X
تبلیغات
نماشا
رایتل

کِم سِنتر

فناوری نانو و کشاورزی

همان طور که می دانید ورود نسل اول فناوری ها به عرصه ی کشاورزی ، در چند دهه ی گذشته منجر به وقوع انقلاب سبز و گذر از کشاورزی سنتی به کشاورزی صنعتی گردید ، در این دوره افزایش چشمگیری در کیفیت و کمیت محصولات کشاورزی صورت گرفت که البته در کنار آن استفاده ی بی رویه از منابع مشکلاتی را نیز در پی داشت.

اکنون با گذشت سالها از وقوع انقلاب سبز و کاهش مجدد نسبت رشد تولیدات کشاورزی به جمعیت جهان ، لزوم به کارگیری فناوری های جدید در صنعت کشاورزی پیش از هر زمان دیگری آشکار است.

در این بین فناوری نانو به عنوان یک فناوری بین رشته ای و پیشتاز رفع مشکلات و کمبود ها در بسیاری از عرصه های علمی و صنعتی ، به خوبی جایگاه خود را در علوم کشاورزی و صنایع وابسته آن به اثبات رسانیده است. فناوری نانو کاربرد های وسیعی در همه مراحل تولید ، فراوری ، نگهداری ، بسته بندی و انتقال تولیدات کشاورزی دارد.ورود فناوری نانو به صنعت کشاورزی و صنایع غذایی متضمن افزایش میزان تولیدات و کیفیت آن ها ، در کنار حفظ محیط زیست و منابع کره ی زمین می باشد.

کاربردهای فناوری نانو در اصلاح نباتات

فناوری نانو وبخش کشاوری(1)

از کاربردهای فناوری نانو در اصلاح نباتات به موارد زیر می توان اشاره کرد

* انتقال ژن های مورد نظر به سلول های گیاهی با استفاده از نانومواد.

در این روش از سامانه ی رسانش نانوذرات طلای پوشیده با DNA یا RNA بداخل سلول استفاده می شود.

* ساخت ابزارهای جدید برای بیولوژی سلولی و مولکولی.

این ابزار ها جهت تعیین مولکول‌های خاص ، شناسایی و جداسازی آن ها استفاده می شوند و کاربری بسیاری دارند که از این بین می توان به موارد زیر اشاره کرد.

تکنولوژی و علم تولید مثل ، اصلاح نژاد حیوانات و گیاهان ، تبدیل ضایعات به انرژی و محصولات جانبی مفید و علم و تکنولوژی کودسازی.

* اصلاح بذور به شیوه اتمی

 

کاربردهای نانو در تولید سموم و کود های موثر و کم خطر

فناوری نانو وبخش کشاوری(1)

ذرات سموم کشاورزی به وسیله عواملی از قبیل باد ، وارد هوا شده و با ورود به سیستم تنفسی انسان ، آن را در معرض انواع بیماری های استنشاقی قرار می دهد ، فناوری نانو، با افزایش میزان سوددهی و کاهش عوارض سموم کشاورزی ، معضلات ناشی از این سموم را رفع می کند و آنها را به محصولاتی کاملاً مفید تبدیل می کند.

ازکاربردهای آن می توان به موارد زیر اشاره کرد:

* تولید سموم و کودهای شیمیایی با استفاده از نانوذرات و نانوکپسول ها

این نسل از سموم و کود ها قابلیت رهایش کنترل شده یا تاخیری ، جذب و تاثیرگذاری بیشتر و سازگاری با محیط زیست را دارا هستند.

* تولید کریستالهای نانویی جهت افزایش کارایی استفاده از آفت‌کش‌ها

استفاده از کریستالهای نانویی امکان کاربرد آفت‌کش‌ها با دُز های کمتر را فراهم می آورد و این یعنی به حداقل رساندن ورود این ترکیبات خطرناک به طبیعت.

* تولید نانوکودها (Nanofertilizers)

این ترکیبات نانویی به سرعت و به صورت کامل جذب گیاه شده و به خوبی نیازها و کمبود های غذایی آن را مرتفع می سازد.

 

کاربردهای فناوری نانو در حوزه ماشین آلات کشاورزی

فناوری نانو وبخش کشاوری(1)

ورود فناوری های نوین ،از جمله فناوری نانو به بازار ساخت ماشین های کشاورزی وساخت ادوات کاراتر،صاحبان این صنعت را بر آن داشته است که گوی سبقت را از سایر رقبا بربایند.

