علوم الأرض

أهم 20 تقنية النانو للزراعة والغذاء

المحتويات إخفاء

أهم 20 تقنية النانو للزراعة والغذاء تقنية النانو هي فهم المادة والتحكم فيها بأبعاد تتراوح بين 1 و 100 نانومتر تقريبًا ، حيث تتيح الظواهر الفريدة تطبيقات جديدة. تشمل تكنولوجيا النانو التي تشمل علوم وهندسة وتكنولوجيا النانو ، التصوير والقياس والنمذجة ومعالجة المادة بمقياس الطول هذا.

أهم 20 تقنية النانو للزراعة والغذاء

تقنية النانو للزراعة
تقنية النانو للزراعة

1. نبذة مختصرة عن تقنية النانو.

نظرًا لتزايد عدد سكان العالم ، من الضروري استخدام التقنيات الحديثة مثل التقنيات الحيوية والنانوية في العلوم الزراعية. تم تعريف تقنية النانو على أنها تتعلق بالمواد والأنظمة والعمليات التي تعمل بمقياس 100 نانومتر

(نانومتر) أو أقل.تكنولوجيا النانو لها العديد من التطبيقات في جميع مراحل الإنتاج والمعالجة والتخزين والتعبئة ونقل المنتجات الزراعية. ستحدث تقنية النانو

ثورة في الزراعة وصناعة الأغذية من خلال تقنيات جديدة مبتكرة مثل: تقنيات الزراعة الدقيقة ، وتعزيز قدرة النباتات على امتصاص العناصر الغذائية ، والاستخدام الأكثر كفاءة واستهدافًا للمدخلات ، واكتشاف الأمراض ومكافحتها

وتحمل الضغوط البيئية وأنظمة المعالجة الفعالة ، التخزين والتغليف. تزداد فعالية الطب باستخدام الجسيمات النانوية في علوم

الحيوان. تستخدم جزيئات الفضة والحديد النانوية في معالجة وتطهير المواشي والدواجن. يمكن تقييم مستويات تلوث البيئة بسرعة بواسطة مستشعرات الغبار والغاز النانوية الذكية.

2. مقدمة عن تقنية النانو.

تتميز أهمية الزراعة لجميع المجتمعات البشرية أكثر من أي وقت مضى بتزايد عدد سكان العالم. إن أول وأهم حاجة لكل إنسان هي حاجته إلى الغذاء ، والإمداد الغذائي للإنسان المرتبط بالزراعة بشكل مباشر وغير مباشر. يُنظر إلى نمو القطاع الزراعي كسياق لأهداف التنمية على أنه أساسي في البلدان النامية. الآن ، بعد سنوات من الثورة الخضراء وتراجع نسبة

المنتجات الزراعية إلى النمو السكاني العالمي ، من الواضح ضرورة استخدام التقنيات الجديدة في الصناعة الزراعية أكثر من أي وقت مضى. يمكن أن تلعب التقنيات الحديثة مثل التقنيات الحيوية والنانوية دورًا مهمًا في زيادة الإنتاج

وتحسين جودة الأغذية التي ينتجها المزارعون. يعتقد الكثيرون أن التقنيات الحديثة ستؤمن الاحتياجات الغذائية العالمية المتزايدة بالإضافة

إلى توفير مجموعة كبيرة من المزايا البيئية والصحية والاقتصادية لطالما كان الأمن الغذائي هو الشاغل الأكبر للبشرية. ظلت الدول والمجتمعات والحكومات تناضل من أجل هذه القضية منذ فترة طويلة. شهدت العقود الأخيرة تحديات أكبر على هذه الجبهة. يبدو المستقبل أكثر قتامة مع مشكلة نقص الغذاء التي تلوح في الأفق بشكل كبير.

