يعتبر القطاع الزراعى هو القطاع المحرك والمنشط لجميع القطاعات والأنشطة الإقتصادية الأخرى ، وكونه يساهم بنسبة لا بأس بها فى الناتج المحلى الإجمالى للبلاد ، فهذا يستدعى من جميع الباحثين والمسئولين فى هذا القطاع البحث الجدى ، و إن استخدام التقنيات الزراعية الحديثة ومن ضمنها وعلى رأس أولوياتها تكنولوجيا النانو والتى تم استخدامها والإفادة منها فى كثير من المجالات ، وفى كثير من الدول .
والنانو مصطلح مشتق من الكلمة الإغريقية ( نانوس ) وتعنى القزم أو الشيء المتناهي في الصغر ، وليس لها ترجمة دقيقة فى اللغة العربية ، والنانو عبارة عن جزيئات متناهية الصغر جدا وتعنى كوحدة قياس مترى (10-9) أى واحد على مليار المتر وطبعا هذا لا يمكن رؤيته بالعين المجردة على الإطلاق ، فالنانومتر يعادل جزء من 000 , 100 من قطرة الشعر البشرية .
و تكنولوجيا النانو هو علم يفى ويهتم بدراسة ومعالجة والتحكم التام والدقيق فى إنتاج مادة معينة بالإستخدام الذرى
و الجزيئى لها ، فيما يعرف بالتصنيع الجزيئى ، وضع الذرات أثناء التفاعل فى مكانها الصحيح أو المناسب .
فالنانو هو علم وتقنية تهتم بدراسة المادة على مستوى الذرة،فإذا قمنا بترتيب ذرات المادة كالكربون و أعدنا ترتيبها بطريقة
معينة أمكننا الحصول على الماس من خلال الفحم ، ويعد النانو تكنولوجى هو الجيل الخامس الذى ظهر
فى عالم الإلكترونيات ، ويعد عام 1990 هو البداية الحقيقية لعصر النانو.
وقد حققت تكنولوجيا النانو قفزات نوعية ملموسة فى المجالات كافة ، ففى الزراعة تم استخدامها فى إدارة إنتاج المحاصيل ضمن بيئات متحكم فيها تماما فيما يسمى بالزراعة المحكمة و التى تهدف للوصول إلى أقصى قدرة إنتاجية ممكنة للمحاصيل الزراعية .
تكنولوجيا النانو تحقق طفرة نوعية في الإنتاج الزراعي
حيث حققت تكنولوجيا النانو طفرة نوعية واضحة المعالم فى مجالات الإنتاج الزراعى كلها ، والصناعات الغذائية المرتبطة بها ، فتم من خلالها تحقيق معدلات إنتاجية عالية من المنتجات الزراعية تواكب الزيادة السكانية المطردة كما تم استخدامها فى صنع أجهزة مراقبة حيوية تساعد المزارعين على تحديد الحالة الفيزيولوجية للمحصول و الوقت المناسب للحصاد و أفادت فى مقاومة الجفاف .
واستخدمت تكنولوجيا النانو فى المجال الزراعى والصناعات الغذائية بشكل واسع جدا فى الأسمدة والمبيدات والمياه ومعالجة الميا ه ، ويعد تطبيق تقنية النانو فى الزراعة حديثا نسبيا بالمقارنة مع تطبيقاتها فى المجالات الأخرى ، وقد كانت وزارة الزراعة الأمريكية هى السباقة إلى استخدام تكنولوجيا النانو فى الزراعة و الصناعات الغذائية فى عام 2003 الأمر الذى أدى إلى تغيير الإنتاج الزراعى تغييرا جذريا ، وتعمل تطبيقات النانو على تحسين إنتاج الغذاء بالكامل بداء من عملية الإنتاج و إنتهاء بالتعبئة ومعالجة النفايات ، كما أن لها أثرا كبيرا فى تحسين الكفاءة الإنتاجية للمساحة المنزرعة .
