تطبيقات النانوتكنولوجى بين الزراعة والغذاء
إن
النانوتكنولوجى هى التقنية التى تمكن العلماء من التحكم فى بناء جزيئات المواد فى
حجم النانومتر ما بين ( 1 : 100 نانومتر ) بشكل وحجم محدد وباختلاف كلا من الحجم
والشكل لنفس المادة النانومترية تختلف الخواص الكيميائية والفيزيقية والبيولوجية
للمادة عنها فى الحالة العادية
ويمكن
أن ينتج من نفس المادة آلاف الأشكال والأحجام ذات الصفات الفريدة ومصانع وأيدى
عاملة ونمو اقتصادى واستثمارات بتريليونات الدولارات ففى المجالات الزراعية
استطاعت النانوتكنولوجى حل العديد من المشكلات منها مشكلة الاستخدام السىء
للمبيدات الحشرية فى حماية المحاصيل الزراعية من الحشرات الضارة التى قد تدمر
المحصول والمخصبات الضرورية لنمو النبات والتى لا غنى عن استخدامها ولكن قد يكون لهذه
المبيدات آثار سلبية على صحة الإنسان قد تؤدى فى بعض الأحيان إلى السرطان إذا ما
استخدمت بطريقة خاطئة إلى أن جاءت النانوتكنولوجى لتتيح الاستفادة من فوائد هذه
المبيدات والمخصبات للنبات وتمنع وصول أخطارها للإنسان باستخدام أحد الطرق الأتية
:
1 ) عن
طريق تصنيع هذه المبيدات فى كبسولات نانومترية يستطيع الإنسان التحكم الدقيق فى
معدل افراز المبيدات من الكبسولة وينتج جيل جديد من مبيدات حشرية صديقة للبيئة لا
تظهر خصائصها القاتلة للحشرات إلا داخل الحشرات الضارة وبتركيزات قليلة جدا ولا
تصل آثارها الضارة للإنسان .
2 )
تصنيع المبيدات الحشرية ومخصبات النمو فى الحجم النانومترى والاستفادة من زيادة
كفاءتها بأقل التركيزات الممكنة .
3 )
تطوير جيل جديد من المبيدات والمخصبات الذكية عالية التخصص لحشرات معينة دون غيرها
يمكن التحكم فى عملها عن بعد فى الوقت والمكان المناسب وتحافظ على التوازن البيئى
وأن معظم هذه المبيدات أصبحت فى طور الإنتاج من قبل الشركات المتخصصة .
وعلى
الجانب الآخر تمتد فوائد النانوتكنولوجى وتعيد للقطن قيمته الذهبية ( الذهب الأبيض
) وخصوصا القطن المصرى طويل التيلة الذى اشتهرت به دلتا النيل بإضافة نسبة ضئيلة
جدا من أنابيب الكربون النانومترية إلى خيوط القطن وإذا بها تكتسب صلابة الفولاذ
مع خفة وزن وصفات القطن الطبيعية بالإضافة إلى أنها تمنع مرور أشعة الشمس فوق
البنفسجية الخطيرة إلى جانب القدرة على امتصاص الغازات الضارة والأوساخ وجعل نبات
القطن نفسه ينتج بطريقة طبيعية قطن مدعم بنسب معينة من أنابيب الكربون النانومترية
!
خيط من
القطن محاط بأنابيب الكربون النانومترى
حيث
تذهب النانوتكنولوجى إلى التغلب على المشكلات الناجمة من التغيرات المناخية والتى
قد تؤدى إلى فناء الكائنات الحية على وجه الأرض ومن هذه المشكلات ارتفاع درجة
حرارة الأرض وما له من تأثير على نمو النباتات حيث إن النانوتكنولوجى تساعدنا فى
إنتاج نباتات تتحمل درجات حرارة عالية إما عن طريق مساعدة النبات فى امتصاص المفيد
من أشعة الشمس أو تطوير مبردات مائية على هيئة كبسولات نانومترية يمتصها النبات
تحتفظ بكميات من المياه داخل أجزاء النبات إلى فترات طويلة إلى جانب تطوير خزانات
المياه النانومترية .
جزيئات
السيليكون المسامية المفرغة التى تخزن مياه الأمطار فى التربة حتى يستخدمها النبات
فى أوقات الجفاف وخصوصا فى الأراضى الصحراوية .
وبالتحدث
عن أمراض النبات الكائن الحى الثالث بعد الإنسان والحيوان والذى يصاب بالبكتريا
والفيروسات والأمراض الوراثية وحتى المرض العضال ( السرطان ) مثل الإنسان فإذا
بجزيئات الفضة النانومترية تقتل البكتريا والفيروسات بينما جزيئات الذهب
النانومترية تقضى على السرطان وإن دراسة أمراض النبات وعلاجها قد تساعد العلماء فى
اكتشاف طرق علاجية جديدة للأمراض المستعصية فى الإنسان كالسرطان نظرا لتشابه
الخلايا إلى حد كبير بين الإنسان والحيوان والنبات فى أصل التكوين وإن اختلفت فى
الوظائف .