يكمن التحدي في كيفية إطعام السكان الذين يتزايد عددهم عن طريق زيادة الإنتاج في منطقة أرض راكدة أو متقلصة ؛ بتكاليف إدخال أقل ومخاطر أقل على النظام البيئي. في ما بينهما ، أثبتت تقنية النانو مكانتها في العلوم

الزراعية والصناعات ذات الصلة ، باعتبارها تقنية متعددة التخصصات ورائدة في حل المشكلات والنقص. لتقنية النانو العديد من التطبيقات في جميع مراحل إنتاج ومعالجة وتخزين وتعبئة ونقل المنتجات الزراعية. من المحتمل أن يكون لاستخدام تكنولوجيا

النانو في الزراعة والحراجة فوائد بيئية تستحوذ التطبيقات الزراعية لتقنية النانو على الاهتمام أيضًا. يتم تطوير مواد النانو التي تتيح الفرصة لإدارة المبيدات الحشرية ومبيدات الأعشاب والأسمدة بكفاءة وأمان أكبر من خلال التحكم بدقة في توقيت ومكان إطلاقها تقنية النانو باعتبارها تقنية قوية جديدة لديها القدرة على

3. إحداث تغييرات هائلة في النظم الغذائية والزراعية.

تقنية النانو قادرة على إدخال أدوات جديدة لاستخدامها في البيولوجيا الخلوية والجزيئية ومواد جديدة لتحديد مسببات الأمراض النباتية. حتى الآن تم اقتراح تطبيقات عديدة لتقنية النانو في الزراعة والأغذية وعلوم

الحيوان. يمكن أن يؤدي استخدام تكنولوجيا النانو في الزراعة وصناعة الأغذية إلى إحداث ثورة في هذا القطاع

من خلال أدوات جديدة للكشف عن الأمراض ، والعلاج المستهدف ، وتعزيز قدرة النباتات على امتصاص العناصر الغذائية ومكافحة الأمراض ، وتحمل الضغوط البيئية والأنظمة الفعالة للمعالجة والتخزين والتعبئة والتغليف.

قدمت تقنية النانو حلولاً جديدة لمشاكل النباتات وعلوم الأغذية (منتجات ما بعد الحصاد) وتقدم مناهج جديدة للاختيار العقلاني للمواد الخام ، أو معالجة مثل هذه المواد لتحسين جودة المنتجات النباتية.

ستساعد المستشعرات الذكية وأنظمة التوصيل الذكية الصناعة الزراعية على مكافحة الفيروسات ومسببات أمراض المحاصيل الأخرى. في المستقبل القريب ستتوفر المحفزات ذات البنية النانوية التي

ستزيد من كفاءة مبيدات الآفات ومبيدات الأعشاب مما يسمح باستخدام جرعات أقل. ستعمل تقنية النانو أيضًا على حماية البيئة بشكل غير مباشر من خلال استخدام إمدادات الطاقة البديلة (المتجددة) والمرشحات أو المحفزات لتقليل التلوث وتنظيف الملوثات الموجودة

تتيح لنا تقنية النانو كتقنية قوية إلقاء نظرة على المستوى الذري والجزيئي ، وقادرة على إنشاء هياكل نانومترية. تقنية النانو في الزراعة والإنتاج الغذائي ، مما أدى إلى عودة الأرض الزراعية إلى وضعها الطبيعي ، وبناء الصوبات

الزراعية بأداء وإنتاجية عالية ، ومنع انقراض وتدمير أنواع النباتات والحيوانات ، وتوفر تقنية النانو بشكل عام كفاءة الزراعة لعدد أكبر من السكان.

في القطاع الزراعي ، من المرجح أن يسهل البحث والتطوير في مجال تكنولوجيا النانو وإطار المرحلة التالية من تطوير المحاصيل المعدلة وراثيًا ، ومدخلات الإنتاج الحيواني ، والمبيدات الكيميائية ، وتقنيات الزراعة الدقيقة. تعني

الزراعة الدقيقة أن هناك نظام تحكم لكل عامل نمو مثل التغذية والضوء ودرجة الحرارة وما إلى ذلك. يتم التحكم في المعلومات المتاحة للزراعة ووقت الحصاد بواسطة أنظمة الأقمار الصناعية.