از کاربردهای فناوری نانو در حوزه ماشین آلات کشاورزی می توان به موارد زیر اشاره کرد:

* کاربرد در پوششهای بدنه ادوات و ماشینها و ابزارهای کشاورزی و حتی شیشه ها برای افزایش در برابر خوردگی و سائیدگی و انعکاس امواج ماوراء بنفش

* تولید قطعات مکانیکی مستحکم تر با استفاده از نانوروکش ها و استفاده از بیوحسگرها در ماشین آلات هوشمند جهت مبارزه مکانیکی  شیمیایی با علف های هرز

* بهینه سازی میزان و شکل سموم مصرفی و وسایل سم پاشی

* تولید روکش های نانویی یاتاقانها برای کاهش اصطکاک

* تولید قطعات مختلف موتورماشینهای کشاورزی مقاوم به ساییدگی، خوردگی ، حرارت و کاهش اصطکاک

* استفاده از آنها در تولید سوختهای جایگزین و آلودگی کمتر محیط زیست

 

کاربردهای فناوری نانو در تصفیه ی آب و ادوات آبیاری

فناوری نانو وبخش کشاوری(1)

نمک زدایی و تصفیه ی اقتصادی تر آبها جهت شرب و کشاورزی

سازمان ملل پیش بینی کرده که در سال 2025 میلادی ، 48 کشور جهان (معادل 32% جمعیت جهان) دچار کمبود آب آشامیدنی و کشاورزی می شوند، تخلیص و نمک زدایی آب به کمک نانوفناوری از زمینه های مورد توجه در دفاع پیشگیرانه و امنیت زیست محیطی است.سامانه های نانویی طراحی شده می توانند آب دریا را با صرف انرژی 10 برابر کمتر از دستگاه اسمز معکوس، و 100 برابر کمتر از دستگاه تقطیر،نمک زدایی کنند.

استقاده از نانو ذرات و نانوفیلترها امکان تصفیه و بهسازی آب را با سرعت و دقت بیشتر فراهم می کند همچنین استفاده از نانو فیلترها در حذف آلودگیهای میکروبی آب (Bioremediation) کاربری گسترده ای دارد.

بی خطر ساختن مواد آلاینده آب و خاک و قابلیت بازیافت آنها

ازکاربردهای فناوری نانو در بی خطر ساختن مواد آلاینده آب وخاک وقابلیت بازیافت آن ها می توان به موارد زیر اشاره کرد:

* ساخت سوپر جاذبهای آب از پلیمرها و مواد کامپوزیت

این مواد به منظور ذخیره و حفظ رطوبت بیشتر در خاک طراحی گردیده اند و استفاده از آنها به ویژه در مناطق خشک و کم آب در افزایش میزان عملکرد بسیار مفید خواهد بود.

* ساخت مواد پوششی جدید و کارا برای پوشش درون لوله های فلزی

این مواد پوششی به منظور جلوگیری از خوردگی ناشی از سیالات و کاهش زبری جداره لوله ها به کار می روند.

* بکار گیری پلیمرهاو مواد کامپوزیت برای تولید انواع قطره چکان

قطره چکان های ساخته شده با این مواد قابلیت تنظیم دقیق فشار آب را دارند همچنین به واسطه ی نوع مواد اولیه ی مورد استفاده این قطره چکان ها نسبت به نفوذ ریشه گیاه مقاوم هستند.

 

کاربردهای فناوری نانو در حوزه علوم دامی

فناوری نانو وبخش کشاوری(1)

محصولات دامی یکی از اصلی ترین منابع غذایی مورد استفاده بشر است وفناوری نانو می تواند در جهت افزایش بهره وری ونیز کیفیت مناسب این محصولات نقش عمده ای را ایفا کند.برخی از کاربردهای فناوری نانو در این زمینه عبارتند از:

* استفاده از نانوذرات نقره (نانوسیلورها) در افزایش بهداشت دام و جایگاههای پرورش دام و طیور

نانوذرات نقره به عنوان ضدعفونی کننده قوی ( ضد یاکتری و ضد میکروب ) مطرح بوده و با توجه به پایداری آنها و عدم مصرف این ذرات (عدم نیاز به تهیه مجدد) استفاده از آنها در ضدعفونی کردن جایگاههای نگهداری دام و طیور کاربرد گسترده ای یافته است.

* استفاده از نانوفیلترها به منظور فرآوری محصولات لبنی

در فرآوری محصولات لبنی، استفاده از فیلترها بسیار مرسوم است. نانوفیلترها، امکان عبور انتخابی ذرات خاص را فراهم آورده و از این رو فرآوری مورد نظر را ممکن می سازند.