النانوتكنولوجى
والتغيرات المناخية : ظاهرة الاحتباس الحرارى هى أنها زيادة فى درجة حرارة طبقات
الغلاف الجوى المحيط بالأرض وهذه الزيادة قد تكون طبيعية كالتى تحدث أثناء تغيير
الفصول وهذه تتم ضمن النظام البيئى المتوازن وقد تكون أسباب هذه الزيادة فى درجات
الحرارة خارج التوازن البيئى كنتيجة لزيادة انبعاثات غازات الصوبة الخضراء والتى
ظهرت مع بداية الثورة الصناعية ويتكون معظم غازات الصوبة الخضراء من بخار الماء
وثانى أكسيد الكربون والميثان وأكسيد النيتروز والأوزون هى غازات طبيعية تلعب دورا
مهما فى تدفئة سطح الأرض حتى يمكن الحياة عليه فلولا هذه الغازات لأصبحت الأرض كرة
من الجليد ولما وجدت حياة على سطح الأرض كانعكاس للأشعة الساقطة على سطح الأرض من
الشمس وتحتفظ بها فى الغلاف الجوى للأرض لتحافظ على درجة حرارة الأرض فى معدلها
الطبيعى .
والمشكلة
تكمن فى زيادة انبعاث غازات الصوبة الخضراء بكميات كبيرة تفوق ما يحتاجه الغلاف
الجوى للحفاظ على درجة حرارة الأرض مما يؤدى إلى الإخلال بالتوازن البيئى وأدى
وجود تلك الكميات الإضافية من تلك الغازات إلى الاحتفاظ بكمية أكبر من الحرارة فى
الغلاف الجوى وتبدأ درجة حرارة الأرض فى الزيادة حيث تتدخل النانوتكنولوجى
بتطبيقاتها لتطمئن ساكنى الأرض من إنسان وحيوان ونبات وتساعد فى وضع حد للاحتباس
الحرارى ويمكن تلخيص الدور الذى يمكن أن تشارك فيه النانوتكنولوجى للحد من مخاطر
التغيرات المناخية وذلك من خلال الحد من انبعاثات غازات الصوبة الخضراء والحد من
استهلاك الطاقة لتجنب الزيادات الكارثية المحتملة والأخطار المتعلقة بالطقس
والمناخ فى المستقبل يتلخص فى النقاط التالية :
المساهمة
فى الحد من انبعاثات الغازات الدفيئة
1 )
إضافات الوقود : أوضحت الدراسات أن إضافة بعض أنواع المواد النانومترية أدت إلى
زيادة كفاءة احتراق الوقود المستخدم فى المحركات بنسبة تزيد عن ( 5 % ) مما سيؤدى
إلى تقليل انبعاثات غاز ( CO2 ) بنسبة تزيد عن ( 3 مليون طن ) سنويا فى
بريطانيا ولكن هذه الدراسات أوصت بدراسة التأثيرات الضارة على البيئة والإنسان
التى قد تنجم عن انبعاثات المواد النانومترية من المحركات بعد عملية احتراق الوقود
.
2 )
الخلايا الشمسية : إن ارتفاع أسعار الخلايا الشمسية وقلة كفاءتها تعتبران من أهم
العقبات التى تحد من استخدام الطاقة الشمسية كمصدر آمن ومتجدد للطاقة وتقدم
النانوتكنولوجى فرصة كبيرة للتغلب على هذه العقبات من حيث التكلفة البسيطة
والكفاءة العالية مقارنة بالخلايا الشمسية العادية وأنه إذا تم استخدام الطاقة
الشمسية لإنتاج ( 1 % ) من الطاقة المستخدمة فسوف يقلل من انبعاث غاز ( CO2 ) بنسبة تزيد عن ( 105 مليون طن ) سنويا .
3 )
الطاقة الهيدروجينية : يعتبر الهيدروجين أهم مصادر الطاقة الصديقة للبيئة كما أن
استخدامه فى محركات السيارات سوف يقلل من انبعاث غاز ( CO2 ) بنسبة تزيد عن ( 132 مليون طن ) سنويا .
