كتاب : تطبيقات تقنية النانو في الزراعة الحديثة
تأليف : د محمد زيدان خلف
عدد صفحات الكتاب : 307 صفحة
اكتسبت تقنية النانو اهتمامًا كبيرًا في السنوات الأخيرة نظرًا لتطبيقاتها الواسعة في العديد من المجالات مثل الطب والأدوية الطبية والتحفيز والطاقة والمواد. تتمتع الجسيمات النانوية ذات الحجم الصغير إلى مساحة السطح الكبيرة (1-100 نانومتر) بتطبيقات طبية وصناعية وزراعية محتملة. بذل العلماء جهودًا كبيرة نحو تخليق الجسيمات النانوية بوسائل مختلفة، بما في ذلك الطرق الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية . لهذه الطرق العديد من العيوب بسبب صعوبة توسيع نطاق العملية وفصل وتنقية الجسيمات النانوية من المستحلب الدقيق (الزيت والمواد الخافضة للتوتر السطحي والمواد الخافضة للتوتر السطحي المشتركة والطور المائي) واستهلاك كمية كبيرة من المواد الخافضة للتوتر السطحي .
تُعد الطرق الخضراء لتخليق الجسيمات النانوية بالمستخلصات النباتية مفيدة لأنها بسيطة ومريحة وصديقة للبيئة وتتطلب وقت تفاعل أقل. يمكن للمواد النانوية المحضرة بطرق صديقة للبيئة وخضراء أن تزيد من إمكانات الزراعة لتحسين عملية التسميد ومنظمات نمو النباتات والمبيدات الحشرية . بالإضافة إلى ذلك، فإنها تقلل من كمية المواد الكيميائية الضارة التي تلوث البيئة. ومن ثم، تُسهم هذه التقنية في الحد من الملوثات البيئية ، وقد حظيت تقنية النانو مؤخرًا باهتمام واسع نظرًا لتطبيقاتها الواسعة في مجالات مختلفة، مثل الطب والبيئة والزراعة . وعلى وجه الخصوص، فإن المساحة السطحية الكبيرة التي توفرها الجسيمات النانوية الدقيقة، ذات المساحة السطحية العالية، تجعلها خيارًا جذابًا لمواجهة التحديات التي لا تُواجهها المبيدات الحشرية الفيزيائية والكيميائية وطرق المكافحة البيولوجية.
اكتسبت تقنية النانو في الزراعة زخمًا جيدًا خلال العقد الماضي بفضل وفرة التمويل العام، إلا أن مرحلة التطوير جيدة، على الرغم من أن العديد من الأساليب أصبحت تحت مظلة الزراعة. قد يُعزى ذلك إلى الطبيعة الفريدة للإنتاج الزراعي، الذي يعمل كنظام مفتوح يتم فيه تبادل الطاقة والمادة بحرية. ويظل حجم الطلب على المواد المُدخلة كبيرًا على عكس المنتجات النانوية الصناعية، مع غياب الرقابة على مدخلات المواد النانوية . توفر تقنية النانو مواد كيميائية زراعية جديدة وآليات توصيل جديدة لتحسين إنتاجية المحاصيل، كما أنها تَعِد بتقليل استخدام المبيدات الحشرية.
ويمكن لتقنية النانو زيادة الإنتاج الزراعي، وتشمل تطبيقاتها: (1) تركيبات نانوية من الكيماويات الزراعية لاستخدام المبيدات والأسمدة لتحسين المحاصيل؛ (2) استخدام أجهزة الاستشعار النانوية في حماية المحاصيل لتحديد الأمراض وبقايا الكيماويات الزراعية؛ (3) أجهزة نانوية للهندسة الوراثية للنباتات؛ (4) تشخيص أمراض النبات؛ (5) صحة الحيوان، وتربية الحيوانات، وإنتاج الدواجن؛ و(6) إدارة ما بعد الحصاد. يمكن استخدام تقنيات الزراعة الدقيقة لتحسين إنتاجية المحاصيل دون الإضرار بالتربة والمياه. بالإضافة إلى ذلك، يمكنها تقليل فقدان النيتروجين الناتج عن الرشح والانبعاثات، وكذلك الكائنات الحية الدقيقة في التربة. تشمل تطبيقات تقنية النانو نقل الجينات أو الحمض النووي بوساطة الجسيمات النانوية إلى النباتات لتطوير أصناف مقاومة للحشرات، ومعالجة الأغذية وتخزينها، وزيادة مدة صلاحية المنتجات. قد تعزز تقنية النانو تطوير إنتاج الكتلة الحيوية إلى وقود. يرى الخبراء أن الفوائد المحتملة لتقنية النانو في الزراعة والغذاء ومصايد الأسماك وتربية الأحياء المائية يجب أن تُوازن مع المخاوف المتعلقة بالتربة والمياه والبيئة والصحة المهنية للعاملين.
تُجرى حاليًا أبحاثٌ حول استخدامات تقنية النانو واختبارها، وفي بعض الحالات تُطبّق بالفعل في تكنولوجيا الأغذية . تُعتبر المواد النانوية ذات خصائص كيميائية وفيزيائية وميكانيكية مُحددة. في السنوات الأخيرة، جذبت منتجات النفايات الزراعية الاهتمام كمصدر للمواد الخام المُتجددة التي تُعالج لاستبدال العديد من التطبيقات المختلفة، بالإضافة إلى كونها مادة خام لإنتاج المواد غير المادية. تُعدّ مقاومة المبيدات الحشرية من أفضل الأمثلة على التطور الذي يحدث على نطاق زمني بيئي. تُعدّ دراسة مقاومة المبيدات الحشرية ضرورية، لأنها تُؤدي إلى فهم الآليات التي تعمل في الوقت الفعلي، ولأهميتها الاقتصادية. لقد أصبحت في الحشرات مُشكلة مُتزايدة للزراعة والصحة العامة. يُمكن أن تشمل الممارسات الزراعية مجموعة واسعة من الأنظمة الانتقائية .
تُختبر تطبيقات تقنية النانو في تكنولوجيا الأغذية والزراعة. تهدف تطبيقات المواد النانوية في الزراعة إلى تقليل رش مُنتجات وقاية النباتات وزيادة غلة النباتات. تُعتبر تقنية النانو، مثل الكبسولات النانوية والجسيمات النانوية، أمثلة على استخداماتها في الكشف عن الأمراض وعلاجها. كما تُستكشف الأجهزة المُشتقة من تقنية النانو في مجال تربية النباتات والتحويل الوراثي. تتمتع تقنية النانو بإمكانيات هائلة في الزراعة، ولكن لا تزال هناك بعض القضايا التي تحتاج إلى معالجة، مثل تقييم المخاطر. في هذا الصدد، تُشتق بعض عوامل جذب الجسيمات النانوية من البوليمرات الحيوية، مثل البروتينات والكربوهيدرات، ذات التأثير المنخفض على صحة الإنسان والبيئة. لتقنية النانو استخدامات متعددة في جميع مراحل إنتاج المنتجات الزراعية ومعالجتها وتخزينها وتعبئتها ونقلها. ستُحدث تقنية النانو ثورة في الزراعة وصناعة الأغذية، كما هو الحال في تقنيات الزراعة، حيث تُعزز قدرة النباتات على امتصاص العناصر الغذائية، وكشف الأمراض، ومكافحة الآفات.
-----------------
---------------------