* استفاده از نانوکپسولها بعنوان پوششی برای آنزیمهای خوراکی و داروهای دامی

با توجه به کاربرد برخی آنزیمها و پروتئین های خاص در جیره های دام و طیور که بمنظور افزایش عملکرد و تاثیر در بافتی مشخص استفاده می شوند و معمولا در دستگاه گوارش بخوبی جذب نمی شوند، لذا استفاده از نانوکپسولها برای پوشش دار کردن و محافظت از آنها تا رسیدن به بافت هدف، موثر خواهد بود.

* استفاده از نانوحسگرها در بخشهای مختلف سیستمهای پرورش دام و طیور و شناسایی انفرادی دامها

* استفاده از نانوحسگرها و نانوبیوحسگرها در ماشین‌های شیردوشی

* شتاب تحقیقاتی در اصلاح نژاد انواع دام ، طیور و آبزیان مؤثر

* تولید خوراک‌های غیربیولوژیک و داروهای دامی

* نانو واکسیناسیون DNA با استفاده از نانوکپسول‌ها و روش‌های التراسوند

* اصلاح نژاد

* تشخیص و در مان بیماری دام


کاربرد فناوری نانو در کشاورزی دقیق

کشاورزی دقیق که همواره آرزویی دیرینه بوده است، کمک می‌کند که بتوان با کم‌ترین ورودی (کودها، آفت کش‌ها، علف کش‌ها و...) بیشترین خروجی (عملکرد محصولات) را به دست آورد؛ این هدف با بررسی متغیرهای محیطی و عملکردهای هدفمند قابل دستیابی است. در کشاورزی دقیق با استفاده از رایانه‌ها، سیستم‌های ماهواره‌ای مکان یاب جهانی (GPS) و دستگاه‌های حسگر کنترل از راه دور، می‌توان در مورد کیفیت رشد محصولات کشاورزی، تشخیص دقیق طبیعت منطقه و مشکلات آن، تصمیم صحیح گرفت. حسگرهای کوچک و سیستم‌های کنترل و پایش که با کمک فناوری نانو ساخته شده‌اند، می‌توانند تأثیر مهمی بر این شیوه جدید کشاورزی داشته باشند.

فناوری نانو و بخش کشاورزی (2)

یکی از نقش‌های اصلی ابزارهای مبتنی بر فناوری نانو، افزایش استفاده از حسگرهای خودکاری است که برای کنترل بلادرنگ به دستگاه‌های GPS متصل می‌شوند. این نانو حسگرها می‌توانند در سراسر کشتزار بخش شده و شرایط خاک و رویش محصول را کنترل و تنظیم کنند. بطور کلی کشاورزی‌ دقیق را می توان یک نوع نگرش جدید در مدیریت مزرعه دانست. امروزه با استفاده از نانو حسگرها مشخص می شود که هر قسمت کوچک از مزرعه به چه میزان عناصر غذائی و سم نیاز دارد و بدین وسیله از آلودگی‌ محیط زیست جلوگیری‌کرده ، سلامت محصولات و افزایش بازده اقتصادی‌ راممکن می سازد. نانو حسگرها می توانند با کنترل دقیق و گزارش دهی به موقع نیاز های گیاهان به مرکز پردازش اطلاعات سیستم را در نگهداری محصولات یاری نماید.

ساختارهای نانویی همچنین می توانند گلخانه هایی در حجم کم اما انبوه پدید آورند که تقریباً با اندازه ای برابر 10 درصد کل مزارع زیر کشت در حال حاضر ، می توانند جمعیت کنونی جهان را تغذیه نمایند. در این صورت میلیونها هکتار از زمین های کشاورزی به محیط های طبیعی برای سکونت حیوانات در سراسر جهان باز گردانده می شوند .با استفاده از این ساختارها می توانیم گلخانه‌های کم‌هزینه‌تر با هدف صرفه‌جویی در مصرف انرژی و دوام بیشتر در برابر رطوبت داشته باشیم.