ولكن
المشكلة تكمن فى عملية إنتاج وتخزين الهيدروجين والتى يمكن التغلب عليها باستخدام
تكنولوجيا المواد النانومترية حيث إنها توفر قدرة انتاجية وتخزينية عالية مقارنة
بالطرق التقليدية
4 )
البطاريات وتخزين الطاقة : أدى استخدام المواد النانومترية فى صناعة البطاريات إلى
زيادة كبيرة فى قدرتها التخزينية للطاقة مما سيوفر استخدام الطاقة التى ينتج عنها
انبعاث الغازات الضارة والتى قد تؤدى إلى تقليل انبعاث غاز ( CO2 ) بنسبة تزيد عن ( 42 مليون طن ) سنويا
5 )
العوازل الحرارية : إن استخدام النانوتكنولوجى فى تصنيع العوازل الحرارية للنوافذ
والجدران أدى إلى زيادة كفاءتها فى الحفاظ على درجات الحرارة داخل المنازل مما
سيؤدى إلى التقليل من استخدام أجهزة التكييف والكهرباء وسوف يقلل من انبعاث غاز ( CO2 ) والكلوروفلوروكربونات بنسبة تزيد عن ( 3 مليون طن ) سنويا .
6 )
معالجة المخلفات الزراعية والصناعية : تقدم النانوتكنولوجى طرق حديثة لمعالجة
المخلفات الزراعية والصناعية من خلال الصفات الفريدة للمواد النانومترية التى
تجعلها عوامل محفزة للتفاعلات البيوكيميائية المستخدمة فى معالجة هذه المخلفات فى
وقت أقل وكفاءة عالية .
7 )
إنتاج فلاتر باستخدام النانوتكنولوجى لها القدرة على امتصاص الغازات الضارة ويتم
تركيبها فى المحركات للحد من انبعاثها إلى البيئة فى المساهمة فى معالجة الآثار
التى قد تنجم عن انبعاثات الغازات الدفيئة .
1 )
استخدام جزيئات الفضة النانومترية فى مقاومة النمو البكتيرى والفطرى فى الأغذية
والأعلاف التى قد ينتج عن التغيرات المناخية وارتفاع درجة حرارة الأرض .
2 )
استخدام النانوتكنولوجى فى الهندسة الوراثية لإنتاج نباتات مقاومة للتغيرات
المناخية وارتفاع درجة حرارة الأرض .
3 )
استخدام المواد النانومترية فى مقاومة الأفات الزراعية التى قد تنجم عن هذه التغيرات
.
الغذاء
النانوى :
يقصد
بالغذاء النانوى إما إنتاج أغذية أو إضافتها فى حجم النانومتر أو استخدام
النانوتكنولوجى فى إحدى مراحل التصنيع الغذائى حيث يدرس علماء النانوتكنولوجى
إمكانية تصنيع الجلوكوز والأحماض الدهنية والأمينية فى حجم النانو ووضعها فى كبسولات
نانومترية بنفس النسب الأصلية الموجود فى الأطعمة وتمتص داخل الأمعاء وتدخل إلى
مجرى الدم وتستفيد بها خلايا الجسم مباشرة دون حاجة إلى عمليات الهضم المعقدة
ويكفى أن نعطى الجسم وجبة من ( 100 جرام ) فى اليوم ونضيف عليها مكسبات طعم ورائحة
ولون نانومترية .
وتشير
الأبحاث الحديثة إلى استخدام النانوتكنولوجى لإنتاج الأغذية الوظيفية والتى تضيف
لوظيفة الأطعمة وظائف علاجية محددة فأغذية محملة بأدوية لعلاج السكر وأخرى للضغط
وأخرى لأدوية السرطان .
التعبئة
والتغلفة :
تعتبر
تعبئة وتغليف الأغذية من المشاكل المعقدة التى تواجه العاملين وتكمن هذه المشاكل
فى كيفية الحفاظ على الأطعمة أطول مدة دون فسادها حتى تصل إلى المستهلك سليمة
وبكامل قيمتها الغذائية وبالرغم من التقدم التكنولوجى إلا أنه لم يقدم الحل الذى
يتيح كفاءة عالية مع سعر اقتصادى مناسب واستخدام معلبات مطلية من الداخل بمواد
عازلة غير صحية بالإضافة إلى المواد الحافظة التى تسبب الأمراض الخبيثة ويأتى دور
النانوتكنولوجى وتعامل مع هذه المشاكل على ( 3 محاور )
1 )
المواد العازلة وتأتى بجيل جديد من العوازل النانومترية الصحية متعددة الوظائف
مكونة من مواد طبيعية تمتص الهواء والرطوبة وتقلل نسبة النمو البكتيرى دون الحاجة
إلى إضافة مواد حافظة
2 ) جيل
جديد من المواد الحافظة الغير عضوية كجزيئات الفضة النانومترية والتى لها كفاءة
عالية جدا كمثبط للبكتيريا عند استخدامها بتركيزات قليلة جدا .
3 )
الكواشف النانومترية الذكية وهى عبارة عن علامات مصنعة من مواد نانومترية عالية
الذكاء توضع على المعلبات يتغير لونها إذا حدث فساد للغذاء داخل العلبة فإذا كان
لونها أخضر يعنى الغذاء سليم وإذا حدث فساد للغذاء تتحول إلى اللون الأحمر .
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق