تقنية النانو في الزراعة شرح تفصيلي من الصفر

0

تقنية النانو في الزراعة شرح تفصيلي من الصفر

الهندسة الحيوية والهندسة الوراثية وتطبيقاتهم في الزراعة، التنمية الزراعية المستدامة، الزراعة البيوديناميكية، الزراعة العضوية، المزارع الرأسية، تطبيقات تكنولوجيا النانو في صناعة الزراعة.

هي ثورات علمية بحثية وتكنولوجية وبروتوكلات وبرامج وسياسات عالمية في عالم صناعة الزراعة، ليست بقديمة العهد، ولكنها خرجت من طور الدراسات النظرية، والأبحاث المعملية إلى سياسات وتكنولوجيا وأساليب وممارسات زراعية.

كما تحولت إلى تطبيقات يتبناها العالم الآن ويعتبرها الحلول الآمنة لمواجهة تحديات الآمن الغذائي العالمي المستقبلية، وكذلك الحفاظ علي النظام البيئي والعودة للطبيعة.

وهذا يجعل المعرفة بتلك التطبيقات والبرامج والثورات التكنولوجية الزراعية، ومواكبة ذلك التطور للنهوض بصناعة الزراعة في الوطن العربي مسؤولية كل مزارع عربي.

سواء كان مزارعًا بسيطًا أو طالبًا زراعيًا أكاديميًا أو مهندسًا زراعيًا أو حتى مستثمر صاحب مشروعات زراعية ضخمة؛ انطلاقًا من مبدأ مواكبة التطور والبدء من حيث انتهى الآخرون، ولتعميق البحث عن الفرص الاستثمارية في قطاع صناعة الزراعة، دعونا نتعمق قليلًا في شرح تقنية النانو في الزراعة شرح تفصيلي من الصفر.

شرح تقنية النانو في الزراعة

لماذا المقالات الأكاديمية في ريستارت

قبل التطرق لموضوع تكنولوجيا النانو وتطبيقاتها في الزراعة، وجب التنويه عن سبب تناولنا في ريستارت لموضوعات مثل:

وأخيرًا مقال اليوم تطبيقات تقنية النانو في الزراعة.

ورغم كون تلك الموضوعات غير شيقة ولا يهتم بها الكثير من قراء ريستارت الأعزاء، إلا أننا نتناولها لعدة أسباب منها:

  • على أصدقائي الزراعيين في الوطن العربي المعرفة بأحدث السياسات والاتجاهات والبروتوكولات والبرامج والأبحاث العلمية وفهمها وفهم أحدث ما يدور في العالم في صناعة الزراعة فهو الأساس الأول لبناء نهضة زراعية كبرى في الوطن العربي.
  •  يقول نيلسون مانديلا: التعليم هو أقوى سلاح يمكنك استخدامه لتغيير العالم، التعليم هو الخطوة الأولى للناس لاكتساب المعرفة والتفكير النقدي والتمكين والمهارات التي يحتاجونها لجعل هذا العالم مكانًا أفضل.
  • المعرفة قوة تعني أن الشخص لديه تعليم وسيطرة كاملة على حياته باستخدام تلك المعرفة، الأشخاص المتعلمين قادرين على التعامل بتمكن مع حياتهم.
  • المعرفة هي أقوى أداة لتوفير القوة للناس والمعرفة لا يمكن هزيمتها من قبل أي قوة أخرى على وجه الأرض، يمكننا أن نقول أيضًا أن المعرفة تمنح القوة للشخص الذي يناضل من أجل حقوقه ويتنافس مع العالم.
  • خلقت المعرفة فرقًا بين الإنسان والحيوان، لا يمكن مقارنة البشر بالحيوانات في القوة الجسدية، لكن البشر كانوا أقوى مخلوق على وجه الأرض فقط بسبب قوة المعرفة.
  • تمنح المعرفة القوة للإنسان لمعرفة كيفية التحكم في قوى الطبيعة واستخدامها للحصول على الفوائد، إن الحصول على المعرفة هو الجزء المهم من حياتنا.
  • من خلال المعرفة نستطيع التفريق بين الصواب والباطل، الخير والشر.
  • تساعدنا المعرفة في تخطيطنا المستقبلي وتوجهنا إلى الطريق الصحيح إن المعرفة تجعل الإنسان أقوى من خلال منحه التقدم العقلي والأخلاقي في الحياة.
  • المعرفة أداة مهمة للغاية لإحداث تغييرات إيجابية في المجتمع والوطن بأكمله، يمكننا القول أن المعرفة هي ركيزة النجاح والسعادة.

