طبق آخرين گزارش سازمان ملل متحد ، حدود 800 ميليون نفر از جمعيت جهان دچار فقر غذايي هستند ، شمار افراد قرار گرفته در زير خط فقر (از نظر تامين انرژي مورد نياز روزانه ي بدن) روز به روز در حال افزايش است.
جديد ترين پيش بيني ها حاکي از آن است که اين آمار تا سال 2020 ميلادي به رقمي بالغ بر يک ميليارد نفر خواهد رسيد و اين بدان معنا ست که حفظ نوع بشر در بلند مدت و نجات خيل عظيم انسان ها از خطر گرسنگي ، نيازمند توجه ويژه ي متخصصان و سياست مداران امروز جهان به توسعه ي پايدار و همه جانبه ي صنعت کشاورزي است.
همان طور که مي دانيد ورود نسل اول فناوري ها به عرصه ي کشاورزي ، در چند دهه ي گذشته منجر به وقوع انقلاب سبز و گذر از کشاورزي سنتي به کشاورزي صنعتي گرديد ، در اين دوره افزايش چشمگيري در کيفيت و کميت محصولات کشاورزي صورت گرفت که البته در کنار آن استفاده ي بي رويه از منابع مشکلاتي را نيز در پي داشت.
اکنون با گذشت سالها از وقوع انقلاب سبز و کاهش مجدد نسبت رشد توليدات کشاورزي به جمعيت جهان ، لزوم به کارگيري فناوري هاي جديد در صنعت کشاورزي پيش از هر زمان ديگري آشکار است.
در اين بين فناوري نانو به عنوان يک فناوري بين رشته اي و پيشتاز رفع مشکلات و کمبود ها در بسياري از عرصه هاي علمي و صنعتي ، به خوبي جايگاه خود را در علوم کشاورزي و صنايع وابسته آن به اثبات رسانيده است. فناوري نانو کاربرد هاي وسيعي در همه مراحل توليد ، فراوري ، نگهداري ، بسته بندي و انتقال توليدات کشاورزي دارد.
ورود فناوري نانو به صنعت کشاورزي و صنايع غذايي متضمن افزايش ميزان توليدات و کيفيت آن ها ، در کنار حفظ محيط زيست و منابع کره ي زمين مي باشد.
در ادامه نگاهي دقيق تر به کاربرد هاي گسترده ي فناوري نانو در هريک از زير شاخه هاي صنعت کشاورزي داريم.
کاربردهاي نانو در زراعت :
- کشاورزي دقيق (خاص مکاني)
بطور كلي كشاورزي‌ دقيق يك نوع نگرش جديد در مديريت مزرعه است. امروزه با استفاده از نانو سنسورها مشخص مي شود كه هر قسمت كوچك از مزرعه به چه ميزان عناصر غذائي و سم نياز دارد و بدين وسيله از آلودگي‌ محيط زيست جلوگيري‌کرده ، سلامت محصولات و افزايش بازده اقتصادي‌ راممكن مي سازد.
نانو سنسور ها مي توانند با کنترل دقيق وگزارش دهي به موقع نياز هاي گياهان به مرکز پردازش اطلاعات سيستم را در نگهداري محصولات ياري نمايد.
- ايجاد گلخانه‌هاي كم‌هزينه‌تر با هدف صرفه‌جويي در مصرف انرژي و دوام بيشتر در برابر رطوبت
ساختارهاي نانويي مي توانند گلخانه هايي در حجم كم اما انبوه پديد آورند كه تقريباً با اندازه اي برابر 10 درصد كل مزارع زير كشت در حال حاضر ، مي توانند جمعيت كنوني جهان را تغذيه نمايند. در اين صورت ميليونها هكتار از زمين هاي كشاورزي به محيط هاي طبيعي براي سكونت حيوانات در سراسر جهان باز گردانده مي شوند .
کاربردهاي نانو در اصلاح نباتات :
- انتقال ژن هاي مورد نظر به سلول هاي گياهي با استفاده از نانومواد
در اين روش از سامانه ي رسانش نانوذرات طلاي پوشيده با DNA يا RNA بداخل سلول استفاده مي شود.
- ساخت ابزارهاي جديد براي بيولوژي سلولي و مولكولي
اين ابزار ها جهت تعيين مولكول‌هاي خاص ، شناسايي و جداسازي آن ها استفاده مي شوند و کاربري بسياري دارند که از اين بين مي توان به موارد زير اشاره کرد ؛
تكنولوژي و علم توليد مثل ، اصلاح نژاد حيوانات و گياهان ، تبديل ضايعات به انرژي و محصولات جانبي مفيد و علم و تكنولوژي كودسازي
- اصلاح بذور به شيوه اتمي
کاربردهاي نانو در توليد سموم و کود هاي موثر و کم خطر :
ذرات سموم کشاورزي به وسيله عواملي از قبيل باد ، وارد هوا شده و با ورود به سيستم تنفسي انسان ، آن را در معرض انواع بيماري هاي استنشاقي قرار مي دهد ، تحولات نانوفناوري ، با افزايش ميزان سوددهي و کاهش عوارض سموم کشاورزي ، معضلات ناشي از اين سموم را رفع مي کند و آنها را به محصولاتي کاملاً مفيد تبديل مي کند.
