌اند و الیافی کمتر از 100 نانومتر تولید کرده‌اند که 1000 بار کوچک‌تر از الیاف فعلی است.
یکی از کاربردهایی که برای این الیاف ریز سلولزی بیان شده، جذب آفت‌کش‌ها و کودهای شیمیایی از محیط برای جلوگیری از ورود آن‌ها به اکوسیستم و رها کردن مجدد این مواد در محیط در مواقع مورد نیاز است.
از دیگر محصولات فناوری نانو، نانوکاتالیزورها هستند که قابلیت تبدیل روغن‌های گیاهی به سوخت را جهت ایجاد منابع جدید انرژی دارند.
پیشرفت در زمینه علوم گیاهی، کشاورزی و صنایع غذایی رابطه مستقیمی با پیشرفت در تحقیقات زیست‌شناسی سلولی و مولکولی دارد. تولید ابزارهای جدید تحول شگرفی در تحقیقات سلولی و مولکولی ایجاد کرده است. امروزه میکروسکوپ‌هایی که قابلیت ایجاد مشاهده در مقیاس نانو را دارند، در توسعه علوم زیستی نقش مهمی را ایفا می‌کنند.
برچسب‌ها:نانو و کشاورزی
مطالب زیر را حتما بخوانید:
قوانین ارسال دیدگاه در سایت