وعليه:

  • عزيزي المهندس الزراعي معرفتك بتلك التطبيقات والبروتوكولات والسياسات والاتجاهات العالمية الحديثة في صناعة الزراعة سيؤهلك جيدا لسوق العمل سواء في مصر أو دول الخليج العربي.

فتلك السياسات أصبحت تطبق بصرامة وتتبناها الحكومات والدول، ولا يصح أبدًا ان تكون مهندسًا زراعيًا ولا تعرف مبادئ الزراعة العضوية أو مفهوم التنمية الزراعية المستديمة وآليات تطبيقها أو السياحة الزراعية أو ثورة تطبيقات تكنولوجيا النانو في الزراعة.

  • عزيزي المزارع معرفتك بتلك السياسات والتطبيقات التكنولوجية الحديثة وتبنيها؛ سيسهم في تحسين غلتك الإنتاجية وكذلك موافقة محاصيلك ومنتجاتك لاشتراطات الجودة العالمية، وبالتالي إيجاد سوقٍ لمنتجاتك وسط شراسة المنافسة المستقبلية.
  • عزيزي المستثمر الزراعي تلك المفاهيم والسياسات ليست مجرد شعارات بل قوانين صارمة أصبحت تطبق على صادرات وواردات المحاصيل والمنتجات الزراعية حول العالم.

وكما تهدف للحفاظ على النظام البيئي وتحقيق أقصى اشتراطات سلامة الغذاء، تحوي أيضًا فرصًا استثمارية كثيرة سواءً بالريادة في إنتاج منتجات عضوية مستدامة أو توفير مستلزمات الإنتاج العضوي، أو منتوجات تكنولوجيا النانو وغيرها الكثير، وبالتالي المعرفة بتلك المفاهيم والسياسات والتكنولوجيا الحديثة من أهم نقاط دراسة السوق لكل مستثمر زراعي.

والآن تبدأ رحلتنا مع تكنولوجيا النانو وتطبيقاتها في الزراعة.

تعريفات وحقائق عن تكنولوجيا النانو وتطبيقاتها

تقول كارين بريسلاو: جاء اليوم الذي أصبح مجال الخيال العلمي، وتكنولوجيا النانو، وعلم تجميع المواد بذرة واحدة، هو السائد الآن بين مستثمري وادي السيليكون.

أولًا: تعريفات تخص تقنية النانو

  • هي تقنية الجزيئات متناهية الصغر أو تقنية الصغائر.
  • تم شرح كلمة تكنولوجيا النانو من قبل الأستاذ بجامعة طوكيو للعلوم نوريو تانيجوتشي في ورقة بحثية عام 1974، حيث قال إن تقنية النانو هي عمل تغيير المواد بواسطة ذرة واحدة أو بواسطة جزيء واحد.
  • تمت دراسة هذه الفكرة في الثمانينيات من قبل الدكتور ك.إريك دريكسلر، الذي تحدث وكتب عن أهمية الأحداث على نطاق النانو.
  •  تكنولوجيا النانو هي التلاعب بالمواد على نطاق ذري أو جزيئي خاصة لبناء أجهزة مجهرية (مثل الروبوتات)
    عند وضع الذرات كما لو كانت لبنات، ستمنحنا تقنية النانو تحكمًا كاملاً في بنية المادة، مما يسمح لنا ببناء أي مادة أو بنية تسمح بها قوانين الطبيعة.
  • النانو تكنولوجي هي العلم الذي يهتم بدراسة معالجة المادة على المقياس الذري والجزيئي.
  • النانو هو المصطلح الذي يطلق على مجالات العلوم والهندسة حيث يتم استخدام الظواهر التي تحدث بأبعاد في مقياس النانومتر في تصميم وتوصيف وإنتاج وتطبيق المواد والهياكل والأجهزة والأنظمة.
  • تتعامل تقنية النانو باختصار، مع المادة بمستوى يجد معظمنا صعوبة في تخيله، حيث إنها تتضمن كائنات بأبعاد 100 جزء من المليار من المتر (1/800 من سمك شعرة الإنسان) أو أقل.
  • تحتوي تقنية النانو على مواد نانوية يمكن تصنيفها إلى جسيمات نانوية أحادية وثنائية وثلاثية الأبعاد، ويعتمد هذا التصنيف على الخصائص المختلفة التي يحملها مثل تشتت الضوء، وامتصاص الأشعة السينية، ونقل التيار الكهربائي أو الحرارة.
  • تتمتع تقنية النانو بطابع متعدد التخصصات يؤثر على العديد من التقنيات التقليدية، والتخصصات العلمية المختلفة، حيث يمكن تصنيع مواد جديدة يمكن تحجيمها حتى بحجم ذري.
  • نانومتر واحد (نانومتر) هو0.000.000،001 متر.