- توليد سموم و كودهاي شيميايي با استفاده از نانوذرات و نانوكپسول ها
اين نسل از سموم و کود ها قابليت رهايش كنترل شده يا تاخيري ، جذب و تاثيرگذاري بيشتر و سازگاري با محيط زيست را دارا هستند.
- توليد كريستالهاي نانويي جهت افزايش كارايي استفاده از آفت‌كش‌ها
استفاده از كريستالهاي نانويي امکان كاربرد آفت‌كش‌ها با دُز هاي كمتر را فراهم مي آورد و اين يعني به حداقل رساندن ورود اين ترکيبات خطرناک به طبيعت.
-توليد نانوکودها (Nanofertilizers)
اين ترکيبات نانويي به سرعت و به صورت کامل جذب گياه شده و به خوبي نيازها و کمبود هاي غذايي آن را مرتفع مي سازد.
کاربردهاي نانو در گياه پزشکي :
- کنترل فعاليت هاي اجزاي سلولي گياهان بدون آسيب رساني به آنها
شيوه هاي کنوني براي بررسي سلول ها بسيار ابتدايي است و دانشمندان براي شناخت آنچه که در سلول اتفاق مي افتد ناگريزند سلول ها را از هم بشکافند و در اين حال بسياري از اطلاعات مهم مربوط به سيالهاي درون سلول يا ارگانهاي موجود در آن از بين مي رود. پيشرفت هاي نانوفناوري بطور خاص مطالعات بنيادي زيست شناسي را تقويت خواهد کرد.
محققان اميدوارند در آينده اي نه چندان دور با استفاده از نانوفناوري موفق شوند فعاليت اجزاي هر سلول را تحت کنترل خود در آورند.
هم اکنون گام هاي بلندي در اين زمينه برداشته شده ، به عنوان نمونه دانشمندان ميتوانند فعاليت پروتئين ها و مولکول D.N.A را در درون سلول کنترل کنند.
به کمک نانوفناوري روش جديدي براي بررسي بيان ژن و آناليز mR.N.A سلولهاي زنده بدون مرگ يا تخريب آنها با استفاده از ميکروسکوب نيروي اتمي AFM ارائه شده است.
- حسگرهاي هوشمند و سيستم‌هاي حمل هوشمند
به منظور رديابي و مبارزه ي سريع و مفيد با ويروس‌ها و ساير عوامل بيماريزا گياهي به کار مي روند.
- تيمار مولكولي بيماريها، رديابي سريع بيماريها، افزايش توانمندي گياهان براي جذب مواد مورد نياز
کاربردهاي نانو در تصفيه ي آب و ادوات آبياري:
- نمک زدايي و تصفيه ي اقتصادي تر آبها جهت شرب و کشاورزي
سازمان ملل پيش بيني کرده که در سال 2025 ميلادي ، 48 کشور جهان (معادل 32% جمعيت جهان) دچار کمبود آب آشاميدني و کشاورزي مي شوند، تخليص و نمک زدايي آب به کمک نانوفناوري از زمينه هاي مورد توجه در دفاع پيشگيرانه و امنيت زيست محيطي است.
سامانه هاي نانويي طراحي شده مي توانند آب دريا را با صرف انرژي 10 برابر کمتر از دستگاه اسمز معکوس، و 100 برابر کمتر از دستگاه تقطير،نمک زدايي کنند.
استقاده از نانو ذرات و نانوفيلترها امکان تصفيه و بهسازي آب را با سرعت و دقت بيشتر فراهم مي کند همچنين استفاده از نانو فيلترها در حذف آلودگيهاي ميکروبي آب (Bioremediation) کاربري گسترده اي دارد.
- بي خطر ساختن مواد آلاينده آب و خاک و قابليت بازيافت آنها
اين مواد به منظور ذخيره و حفظ رطوبت بيشتر در خاک طراحي گرديده اند و استفاده از آنها به ويژه در مناطق خشک و کم آب در افزايش ميزان عملکرد بسيار مفيد خواهد بود.
- ساخت مواد پوششي جديد و کارا براي پوشش درون لوله هاي فلزي
اين مواد پوششي به منظور جلوگيري از خوردگي ناشي از سيالات و کاهش زبري جداره لوله ها به کار مي روند.
- بکار گيري پليمرهاو مواد کامپوزيت براي توليد انواع قطره چکان
قطره چکان هاي ساخته شده با اين مواد قابليت تنظيم دقيق فشار آب را دارند همچنين به واسطه ي نوع مواد اوليه ي مورد استفاده اين قطره چکان ها نسبت به نفوذ ريشه گياه مقاوم هستند.
کاربرد هاي فناوري نانو در حوزه هاي زراعت ، اصلاح نباتات ، توليد سموم و کود ، گياه پزشکي و آبياري در اين مقاله بررسي گرديد ، اميد که مطالب ارائه شده مورد استفاده ي علاقمندان اين فناوري نوين قرار گرفته باشد.
در ادامه ي مقالات بررسي کاربرد هاي فناوري نانو در علوم کشاورزي و صنايع غذايي ، به کاربري نانو در حوزه هاي خاکشناسي ، ماشين آلات کشاورزي ، صنايع غذايي ، علوم دامي و شاخه ي مهم و پر اهميت ذخيره سازي و انتقال توليدات کشاورزي و صنايع غذايي مي پردازيم.