4. يتيح هذا النظام للمزارع معرفة متى يكون أفضل وقت للزراعة والحصاد لتجنب مواجهة الظروف الجوية السيئة.

أفضل وقت لتحقيق أعلى محصول وأفضل استخدام للأسمدة والري والإضاءة ودرجة الحرارة يتم التحكم فيها عن طريق هذه الأنظمة. دور مهم لتقنية النانو هو استخدام الروابط النووية الحساسة في وحدة التحكم في

أنظمة GPS. في حين أن مبيدات الآفات النانوية الكيميائية قيد الاستخدام بالفعل ، فإن التطبيقات الأخرى لا تزال في مراحلها الأولى ، وقد تمر سنوات عديدة قبل أن يتم تسويقها.

تهدف هذه التطبيقات إلى حد كبير إلى معالجة بعض القيود والتحديات التي تواجه أنظمة الزراعة واسعة النطاق والمواد الكيميائية والمزارع كثيفة رأس المال. وهذا يشمل الضبط الدقيق والإدارة الدقيقة للتربة

الاستخدام الأكثر كفاءة واستهدافًا للمدخلات ؛ تركيبات سموم جديدة لمكافحة الآفات ؛ سمات المحاصيل والحيوانات الجديدة ؛ والتنويع والتمايز في الممارسات والمنتجات الزراعية في سياق أنظمة الإنتاج واسعة النطاق والموحدة للغاية يمكن دراسة العلاقة بين تكنولوجيا النانو والعلوم

5. الزراعية في المجالات التالية.

الحاجة إلى الأمن في النظم الزراعية والتغذوية.

أنظمة ذكية للوقاية من أمراض النبات وعلاجها إنشاء أدوات جديدة للتقدم في البحوث الخلوية والبيولوجية إعادة تدوير المخلفات الناتجة عن الزراعة. باستخدام تقنية النانو تزداد قدرة النبات على النمو ويتم تحديد أفضل وقت للحصاد لتحقيق أعلى أداء. في العقود الأخيرة ، كان تلوث الأراضي

الزراعية والتربة بالعناصر والمركبات الخطرة الموجودة في مياه الصرف الصناعي والحضري من أهم العوامل التي تحد من إنتاج المحاصيل والغذاء في العالم. المحفزات ذات البنية النانوية قادرة على القضاء على المكونات الضارة

للنظم البيئية الزراعية باعتبارها آمنة. هذا الموضوع مهم من وجهة نظر أمراض النبات الفسيولوجية. القضاء على التسمم الغذائي والمنتجات

العضوية وأخيراً إنتاج منتجات صحية. سيساعد تطبيق تقنية النانو هذا على تقليل التلوث وجعل الزراعة أكثر صداقة للبيئة باستخدام مرشحات النانو لمعالجة مياه الصرف الصناعي ومساحيق النانو لمعالجة ملوثات الغاز وأنابيب النانو لتخزين وقود الهيدروجين النظيف

6. ما هو علم النانو؟.

تقنية النانو هي مجال متعدد التخصصات تم إدخاله في مجموعة مختلفة من العلوم التطبيقية مثل الكيميائيين والفيزيائيين وعلماء الأحياء والأطباء والمهندسين. يُطلق على البحث والتطوير الموجهين ، لفهم

المواد ذات الأبعاد الذرية والجزيئية والجزيئية الفائقة ، ومعالجتها وقياسها ، تقنية النانو. تم تعريف تقنية النانو مؤقتًا على أنها تتعلق بالمواد والأنظمة والعمليات التي تعمل بمقياس 100 نانومتر (نانومتر) أو أقل.

