تعريف تقنية النانو

تُعرَّف تقنية النانو على أنها تكنولوجيا تجمع بين العلوم والهندسة، حيث تُطبق على نطاقات نانوية تتراوح بين 1 إلى 100 نانومتر، مما يعني أنها تتعلق بدراسة واستخدام مواد بحجم صغير جدًا. ويمكن استخدام هذه التقنية في مجالات متعددة من العلوم مثل الكيمياء، الفيزياء، البيولوجيا، والهندسة.

تعرف وكالة حماية البيئة الأمريكية تقنية النانو بأنها علم يتيح فهم المادة والتحكم فيها ضمن أبعاد لا تتجاوز 100 نانومتر تقريبًا، مما يجعل الخصائص الفيزيائية الفريدة للمواد متاحة للتطبيقات المختلفة.

كما يمكن وصف تقنية النانو على أنها علم لتصميم وبناء الآلات، حيث يتم تحديد كل ذرة ورابطة كيميائية بدقة لا تضاهى. تعتبر تقنية النانو ليست مجرد مجموعة من المنتجات أو الأدوات، بل هي مجموعة من القدرات التي يمكن اكتسابها عند الاقتراب من حدود الفيزياء الذرية.

تُعَد التطبيقات المتنوعة في مجالات الزراعة أحد المجالات المزدهرة لتقنية النانو، حيث تركز على استغلال المواد لحل التحديات بهدف معالجة المشكلات الناتجة عن أنظمة الإنتاج الزراعي المختلفة.

تطبيقات تقنية النانو في الزراعة

يتمثل الهدف من استخدام تقنية النانو في الزراعة في تقليل استخدام المبيدات الحشرية وزيادة إنتاجية المحاصيل. كما تلعب دورًا حيويًا في جميع مراحل إنتاج، معالجة، تخزين، تعبئة ونقل المنتجات الزراعية. فيما يلي بعض الاستخدامات الهامة لهذه التقنية:

المبيدات والأسمدة

تزداد الحاجة إلى الزراعة المستدامة على مستوى العالم لتلبية احتياجات الغذاء، والأعلاف، والألياف، مما يسبب مشكلات في التربة. تعتبر الحراثة المفرطة من الممارسات التي تؤدي إلى أضرار طويلة الأمد، مثل التآكل وفقدان قابلية التربة للنمو. يتطلب الأمر تجارب طويلة الأمد لإظهار آثار الممارسات المختلفة على خصائص التربة، وهي ضرورية للزراعة المستدامة، وهنا تبرز المواد النانوية كحلول واعدة لزيادة نمو النباتات ومكافحة الآفات في ذات الوقت.

تعمل هذه المواد النانوية كسماد مخصص للنباتات، محققة تحسينًا للمحاصيل مع تأثير سمية أقل على البيئة. حيث تساعد بعض المواد النانوية في إنبات البذور وتعزيز نمو الجذور، كما هو الحال في محاصيل الفجل، اللفت، الخس، الذرة والخيار. بينما تساهم أخرى في تحسين نمو شتلات القمح والطماطم والفول، وغيرها من المحاصيل الزراعية.

مكافحة الآفات الزراعية

يعتبر مرض ذبول الفيوزاريوم من الأمراض الخطيرة التي تصيب العديد من المحاصيل مثل الطماطم والخس، نتيجة لوجود فطريات في التربة لفترة طويلة وتطور سلالات مقاومة للمبيدات. يمكن تقليل تأثير هذا المرض باستخدام أصناف ومواد كيميائية مقاومة، لكن ظهور سلالات جديدة يمثل تحديًا مستمرًا. هنا تأتي المواد النانوية كبديل للسيطرة على مسببات الأمراض النباتية.

بعد إجراء عدة تجارب في البيوت الزجاجية، أظهرت التحليلات لتراكمات الجسيمات النانوية أكسيد المعادن المستخدمة في الثمار المعالجة أنه لا يوجد تراكم للمعادن في الثمار. وقد تم تكثيف الجهود لتخليق الجسيمات النانوية بطرق فيزيائية وكيميائية وبيولوجية، حيث تعتبر الطرق الصديقة للبيئة لتجميع هذه الجسيمات مع المستخلصات النباتية فعالة وبسيطة.

نشاط مضادات الميكروبات

تُستخدم مجموعة واسعة من الجسيمات النانوية كعوامل مضادة للميكروبات، حيث تُغلف المواد الغذائية المحتوية على جزيئات الفضة. كما تُستخدم أكاسيد الزنك، السيليكون، المغنيسيوم، الذهب والفضة، وثاني أكسيد التيتانيوم، لكل منها خصائص ووظائف متنوعة. تُظهر بلورات الزنك النانوية نشاطًا مضادًا للفطريات والميكروبات، بينما تعمل الفضة كمطهر للمياه. وزيوليت الفضة، مع الذهب الذي يتحمل درجات الحرارة العالية، يظهر فعالية ضد مجموعة واسعة من البكتيريا.

تم استخدام الفضة كمطهر فعال للمياه التجارية، حيث أظهرت نتائج فعالة في مكافحة الكائنات الحية الدقيقة. بينما أظهرت مواد نانوية أخرى نشاطًا مضادًا للفطريات مثل المبيضات والرشاشيات. كما أظهرت الجسيمات النانوية لأكسيد الزنك، والتي تم تصنيعها باستخدام مستخلص مائي لقشور “بونيكا جراناتوم”، فعالية كبيرة كمضاد للجراثيم ضد السلالات القياسية من المكورات العنقودية الذهبية وغيرها.