ثانيًا: حقائق علمية تخص تقنية النانو

  • عندما تتحد ذرتان من الكربون معًا لتكوين جزيء، تكون المسافة بينهما في حدود 0.12 – 0.15 نانومتر.
  • يبلغ طول الحلزون المزدوج للحمض النووي حوالي 2 نانومتر من جانب إلى آخر، وبتطبيق تكنولوجيا النانو سيتطور إلى مجال جديد لتقنية النانو DNA، و في المستقبل يمكن التلاعب بالحمض النووي الذي يمكن أن يؤدي إلى ثورة جديدة، وإمكانية التلاعب بالجينوم البشري وفقًا للمتطلبات.
  • يمكن فهم النانومتر والمتر على أنهما نفس الفرق في الحجم بين كرة الجولف وكوكب الأرض.
  • يبلغ قطر النانومتر الواحد واحدًا وخمسة وعشرين ألفًا من قطر شعرة الإنسان.
  • تنمو أظافر الأصابع نانومترًا واحدًا في الثانية.
  • تهتم تقنية النانو باستحداث تكنولوجيا وسائل جديدة يتم قياس أبعادها بوحدة النانومتر والذي يساوي جزء من الألف من الميكرومتر ويساوي جزء من المليون من الميليمتر.
  • عادة تتعامل تقنية النانو مع قياسات بين 1 إلى 100 نانومتر أي تتعامل مع تجمع من الذراتابتداء من خمس ذرات إلى ألف ذرة، والتي تقل كثيرًا عن أبعاد الخلايا الحية والبكتيريا.
  • هذه الدقة تعطي تنوع واتساع في خواص المواد المستخدمة، لأن تكنولوجيا النانو تتعامل مع الظواهر والبنايات على مستوى النانو.
  •  الظواهر النانوية يمكن أن تتضمن تقييد كمي التي تؤدي إلى ظواهر كهرومغناطيسية وبصرية جديدة للمادة التي يبلغ حجمها بين حجم الجزيء وحجم المادة الصلبة المرئي.
  • يعد تأثير تومسون ضمن ظواهر تطبيقات تقنية النانو وهو تراجع درجة انصهار المادة في حالة القياس النانوي.
  • من أهم بنايات النانو أنابيب النانو الكربونية.
  • لإعطاء فكرة دولية عن مدى صغر ذلك، يوجد عدد من النانومترات في السنتيمتر يساوي عدد السنتيمترات في 100 كيلومتر.
  •  تكنولوجيا النانو تجلب تعاونًا مشتركًا بين العلماء و المهندسين من العديد من الموضوعات، والمجالات المختلفة مثل الفيزياء التطبيقية، وعلوم المواد، والكيمياء، والآلات والروبوتات ذاتية التكرار، والهندسة الكيميائية، والهندسة الميكانيكية، وعلم الأحياء، والهندسة البيولوجية، والهندسة الكهربائية.
  • بشكل عام، عندما يتحدث الناس عن تقنية النانو، فإنهم يقصدون هياكل بحجم 100 نانومتر أو أصغر.

ومن الحقائق أيضًا:

  • هناك مليون نانومتر في المليمتر، وتحاول تقنية النانو صنع مواد أو آلات بهذا الحجم.
  • يقوم الناس بالعديد من أنواع العمل المختلفة في مجال تكنولوجيا النانو.
  • تعتبر تقنية النانو جديدة وقد تكون هناك مشاكل غير معروفة، على سبيل المثال:

إذا كانت المواد مضرة بصحة الناس أو بالطبيعة، قد يكون لها تأثير سيء على الاقتصاد، أو حتى الأنظمة الطبيعية الكبيرة مثل الأرض نفسها.

  • تجادل بعض المجموعات بأنه يجب أن تكون هناك قواعد حول استخدام تقنية النانو.
  • على الرغم من وجود العديد من الأمثلة في العالم الطبيعي للهياكل الموجودة بأبعاد نانومترية يشار إليها فيما بعد باسم مقياس النانو، بما في ذلك الجزيئات الأساسية داخل جسم الإنسان ومكونات الأطعمة.

أصبح من الممكن فقط في الربع الأخير من القرن تعديل الجزيئات والهياكل بشكل نشط ومتعمد ضمن نطاق الحجم النانوي هذا على الرغم من أن العديد من التقنيات قد اشتملت على هياكل نانوية الحجم لسنوات عديدة عن طريق المصادفة.

  • هذه الدقة والتحكم في المقياس هو أهم ما يميز تقنية النانو بين بقية مجالات التكنولوجيا.
  •  الأشكال المختلفة لتقنية النانو لديها القدرة على إحداث تأثير كبير للغاية على المجتمع.
  • بشكل عام، قد يُفترض أن تطبيق تقنية النانو سيكون مفيدًا جدًا للأفراد والمنظمات.