كما تم بموجبها تصنيع وتطوير أدوات وتجهيزات جديدة ومواد محفزة ذات تركيب نانوى لمعالجة الآفات الزراعية والكشف السريع عنها وتم القضاء على الآفات الفتاكة بالمحاصيل الزراعية ( بما فيها الأعشاب والحشائش الضارة) بفضل تحسين وزيادة فاعلية المبيدات النانوية بشكل كبير و تم من خلال تلك التقنية تحسين قابلية النباتات على إمتصاص المواد المغذية والأسمدة وتحسين خواص التربة الزراعية وإعادة خصوبتها مما يؤدى إلى زيادة وسرعة نمو النباتات وتحسين إنتاجيتها .
كما تتسم مركبات النانو المستخدمة فى الزراعة بأنها مواد صديقة البيئة فهى لا تسبب أى مشكلات تذكر للبيئة المحيطة أو للإنسان وتغطى مساحة كبيرة عند استخدامها مقارنة بالمواد التقليدية مما يقلل من الكمية أو التركيز أو الجرعات المستخدمة ، وبالتالى لن يكون هناك إفراط فى إستخدامها مقارنة بالمواد التقليدية ، مما يقلل من الكمية أو التركيز أو الجرعات المستخدمة ، وبالتالى لن يكون هناك إفراط فى استخدامها لدرجة أنه يتم دراسة إمكانية عدم ظهور أى أثر متبقى للمبيدات فى المنتجات الزراعية الناتجة .
ومن النواحى الإقتصادية ساهمت تكنولوجيا النانو فى زيادة إنتاجية وإنتاج المحاصيل الزراعية وتخفيف التكاليف بشكل ملموس ، وتم من خلالها إيجاد حلول عملية للكثير من المشكلات التى تواجه الزراعة والمزارعيين ، وبالتالى ساهمت فى إنخفاض الأسعار على المستهلك ، إذ تعد الأسمدة و المبيد ات عموما أهم عناصر التكلفة الزراعية ، فهى تشكل أكثر من 50 % من تكاليف إنتاج المحصول والتى بدورها تعد تكاليفا عالية على الدولة والمزارع ، فبأستخدام تقنية النانو من خلال مبيدات وأسمدة نانومترية منخفضة التكلفة وبالفعالية نفسها للمواد التقليدية تنخفض تكاليف الإنتاج إلى حد كبير وبالتالى تنخفض الأسعار.
وقد استخدمت تقنيات النانو فى مجالات متعددة فى المجال الزراعى منها تصنيع الأسمدة حيث يمكن استخدام أسمدة مصنعة من مواد نانوية فى عمليات التسميد الزراعى كبديل فعال للأسمدة التقليدية المعروفة أو كحوامل لمكوناتها تتميز بصفات خاصة منها زيادة السيطرة والتحكم فى التوجيه والقدرة على زيادة الإستجابة النباتية لتلك الأسمدة النانومترية .
وتتميز تلك الأسمدة بأسعارها المنافسة للأسمدة التقليدية وأن كميات قليلة منها تفى بالغرض المطلوب ، بالإضافة إلى أنها قابلة للتخزين لفترات أطول من التقليدية نتيجة ثباتها العالى تحت الظروف المختلفة .
وقد تم تصنيع مركبات نانوية كأسمدة من العناصر المعدنية الصغرى ( وهى العتاصر التى يتطلبها النبات لكميات صغيرة جدا مقارنة بالأسمدة التقليدية ) ، منها مركبات النانو كالسيوم وكذلك نانو ( حديد ، ماغنسيوم ، منجنيز ، زنك ، بوتاسيوم ) إضافة إلى النانو سليكا الذى يتميز بأنه ينشط حيوية النبات ويجعله مقاوما للجفاف والأمراض والحشرات و تمت تجربته على المانجو فأعطى إنتاجا كبيرا جدا وقلل من الفاقد من خلال سقوط الثمار ، كماُ وزاد من البراعم فى نبات القطن .
إن استخدام النانو تكنولوجى يؤمن لنا الحماية اللازمة للنباتات من الآفات الزراعية المختلفة بما فيها الأعشاب الضارة والأمراض والحشرات وغيرها ودون أضرار تذكر على الإنسان والحيوان والبيئة .
ولذلك تم اللجوء إلى استخدام كبسولات النانو لتغليف المواد الكيميائية والتى تتميز بالقدرة العالية على الذوبان والتحلل وسرعة النفاذ به داخل النبات والإستقرار والثبات داخل المنطقة المعاملة نتيجة صغر حجمها وسرعة إنتشارها وأنها تستخدم كميات أقل من المواد الكيميائية وبالفعالية نفسها وتقلل من عملية تكرار المعاملة وبالتالى إنخفاض التكاليف .
