کاربرد و اثربخشی فناوری نانو اغلب با پیشرفت های آینده در فناوری پزشکی و شیمی همراه است، اما موارد استفاده از آن بسیار ظریف تر و گسترده تر از آن است و کشاورزی یکی از حوزه‌هایی است که نانو فناوری توانسته کاربردهایش را در آن توسعه دهد.


نانو مواد و ساختارهای نانو با ویژگی های شیمیایی، فیزیکی و مکانیکی منحصر به فرد،کاربردهای فراوانی یافته‌اند؛ به عنوان مثال نانو لوله های کربنی الکتروشیمیایی فعال، الیاف نانو و ذرات نانویی تنها بخشی از کاربردهای این فناوری به شمار می‌رود.


در کشورهای در حال توسعه، فناوری های نانو می تواند در چندین زمینه از جمله امنیت غذایی، تولید نهاده‌های دام، طیور و آبزیان، سیستم های تولید برنج، زیست‌ فناوری کشاورزی، مراقبت های بهداشتی حیوانات، کشاورزی دقیق و هوشمند، صنایع غذایی و استفاده از آب کاربردهای مهمی داشته باشد.


به تازگی حسگرهای بیوشیمیایی بسیار حساس با کمک نانو فناوری، تولید و استفاده شده‌اند. این نانوحسگرها در کشاورزی به ویژه برای تجزیه و تحلیل خاک، سنجش و کنترل آسان مواد زیست شیمیایی، مدیریت و انتقال آب، سموم دفع آفات و مواد مغذی، اثربخشی گسترده ای یافته‌اند.


حضور اثربخش نانو در بخش کشاورزی و غذا


به طور خاص در کشاورزی، نوآوری با توجه به پیش آمدن چالش های جهانی از جمله رشد جمعیت، تغییرات آب و هوا و دسترسی محدود مواد مغذی مهم گیاه مانند فسفر و پتاسیم از اهمیت برخوردار است. فناوری نانویی که برای تولید محصولات کشاورزی اعمال می شود می تواند در رفع این مشکلات، نقشی اساسی داشته باشد.


یکی از کاربردهای ویژه نانو مواد در کشاورزی به کاهش کاربردهای محصولات محافظت از گیاهان، به حداقل رساندن اتلاف مواد مغذی در کوددهی و افزایش بازده از طریق مدیریت بهینه مواد مغذی منجر می‌شود.


با وجود ویژگی‌ های دستگاه ها و ابزارهای فناوری نانو مانند نانوکپسول‌ها، ذرات نانو و حتی کپسیدهای ویروسی، نمونه هایی از موارد استفاده نانو فناوری برای کشف و درمان بیماری ها، افزایش جذب مواد مغذی توسط گیاهان، رساندن مواد فعال به مکان های خاص و فرآیندهای تصفیه آب است.


استفاده از نانو ذرات اختصاصی و هدفمند می تواند آسیب به بافت‌های گیاهی مفید و میزان مواد شیمیایی آزاد شده در محیط را کاهش دهد. دستگاه های مشتق از فناوری نانو همچنین در زمینه اصلاح نباتات و تحول ژنتیکی مورد استفاده قرار می گیرند.


نانوذرات مشتق شده از زیست‌ پلیمرها مانند پروتئین ها و کربوهیدرات ها با تأثیر کم بر سلامت انسان و محیط زیست به مرور در حال رایج شدن هستند و بر کاربردهای آن‌ها افزوده شده است. به عنوان مثال نانو ذرات پایه نشاسته‌ای، به عنوان واسطه‌های غیر سمی به عنوان محرک زیستی به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند.


در سال‌های اخیر، پسماندهای کشاورزی به عنوان منبع مواد تجدیدپذیر مورد توجه قرار گرفته اند تا جایگزین منابع فسیلی برای تولید فرآورده‌های مختلف و پایه نفتی شوند.


نانوکامپوزیت های مبتنی بر مواد زیستی در مقایسه با مواد میکرو و ماکرو کامپوزیت سنتی دارای خواص درخور توجهی هستند و علاوه بر این، تولید آنها پایدارتر است. امروزه بسیاری از فرآیندهای تولید برای استحصال نانوکامپوزیت های مفید از مواد پسماند کشاورزی در دست توسعه است.


ظرفیتی بزرگ برای کاربردهای تجاری


ظرفیت فناوری نانو در کشاورزی زیاد است، اما هنوز چند مورد باید مورد توجه قرار گیرد، مانند افزایش مقیاس فرآیندهای تولید و کاهش هزینه ها و همچنین ارزیابی ریسک تولید. ظهور کاربردهای فناوری نانو در محصولات مصرفی همچنین برخی نگرانی های اخلاقی و اجتماعی را در برخی کشورها ایجاد کرده است، از بهداشت و ایمنی محیط زیست گرفته تا درک مصرف کننده و حقوق مالکیت معنوی.


اگرچه رویکرد عمومی نسبت به رسوخ نانوفناوری به حوزه کشاورزی مثبت است اما باید کاربردهای درازمدت این مواد در بخش‌های کشاورزی از جمله آفت‌کش‌ها، مورد مطالعه و بررسی بیش‌تری قرار بگیرد.


بر اساس اعلام ستاد فناوری نانو، در سطح بین المللی، فعالیت های مختلفی در زمینه تجزیه و تحلیل خطر مواد نانو در بخش های غذایی و کشاورزی انجام شده است. پژوهش‌ها در مورد کاربردهای نانو در کشاورزی در کشورمان تقریباً به مدت یک دهه در حال انجام است و به رسوخ فناوری نانو در بخش‌های گوناگون صنعت غذا می پردازد.


در این راستا، ستاد توسعه فناوری نانو معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری، از شرکت های دانش بنیان فعال در زمینه محصولات نانو فناوری و همچنین پژوهش های کاربردی این حوزه حمایت کرده است به طوری که تاکنون بیش از ۵۰ محصول پرکاربرد نانویی در کشاورزی، روانه بازار شده اند.