ثالثًا: الخواص المتعلقة بتقنية النانو

  • غالبًا ما تتغير الخصائص الكيميائية والفيزيائية للمواد بشكل كبير على هذا المقياس.
  • قد تقدم منتجات تقنية النانو أيضًا تحديات جديدة للحد من التلوث البيئي.
  • تشتمل العديد من هذه التطبيقات على مواد جديدة توفر خصائص مختلفة جذريًا من خلال العمل بالمقياس النانوي، حيث ترتبط الظواهر الجديدة بمساحة السطح الكبيرة جدًا إلى نسب الحجم التي يتم اختبارها في هذه الأبعاد ومع التأثيرات الكمية التي لا تُرى بأحجام أكبر.
  • حتى الآن لا تختص هذه التقنية بعلم الأحياء بل تهتم بخواص المواد، وتتنوع مجالاتها بشكل واسع من أشباه الموصلات إلى طرق حديثة تماما معتمدة على التجميع الذاتي الجزيئي.
  • وتشمل هذه المواد على شكل أغشية رقيقة جدًا تستخدم في التحفيز والإلكترونيات، وأنابيب نانوية ثنائية الأبعاد وأسلاك نانوية للأنظمة البصرية والمغناطيسية، وكجسيمات نانوية تستخدم في مستحضرات التجميل والأدوية والطلاء.
  • بعض الخصائص الأكثر إثارة للاهتمام عندما يتم تحويل الجسيمات إلى مقياس نانو وتحدث التغيرات في خواصها مثل:
      • المواد التي توقف الضوء عادة لتصبح شفافة (النحاس)؛ يصبح من الممكن حرق بعض المواد (الألومنيوم).
      • تتحول المواد الصلبة إلى سوائل عند درجة حرارة الغرفة (ذهب).
      • تصبح العوازل موصلات (السيليكون).
      • يمكن أن تكون مادة مثل الذهب، التي لا تتفاعل مع مواد كيميائية أخرى بالمقاييس العادية، حافزًا كيميائيًا قويًا بالمقاييس النانوية.
  • هذه الخصائص الخاصة التي لا يمكننا رؤيتها إلا على نطاق النانو هي واحدة من أكثر الأشياء إثارة للاهتمام حول تقنية النانو.

ومن الخواص كذلك:

  • على نطاق النانو تتغير الخصائص الفيزيائية للنظام أو الجسيمات بشكلٍ كبير.
  • الخصائص الفيزيائية مثل تأثيرات الحجم الكمي حيث تتحرك الإلكترونات بشكل مختلف لأحجام صغيرة جدًا من الجسيمات.
  • الخصائص الميكانيكية مثل التغييرات الميكانيكية والكهربائية والبصرية عندما يتغير النظام العياني إلى النظام المجهري الذي له أهمية قصوى.
  • يمكن أن تعمل الجسيمات والمواد النانوية كمحفز لزيادة معدل التفاعل جنبًا إلى جنب مع إنتاج عائد أفضل مقارنة بالمحفز الآخر.
  • تبحث معظم الأعمال الحالية في صنع جسيمات نانوية (جسيمات بحجم نانومتر) لها خصائص خاصة، مثل طريقة تشتيت الضوء، وامتصاص الأشعة السينية، ونقل التيارات الكهربائية أو الحرارة..الخ.

تطبيقات عملية تخص النانو تكنولوجي

  • القطاعات الصناعية الأكثر احتضانًا لتكنولوجيا النانو هي قطاع المعلومات والاتصالات، بما في ذلك المجالات الإلكترونية والإلكترونية الضوئية وتكنولوجيا الأغذية وتكنولوجيا الطاقة وقطاع المنتجات الطبية.

بما في ذلك العديد من الجوانب المختلفة للأدوية وأنظمة توصيل الأدوية والتشخيص والتكنولوجيا الطبية، حيث يتم استخدام المصطلحات الطب النانوي والتكنولوجيا الحيوية شائعان بالفعل.

  • تُستخدم تقنية النانو بالفعل في إطارات السيارات، وكاشفات الألغام الأرضية، ومحركات أقراص الكمبيوتر.
  • يعد الطب النانوي مجالًا مثيرًا بشكل خاص.
  • تتضمن تقنية النانو تصنيع المنتجات التي تستخدم أجزاءً صغيرةً، مثل الأجهزة الإلكترونية، والعوامل الحفازة، وأجهزة الاستشعار، وما إلى ذلك.
  •  هناك الكثير من النقاش حول مستقبل تكنولوجيا النانو ومخاطرها؛ تكنولوجيا النانو قد تكون قادرة على ابتكار مواد جديدة والأدوات التي من شأنها أن تكون مفيدة جدا.