كما تم استخدام تلك التقنية لتعزيز دفاعات النبات من خلال التعديل الجينى داخل الخلية النباتية أو التعديل فى أشكال المبيدات لجعلها مركبات أكثر فاعلية وأقل تضررا وأوسع انتشارا ، كما امكن تخليق المواد النانوية من بعض النباتات مما يقلل من أضرارها على الإنسان و يقلل من تكلفة استخلاصها.
وقد قدمت تكنولوجيا النانو حلا لمشكلة المبيدات الحشرية لضمان الإستفادة من فوائد المبيدات وتمنع وصول أخطارها للإنسان وذلك بتغليف هذه المبيدات فى كبسولات نانومترية يمكن التحكم الدقيق فى معدل إفراز المبيدات منها ، وتصنيع المبيدات الحشرية بالحجم النانو مترى و الإستفادة من زيادة كفائتها بأقل التركيزات الممكنة ، وتطوير جيل جديد من المبيدات عالية التخصص لحشرات معينة دون غيرها يمكن التحكم فى عملها عن بعد ، بالإضافة الى أنه أمكن حل الكثير من المشكلات الزراعية بأستخدام تقنية النانو من حيث مكافحة العديد من الآفات الزراعية منها .
استخدام جزيئات السيلكيا ذات البنية النانو مترية كغلاف لمبيد الفيرماكتين مما أدى إلى تقليل عملية التحلل لمركبات المبيد ، وزيادة بقائها داخل البيئة وقدرتها على التخزين لفترات أطول تحت ظروف مختلفة حيث تعمل المادة النانو مترية كحاملة فقط للمبيد ، إستخدام جزيئات الفضة النانومترية للقضاء على الأمراض التى تسببها الفطريات كالتعفنات فى المحاصيل الخضر المختلفة ، واستطاعت تلك المركبات أختراق جدر الخلايا الفطرية والهيفات الممرضة للأنسجة النباتية ، كما نجحت فى تقليل نمو الكونيدات وتثبيط النمو الميكروبى .
يتم استخدام تقنية النانو فى مكافحة الأفات الحشرية والآكاروسات والديدان الثعبانية ومسببات الأمراض الميكروبية ، مكافحة التعفن فى العنب باستخدام الألمونيوم والسيليكون النانو مترى .
وتستخدم تقنية النانو فى تصنيع مواد تعمل على معالجة المياه السطحية ومياه الصرف الصحى و المياه الجوفية حيث أن لديها القدرة الفائقة على التخلص من الملوثات والقضاء على مسببات الأمراض فى المياه ، كما يمكنها إزالة ملوحة المياه وتنقيتها من المواد الثقيلة العالقة بها بصورة تفوق عملية التناضح العكسى وبتكاليف إقتصادية أقل ، بالإضافة لتنقية التربة من العناصر الثقيلة التى تعيق إمتصاص النباتات للعناصر الغذائية و المياه .
استخدام تقنية النانو لمعالجة إرتفاع درجة حرارة الجو والجفاف حيث تم إنتاج نباتات تتحمل درجات الحرارة العالية باستخدام تقنيات مساعدة للنباتات فى إمتصاص المفيد من أشعة الشمس وعكس الباقى الضار منها أو من خلال تطوير مبردات مائية على هيئة كبسولات نانومترية يمتصها النبات تحتفظ بكميات من المياه داخل أجزاء النبات إلى فترات طويلة يستفيد منها النبات عند الحاجة إليها ، كما تم تطوير خزانات المياه داخل أجزاء النباتات إلى فترات طويلة يستفيد منها النباتات عند الحاجة اليها ، كما تم تطوير خزانات المياه النانو مترية التى تخزن مياه الأمطار فى التربة حتى يستخدمها النبات فى أوقات الجفاف وخصوصا فى الأراضى الصحراوية .