النانومتر هو واحد من المليار من المتر. النانو الكلي يشير إلى مقياس حجم بين 1 نانومتر (نانومتر) و 100 نانومتر. للمقارنة يتراوح الطول الموجي للضوء المرئي بين 400 نانومتر و 700 نانومتر. يبلغ حجم الكريات

البيض 10000 نانومتر ، وبكتيريا 1000-10000 نانومتر ، وفيروس 75-100 نانومتر ، وبروتين 5-50 نانومتر وحمض ديوكسي ريبونوكلييك (DNA) ~ 2 نانومتر (عرض) وذرة ~ 0. 1 نانومتر في هذا المقياس ، تختلف الخصائص الفيزيائية والبيولوجية والكيميائية للمواد اختلافًا جوهريًا عن بعضها

البعض وغالبًا ما تظهر إجراءات غير متوقعة منها. تنظر تقنية النانو في الموضوعات المتعلقة بالفيروسات ومقاييس مسببات الأمراض الأخرى. لذلك فإن لديها إمكانات عالية لتحديد مسببات الأمراض والقضاء عليها.

جزيئات النانو التي تم الحصول عليها مؤخرًا بواسطة تقنية النانو ؛ هناك إمكانية للتلاعب على مستوى النانو والتنظيم والتحفيز على التفاعلات الكيميائية بواسطة هذه الهياكل.

7. تتكون مواد النانو من مكونات ذات حجم صغير جدًا.

وهذه المكونات لها تأثيرات على خصائص المواد على المستوى الكلي. يمكن أن تكون جزيئات نان بمثابة “رصاصات سحرية” تحتوي على مبيدات أعشاب أو مواد كيميائية أو جينات تستهدف أجزاء نباتية معينة لإطلاق محتواها. يمكن أن تمكن كبسولات نان من الاختراق الفعال لمبيدات الأعشاب من خلال البشرة والأنسجة ، مما يسمح بالإفراز البطيء والمستمر للمواد الفعالة.

هذا التقارب بين التكنولوجيا وعلم الأحياء على مستوى النانو يسمى التقانة الحيوية النانوية. تعد التكنولوجيا الحيوية في نان مجالًا بحثيًا متعدد التخصصات للغاية ويستند إلى العمل التعاوني للكيميائيين والفيزيائيين وعلماء الأحياء والأطباء والمهندسين تعد البوليمرات النانوية والأغلفة النانوية من أهم مركبات النانو التي لها العديد من التطبيقات في العلوم المختلفة.

البوليمرات النانوية عبارة عن جزيئات ثلاثية الأبعاد يتم تحقيقها من خلال تخليق النانو ، وقشرة النانو عبارة عن جسيمات نانوية ذات قلب عازل وطبقة رقيقة جدًا من الذهب. السماح بالإفراز البطيء والمستمر للمواد الفعالة. هذا التقارب بين التكنولوجيا وعلم الأحياء على مستوى النانو يسمى التقانة الحيوية النانوية. تعد التكنولوجيا الحيوية في نان مجالًا بحثيًا

متعدد التخصصات للغاية ويستند إلى العمل التعاوني للكيميائيين والفيزيائيين وعلماء الأحياء والأطباء والمهندسين تعد البوليمرات النانوية والأغلفة النانوية من أهم مركبات النانو التي لها العديد من التطبيقات في

العلوم المختلفة. البوليمرات النانوية عبارة عن جزيئات ثلاثية الأبعاد يتم تحقيقها من خلال تخليق النانو وقشرة النانو عبارة عن جسيمات نانوية ذات قلب عازل وطبقة رقيقة جدًا من الذهب. السماح بالإفراز البطيء والمستمر للمواد الفعالة.

8. التكنولوجيا وعلم الأحياء على مستوى النانو يسمى التقانة الحيوية النانوية.

تعد التكنولوجيا الحيوية في نان مجالًا بحثيًا متعدد التخصصات للغاية ويستند إلى العمل التعاوني للكيميائيين والفيزيائيين وعلماء الأحياء والأطباء والمهندسين تعد البوليمرات النانوية والأغلفة النانوية من أهم مركبات النانو التي لها العديد من التطبيقات في العلوم المختلفة.