تطبيقات تقنية النانو في الزراعة

تربة زراعية فيها ورقات نبات صغيرة مع يد تضع المبيدات المصنعة كتطبيق تقنية النانو في الزراعة
المبيدات مثال على تطبيق تقنية النانو في الزراعة

تعتبر تقنية النانو واحدة من أهم الأدوات في الزراعة الحديثة، ومن المتوقع أن تصبح تقنية النانو للأغذية الزراعية قوة اقتصادية دافعة في المستقبل القريب.

حيث إن موضوعات الأغذية الزراعية تركز على استدامة وحماية الأغذية المنتجة زراعيًا، بما في ذلك المحاصيل المخصصة للاستهلاك البشري، وتغذية الحيوانات.

حيث توفر تقنية النانو عوامل كيميائية زراعية جديدة وآليات توصيل جديدة لتحسين إنتاجية المحاصيل، وهي تعد بتقليل استخدام مبيدات الآفات.

من تطبيقات تقنية النانو في الزراعة 

  •  الصيغ النانوية للكيماويات الزراعية لاستخدام مبيدات الآفات والأسمدة لتحسين المحاصيل.
  • تطبيق مستشعرات النانو (المستشعرات النانوية) في حماية المحاصيل لتحديد الأمراض وبقايا الكيماويات الزراعية.
  • الأجهزة النانوية للتلاعب الوراثي للنباتات.
  • تشخيص أمراض النبات.
  • صحة وتربية الحيوانات وإنتاج الدواجن.
  • إدارة ما بعد الحصاد.
  • يمكن استخدام تقنيات الزراعة الدقيقة لزيادة تحسين غلات المحاصيل، ولكن دون الإضرار بالتربة والمياه، وتقليل فقد النيتروجين.
  • تعزيز دمج العناصر الغذائية على المدى الطويل بواسطة الكائنات الحية الدقيقة في التربة.
  • تشمل استخدامات تقنية النانو في الزراعة التعامل مع:
      • الجينات النانوية أو نقل الحمض النووي في النباتات لتطوير أصناف مقاومة للحشرات.
      • تجهيز الأغذية وتخزينها.
      • مضافات الأعلاف النانوية.
      • زيادة العمر الافتراضي للمنتج.

من تطبيقات تقنية النانو في الزراعة كذلك:

  • أنها تستخدم في تسريع تطوير تقنيات إنتاج الكتلة الحيوية للوقود.
  • يرى الخبراء أن الفوائد المحتملة لتكنولوجيا النانو للزراعة والأغذية ومصايد الأسماك وتربية الأحياء المائية يجب أن تكون متوازنة مع المخاوف المتعلقة بالتربة والمياه، والبيئة والصحة المهنية للعمال.
  • تعد زيادة الوعي بتقنية النانو في قطاع الأغذية الزراعية، بما في ذلك الأعلاف ومكوناتها، والتعبئة الذكية وأنظمة الكشف.
  • على أساس عدد قليل فقط من الدراسات السمية، نشأت مخاوف بشأن سلامة المواد النانوية، وسيحتاج الباحثون والشركات إلى إثبات أن هذه التقنيات النانوية ليس لها تأثير سلبي على البيئة.
  • تحقق تقنية النانو عملية تحكم زراعية رائدة، لا سيما من خلال أبعادها المصغرة.
  • بالإضافة إلى ذلك، فإن العديد من الفوائد المحتملة مثل تحسين جودة الأغذية وسلامتها، وتقليل المدخلات الزراعية، وإثراء امتصاص المغذيات النانوية من التربة، وما إلى ذلك، تسمح بتطبيق تكنولوجيا النانو ليكون عبئًا رنانًا، وثورة في صناعة الغذاء والزراعة.
  • تعد الزراعة والغذاء والموارد الطبيعية جزءًا من تلك التحديات مثل الاستدامة، والقابلية للتأثر، وصحة الإنسان، والحياة الصحية، وبالتالي تكمن أهمية تكنولوجيا النانو في إيجاد حلول وآليات لمواجهة تلك التحديات.
  • يتمثل طموح المواد النانوية في الزراعة في تقليل كمية المواد الكيميائية المنتشرة، وتقليل خسائر المغذيات في الإخصاب وزيادة الغلة من خلال إدارة الآفات والمغذيات.
  • تمتلك تقنية النانو آفاقًا في تحسين الزراعة وصناعة الأغذية باستخدام أدوات نانوية جديدة للتحكم في التشخيص السريع للأمراض، تعزيز قدرة النباتات على امتصاص العناصر الغذائية وغيرها.
  • تشمل الاهتمامات الهامة لاستخدام تكنولوجيا النانو في الزراعة تطبيقات محددة مثل الأسمدة النانوية ومبيدات الآفات النانوية لتتبع مستويات المنتجات والمغذيات لزيادة الإنتاجية وتطهير التربة والمياه والحماية من العديد من الآفات الحشرية والأمراض الميكروبية.
  • قد تعمل تقنية النانو كأجهزة استشعار لمراقبة جودة التربة في المجال الزراعي وبالتالي تحافظ على صحة النباتات الزراعية.