استخدام تكنولوجيا النانو فى الصناعات الغذائية ومستلزماتها حيث تستخدم تقنية النانو فى تصنيع المنتجات الغذائية بهدف تعزيز وصول المكونات الغذائية إلى المواقع المستهدفة وتحسين نكهة الأطعمة ومنع نمو البكتيريا وزيادة صلاحية المنتجات الغذائية ، وإطالة مدة حفظ الأغذية ، وإستخدمت فى تصنيع مستلزمات حفظ الأغذية كمواد التعبئة والتغليف والمواد الحافظة والتخزين ولقد تم تصنيع انواع عدة مواد من الأطعمة الثانوية كزيت الكانولا الذى يحتوى نقاطا نانوية تحمل فيتامينات ومعادن ومواد نباتية كيميائية ، والشاى النانوى بالإضافة إلى الشيكولاتة الحمية التى تحتوى على كتل نانوية تعمل على تحسين المذاق دون الحاجة إلى اضافة السكر .
استخدام ما يسمى بالغذاء النانوى (النانوفود ) من خلال إستخدام مواد تعبئة وتغليف نانوية للمنتجات الغذائية وهى مواد تضمن سلامة المواد الغذائية لأقصى مدة ممكنة ضد الميكروبات .
إن تطبيق النانو تكنولوجى فى تغليف المواد الغذائية يسمح بقدر أكبر من الحماية للمواد الغذائية من خلال زيادة القدرات الميكانيكية والحرارية والخصائص المضادة للبكتريا وتقويتها ويوفر الحماية ضد التسرب ويمنع دخول الجراثيم إلى الأغذية فعنصر الفضة يعد عاملا مضادا للميكروبات وقد استخدم نانويا لتغليف المواد الغذائية وقد تبين من نتائج البحوث حول تأثير الفضة النانوية على نمو البكتريا بعد فترة إحتضان لمدة 24 ساعة إنخفاض نمو الميكروبات بنسبة 98% .
وقد تم وضع علامات نانوية ذات دلالة على المواد الغذائية ففى الدواجن المجمدة يتم وضع علامات عليها على شكل لصاقات حيث وجود العلامة الخضراء تعنى أنها طازجة وعندما تتحول إلى اللون البرتقالى تكون آمنة وعندما تتحول إلى اللون الآحمر تصبح المواد المحفوظة غير آمنة وغير صالحة للإستهلاك الآدمى ويجب إتلافها فورا .
وقد تم رش ثمار المانجو بمواد نانوية آمنة أدى إلى زيادة مدة حفظ الثمار لمدة وصلت 45 يوم مقارنة بالثمار العادية ، ومن خلال ماتم عرضه وبصورة مبسطة يوصى الباحث بالأتى:
1) العمل على إنشاء وحدات بحثية متخصصة على نطاق واسع وقد تم بالفعل إنشاء وحدات مركزية ذات طابع خاص متخصصة فى تكنولوجيا النانو فى المجالات الطبية والزراعية سواء الإنتاج النباتى أو الحيوانى بالإضافة إلى العلوم الهندسية والصيدلة ولكن لا بد من التوسع فى هذه الوحدات على مدى أكبر لتشمل جميع المحطات البحثية التابعة للمراكز المتخصصة بكل محافظات الجمهورية.
2) تفعيل دور جهاز الإرشاد الزراعى لنقل العلم والتكنولوجيا إلى جميع الزراع ووحدات الإنتاج التابعة لوزارة الزراعة .
3) ضرورة استخدام تلك التقنية المتطورة كونها تساهم فى زيادة الإنتاج والإنتاجية الزراعية وتخفض التكاليف بما يحقق قيمة مضافة جديدة للقطاع الزراعى خاصة والإقتصاد الوطنى بصفة عامة .
مقال
اقتصاديات استخدام تكنولوجيا النانو فى المجال الزراعي
اعداد د / أحمد حسن ابو شامة عبد الصادق
أستاذ باحث مساعد قسم الدراسات الاقتصادية
شعبة الدراسات الاقتصادية والاجتماعية – مركز بحوث الصحراء
المصدر
عدد ديسمبر 2022 من الصحيفة الزراعية الصادر عن الإدارة المركزية للثقافة الزراعية بقطاع الإرشاد الزراعي
اقرأ أيضا
استخدام النانو تكنولوجي في مكافحة أمراض النباتات
تكنولوجيا النانو والتصنيع الغذائى.. فوائد استخداماتها ومخاطرها
لا يفوتك
الطب الوقائى ودوره الريادى فى الحفاظ على ثروتنا الحيوانية