 

کاربردهای فناوری نانو در گیاه پزشکی

فناوری نانو و بخش کشاورزی (2)

همه ما میدانیم که پیشگیری بر درمان مقدم است. بیماری های گیاهی نیز از روی علائمی مانند تغییر رنگ یا تغییر شکل اندام ها شناسایی می شوند ولی مسئله اینجاست که این علائم مدتها پس از ورود عامل بیماری به بافت گیاه بروز پیدا می کنند به همین خاطر با سریعترین اقدام ها برای جلوگیری از شیوع بیماری باز هم مقداری از محصول از بین می رود. 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. نانو حسگرهای زیستی ابزارهایی هستند که از تلفیق ابزارهای شیمیایی، فیزیکی و زیستی بدست آمده اند. این نانوحسگرها شامل ترکیبات زیستی مانند یک سلول، آنزیم و یا آنتی بادی متصل به یک مبدل انرژی هستند و قادرند که تغییرات ایجاد شده در مولکول های اطراف خود را گزارش دهند. این گزارش ها توسط سیگنالهایی که مبدل انرژی به تناسب با مقدار آلودگی تولید میکند دریافت می شوند. بنابراین اگر تجمع زیادی از عامل بیماری در اطراف این حسگرها وجود داشته باشد سیگنال های قوی فرستاده می شوند. ارزیابی حضور آلاینده ها در محیط توسط حسگرها در چند دقیقه میسر است اما با استفاده از روش های رایج حداقل 48 ساعت زمان برای تشخیص نیاز است.

 

کنترل فعالیت های اجزای سلولی گیاهان بدون آسیب رسانی به آنها

شیوه های کنونی برای بررسی سلول ها بسیار ابتدایی است و دانشمندان برای شناخت آنچه که در سلول اتفاق می افتد ناگریزند سلول ها را از هم بشکافند و در این حال بسیاری از اطلاعات مهم مربوط به سیالهای درون سلول یا ارگانهای موجود در آن از بین می رود. پیشرفت های فناوری نانوبطور خاص مطالعات بنیادی زیست شناسی را تقویت خواهد کرد.محققان امیدوارند در آینده ای نه چندان دور با استفاده از نانوفناوری موفق شوند فعالیت اجزای هر سلول را تحت کنترل خود در آورند.هم اکنون گام های بلندی در این زمینه برداشته شده ، به عنوان نمونه دانشمندان میتوانند فعالیت پروتئین ها و مولکول D.N.A را در درون سلول کنترل کنند.به کمک فناوری نانوروش جدیدی برای بررسی بیان ژن و آنالیز mR.N.A سلولهای زنده بدون مرگ یا تخریب آنها با استفاده از میکروسکوب نیروی اتمی AFM ارائه شده است.

 

حسگرهای هوشمند و سیستم‌های حمل هوشمند

به منظور ردیابی و مبارزه ی سریع و مفید با ویروس‌ها و سایر عوامل بیماریزا گیاهی به کار می روند.

تیمار مولکولی بیماریها، ردیابی سریع بیماریها، افزایش توانمندی گیاهان برای جذب مواد مورد نیاز

 

 سموم هوشمند در ابعاد نانو

 از بین تدابیر موجود در مدیریت آفات کشاورزی استفاده از آفت کش ها و سموم سریعترین و ارزان ترین روش برای واکنش به یک وضعیت اضطراری است.

فناوری نانو و بخش کشاورزی (2)

روش های کنترل زیستی در حال حاضر بسیار هزینه بر هستند. در این روش ها کنترل آفت از طریق یکی از دشمنان طبیعی آن آفت صورت می گیرد. امروزه مصرف بی رویه آفت کش ها مشکلات زیادی را ایجاد کرده اند این مشکلات شامل اثرات سوء بر سلامت انسان (ایجاد مسمومیت های حاد یا بیماری های مزمن)، تاثیر این مواد بر حشرات گرده افشان و حیوانات اهلی مزارع و همچنین ورود این مواد به آب و خاک و تاثیر مستقیم و غیر مستقیم آن در این نظام های زیستی می باشد. مصرف بی رویه آفت کش ها محصولات کشاورزی را نیز به منبع ذخیره سم تبدیل می کند مهمترین سوال در زمینه استفاده از آفت کش ها این است که: چقدر از این سموم استفاده کنیم؟ استفاده از سموم هوشمند در ابعاد نانو می تواند راه حل مناسبی باشد. این سموم که قابلیت حرکت در گیاه را دارند در بسته هایی که حاوی نشانی خاصی هستند قرار می گیرند. برچسب نشانی یک کد مولکولی است که بر 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 همچنین دارای خود تنظیمی نیز می باشند به این معنی که سموم فقط به میزان لازم به بافت گیاهی تحویل داده می شود. دقت در ردیابی بافت هدف و میزان اندک اما موثراین سموم باعث می شود استفاده از سموم در کشاورزی به حداقل برسد.

نظرات (0)
نام :
ایمیل : [پنهان میماند]
وب/وبلاگ :
برای نمایش آواتار خود در این وبلاگ در سایت Gravatar.com ثبت نام کنید. (راهنما)