التطبيقات الفعلية لاستخدام تقنية النانو

في الأسمدة والمبيدات الزراعية ومعالجة المياه:

يتم تطبيق النانو تكنولوجى الآن في الزراعة بشكل واسع في الأسمدة والمبيدات، ومعالجة المياه؛ لأن الزراعة العمود الفقري لاقتصاد أي دولة وأمنها الغذائي.

في معالجة المياه، كذلك لأن المياه تحتوى على مواد صلبة كثيرة وميكروبات وجراثيم كثيرة تنقل العديد من الأمراض مثل الملاريا والتيفود وفيروس سي والدرن والفشل الكلوي نتيجة الأملاح الضارة…الخ.

الكربون نانو تيوب

استخدم لإزالة البكتيريا والفيروسات من الماء، لان الفلاتر التقليدية لا تستطيع أن تزيل كل البكتيريا من الماء، فر الكربون نانو تيوب تصنع فلاتر تزيل كل البكتيريا والفيروسات من المياه.

حاليًا تستخدم المواد المغناطيسية في إزالة الصبغات أو الفيروسات في المياه، وهناك أبحاث تم نشرها تم فيها استخدام الكالسيوم والفسفور (وبدون أي تأثير سام على النبات أو البيئة أو الانسان)، وتم استخدامه في إزالة العناصر الثقيلة كالرصاص والزرنيخ والنحاس لنسبة تصل من 95% إلى 99%.

تقنيات النانو في مبيدات الآفات

الإفراط في استخدام المبيدات يتسبب في حدوث مشاكل للبيئة أو الانسان و التربة، باستخدام النانو تكنولوجى نحصل على تقنية وثورة حديثة في صناعة المبيدات ونقوم بعمل حماية للنبات من الحشائش والأمراض التي تصل إلى النبات.

أمثلة على مبيدات الآفات النانوية:

النانو جليسرين

مادة تصنع في حجم النانو  بحيث تقوم باستخدام أقل كمية وتعطي نفس القوة، بمقارنتها في حالة استخدامها في الجلسرين العادي في مكافحة الآفات.

فعند استخدام النانو جليسرين باستخدام كمية صغيرة جدًا تعطى كفاءة عالية جدًا تصل لقتل كل الآفات خلال 6 ساعات فقط عكس الطريقة العادية التي تستهلك كميات كبيرة جدًا وفى مدة تصل لـ 24 ساعة.

وبذلك فقد وفرت في الوقت ووفرت التكلفة وكذلك النفاذية لقتل كل اليرقات في مدة أقل وأعطيت كل نبات الجرعة المطلوبة وبتكلفة أقل.

الكابري أوكسيد

استخدم أيضًا في الأمراض التي تصيب الطماطم أو اللفحة وأورق النبات باستخدام تركيز قليل جدًا وبكفاءة تصل لـ95%.

التيتانيوم دايوكسيد

واحد من تطبيقات تقنية النانو في الزراعة، بدأ استخدام مواد من الألومنيوم والسليكون في مكافحة العفن في العنب، وكذلك حل مشاكل الذرة والتبقع البنى ومشاكل النبات ككل، كل ذلك باستخدام النانو تكنولوجي.

الحديد والزنك والماغنسيوم

تلك كلها مركزات يحتاجها النبات، كذلك يضاف لها النانو سيديكا وله ميزة أنه مقاوم ضد الجفاف والامراض والحشرات ويزيد من نسبة الاستفادة من الفسفور للنبات.

مع ملاحظة أن:

  • مكافحة أمراض النبات المثمر باستخدام النانو تكنولوجي وكلها أبحاث منشورة ومعمول بها.
  • التكلفة في استخدام تقنية النانو في الزراعة قليلة والكمية قليلة جدًا بتركيزات قليلة جدًا مقارنة بالاستخدامات المفرطة؛ وبذلك تقلل من الامراض التي تصيب الإنسان أو تلوث البيئة المحيطة به.
  • الميزة في مركبات النانو هي مساحة السطح الكبيرة والتي تقلل من الحجم أو التركيز المستخدم وبالتالي تقلل من الإفراط في استخدامها ولا تسبب مشاكل للغابات أو الإنسان بعد ذلك وهى مواد صديقة للبيئة.
  • كذلك يستطيع الانسان أن يستفيد من العناصر التي يحتاجها أو المغذيات التي تصل إلى الخلايا التي يحتاجها النبات بتركيزات قليلة جدًا.

ويعطى مع ذلك زيادة في المحصول وحيوية للنبات وبدون تجاعيد للورقة.

  • تمت تجربته على المانجو ويعطي محصول عالي جدًا ويقلل من الفاقد أو سقوط الثمار ويزيد من البراعم في القطن.
  • كذلك مركبات النانو كالسيوم وهناك شركة في إيران تقوم بتصنيعه على نطاق واسع جدًا.
  • نانو ماغنسيوم، منجنيز، زنك، بوتاسيوم، كلها مركبات في صورة النانو يحتاجها النبات في صورة صغيرة جدًا مقارنه بالأسمدة المتاحة.

تقنيات النانو في حفظ الأغذية والمحاصيل الزراعية

  • يستخدم النانو فود في مواد التعبئة والتغليف وهى مواد ضد الميكروبات لضمان سلامة المواد الغذائية أقصى مدة ممكنة، ويقوم بحجز الضوء والرطوبة وأشعة الشمس عن المواد المحفوظة.
  • يستخدم أيضًا علامات على المواد الغذائية كـالدواجن المجمدة فيكون عليها علامة خضراء لضمان مدى طازجيتها وحينما تتحول للون البرتقالي تكون أمنة أيضًا.
  • ولكن عند تحول هذه العلامة للون الأحمر تكون المواد المحفوظة غير آمنه نتيجة تغير اللون باستخدام النانو فود.
  •  رش المانجو بمواد آمنة يزيد مدة حفظ الثمار لمدة تصل لـ 45 يوم مقارنة بالثمار العادية.
  • ومن تطبيقات تقنية النانو في الزراعة أنه قد استخدمت مركبات النانو أيضًا في تخزين الفراولة لمدة تصل لـ 20 و 28 يوم بدون حدوث  أي أعفان باستخدام النانو كوتوزان مقارنة باستخدام الكوتوزان العادي.

ملخص ثورة تكنولوجيا النانو

  • بعد أكثر من 20 عامًا من الأبحاث الأساسية في علوم النانو وأكثر من خمسة عشر عامًا من البحث والتطوير المركّز في إطار NNI.
  • تقدم تطبيقات تكنولوجيا النانو بطرق متوقعة وغير متوقعة على حدٍ سواء بوعود بإفادة المجتمع، وأحداث ثورات تكنولوجية في جميع الصناعات.
  • تساعد تقنية النانو في تحسين العديد من قطاعات التكنولوجيا والصناعة بشكلٍ كبير، بل وإحداث ثورة في كل منها:
      • تكنولوجيا المعلومات.
      • أمن الوطن.
      • الطب.
      • النقل.
      • الطاقة.
      • سلامة الغذاء.
      • علوم البيئة.
      • العديد من القطاعات الأخرى.
  • تعتمد العديد من فوائد تقنية النانو على حقيقة أنه من الممكن تصميم هياكل المواد بمقاييس صغيرة للغاية لتحقيق خصائص محددة، وبالتالي توسيع مجموعة أدوات علوم المواد بشكلٍ كبير.
  • باستخدام تقنية النانو، يمكن جعل المواد أقوى، وأخف وزناً، وأكثر متانة، وأكثر تفاعلاً، وأكثر شبهاً بالمناخل، أو موصلات كهربائية أفضل، والعديد من السمات الأخرى.
  • العديد من المنتجات التجارية اليومية متوفرة حاليًا في السوق ويتم استخدامها يوميًا والتي تعتمد على المواد والعمليات والتقنيات النانوية.
  • يمكن أن توفر الإضافات النانوية أو المعالجات السطحية للأقمشة انحرافًا خفيفًا للطاقة الباليستية في درع الجسم الشخصي، أو يمكن أن تساعدها على مقاومة التجاعيد والتلطيخ، ونمو البكتيريا.

ومن أمثلة ثورة النانو تكنولوجي:

  • يمكن للأفلام النانوية الشفافة الموجودة على النظارات، وشاشات الكمبيوتر والكاميرا، والنوافذ، والأسطح الأخرى أن تجعلها طاردة للماء والبقايا، ومضادة للانعكاس، وتنظف ذاتيًا، ومقاومة للأشعة فوق البنفسجية، أو الأشعة تحت الحمراء، ومضاد ضباب، ومضادات الميكروبات، ومقاومة للخدش، أو موصلة للكهرباء .
  • بدأت المواد النانوية في تمكين “الأقمشة الذكية” القابلة للغسل والمتينة والمجهزة بأجهزة استشعار وإلكترونيات ذات مقياس نانوي مرنة مع إمكانيات المراقبة الصحية، والتقاط الطاقة الشمسية وتجميع الطاقة من خلال الحركة.
  • يمكن أن يؤدي خفة وزن السيارات والشاحنات والطائرات والقوارب والمركبات الفضائية إلى توفير كبير في الوقود.
  • تستخدم الإضافات النانوية في المواد المركبة من البوليمر في مضارب البيسبول، ومضارب التنس، والدراجات، وخوذات الدراجات النارية، وقطع غيار السيارات، والأمتعة، وعلب الأدوات الكهربائية، مما يجعلها خفيفة الوزن، وقاسية، ومتينة، ومرنة.
  • يتم الآن إنتاج صفائح الأنابيب النانوية الكربونية لاستخدامها في المركبات الجوية من الجيل التالي.

على سبيل المثال، فإن الجمع بين الوزن الخفيف والموصلية يجعلها مثالية لتطبيقات مثل التدريع الكهرومغناطيسي والإدارة الحرارية.

  • تهدف الهندسة الحيوية للإنزيمات إلى تمكين تحويل السليلوز من رقائق الخشب، وسيقان الذرة، والأعشاب المعمرة غير المخصبة، وما إلى ذلك، إلى الإيثانول للحصول على الوقود.
  • أظهرت المواد النانوية السليلوزية تطبيقات محتملة في مجموعة واسعة من القطاعات الصناعية، بما في ذلك الإلكترونيات، والبناء والتعبئة والتغليف، والغذاء والطاقة والرعاية الصحية، والسيارات والدفاع.
  • من المتوقع أن تكون المواد النانوية السليلوزية أقل تكلفة من العديد من المواد النانوية الأخرى، ومن بين الخصائص الأخرى، تروج لنسبة رائعة من القوة إلى الوزن.
  • تشتمل المواد المصممة بهندسة النانو في منتجات السيارات:
      • أنظمة بطاريات عالية الطاقة قابلة لإعادة الشحن.
      • المواد الحرارية للتحكم في درجة الحرارة.
      • الإطارات ذات مقاومة التدحرج المنخفضة.
      • أجهزة استشعار.
      • إلكترونيات عالية الكفاءة، منخفضة التكلفة.

أمثلة جديدة في ثورة النانو تكنولوجي:

  • الألواح الشمسية الذكية ذات الأغشية الرقيقة، وإضافات الوقود من أجل عادم أنظف ونطاق ممتد.
  • تظهر الطلاءات الخزفية ذات البنية النانوية صلابة أكبر بكثير من الطلاءات التقليدية المقاومة للتآكل لأجزاء الماكينة.
  • تقلل زيوت التشحيم وزيوت المحركات التي تدعم تقنية النانو بشكل كبير من التآكل والتلف، والذي يمكن أن يطيل بشكل كبير من عمر الأجزاء المتحركة في كل شيء من الأدوات الكهربائية إلى الآلات الصناعية.
  • تستخدم الجسيمات النانوية بشكلٍ متزايد في التحفيز لتعزيز التفاعلات الكيميائية، وهذا يقلل من كمية المواد المحفزة اللازمة لتحقيق النتائج المرجوة، وتوفير المال وتقليل الملوثات.

وهناك تطبيقان كبيران في تكرير البترول والمحولات الحفازة للسيارات.

  • المواد المصممة بتقنية النانو تجعل المنتجات المنزلية فائقة الجودة مثل:
      • مزيلات الشحوم ومزيلات البقع.
      • أجهزة الاستشعار البيئية.
      • أجهزة تنقية الهواء والمرشحات.
      • منظفات مضادة للبكتيريا.
      • الدهانات المتخصصة.
      • منتجات منع التسرب، مثل دهانات المنزل ذاتية التنظيف التي تقاوم الأوساخ والعلامات.
  • يتم أيضًا دمج المواد النانوية في مجموعة متنوعة من منتجات العناية الشخصية لتحسين الأداء.

تم استخدام ثاني أكسيد التيتانيوم النانوي، وأكسيد الزنك لسنوات في واقي الشمس لتوفير الحماية من أشعة الشمس أثناء الظهور بشكل غير مرئي على الجلد.

وإلى هنا تنتهي رحلتنا مع مفهوم توطبيقات تقنية النانو في الزراعة ومجالات أخؤى، وقد تناولنا من قبل في ريستارت ضمن سلسلة دروس زراعية في صناعة الزراعة:

Leave a comment