البوليمرات النانوية عبارة عن جزيئات ثلاثية الأبعاد يتم تحقيقها من خلال تخليق النانو ، وقشرة النانو عبارة عن جسيمات نانوية ذات قلب عازل وطبقة رقيقة جدًا من الذهب. تعد التكنولوجيا الحيوية في نان مجالًا بحثيًا متعدد

التخصصات للغاية ويستند إلى العمل التعاوني للكيميائيين والفيزيائيين وعلماء الأحياء والأطباء والمهندسين تعد البوليمرات النانوية والأغلفة النانوية من أهم مركبات النانو التي لها العديد من التطبيقات في العلوم المختلفة.

البوليمرات النانوية عبارة عن جزيئات ثلاثية الأبعاد يتم تحقيقها من خلال تخليق النانو ، وقشرة النانو عبارة عن جسيمات نانوية ذات قلب عازل وطبقة رقيقة جدًا من الذهب. تعد التكنولوجيا الحيوية في نان مجالًا بحثيًا متعدد

التخصصات للغاية ويستند إلى العمل التعاوني للكيميائيين والفيزيائيين وعلماء الأحياء والأطباء والمهندسين. تعد البوليمرات النانوية والأغلفة

النانوية من أهم مركبات النانو التي لها العديد من التطبيقات في العلوم المختلفة. البوليمرات النانوية عبارة عن جزيئات ثلاثية الأبعاد يتم تحقيقها من خلال تخليق النانو ، وقشرة النانو عبارة عن جسيمات نانوية ذات قلب عازل وطبقة رقيقة جدًا من الذهب.

9. تطبيقات تقنية النانو في علم الحيوان.

ستتمتع تقنية النانو بإمكانيات وقدرة على الأساليب المستقبلية في الطب البيطري وعلاج الحيوانات الأليفة. تتمتع تقنية النانو بالقدرة على توفير الحلول المناسبة لتوفير المواد الغذائية والرعاية البيطرية والأدوية الموصوفة واللقاحات للحيوانات الأليفة.

إن استخدام كبسولات النانو لغطاء وحماية بعض الإنزيمات والبروتينات المعينة سيكون فعالًا في حصص أغذية الماشية والدواجن من أجل زيادة الغلة والفعالية في سياق معين. سيكون تناول بعض الأدوية مثل

المضادات الحيوية واللقاحات والبروبيوتيك أكثر فعالية في علاج الالتهابات والاضطرابات التغذوية والتمثيل الغذائي عند استخدامها على مستوى النانو. استخدام الطب في مستوى النانو له خصائص متعددة الأطراف لإزالة الحواجز البيولوجية لزيادة كفاءة الطب.

التوقيت المناسب لإطلاق الدواء ، وقدرات التنظيم الذاتي والقدرات المخططة هي المزايا الرئيسية لاستخدام تكنولوجيا النانو في العلاج بالعقاقير. تعتبر جزيئات الفضة النانوية مطهرًا قويًا (مضاد للجراثيم ومضاد للميكروبات) ويستخدم على نطاق واسع للتطهير في أماكن المواشي والدواجن. في علاج السرطان ، ترتبط جزيئات النانو بالخلايا السرطانية لمستقبلات الغشاء ويتم

تدمير الخلايا السرطانية مع زيادة درجة حرارتها إلى 55 درجة مئوية بواسطة موجات الأشعة تحت الحمراء الناتجة عن جزيئات النانو. كما تدمر جزيئات الحديد النانوية الخلايا السرطانية عن طريق إنتاج إشعاع

مغناطيسي. يتطلب تربية الوقت المناسب والإدارة الشاملة للثروة الحيوانية تكلفتها ووقتًا طويلاً في مزارع أبقار الألبان. يظهر استخدام أنابيب النانو داخل جلد الماشية ذروة الوقت الحقيقي لهرمون الشبق وهرمون الاستروجين.

تقنية النانو للزراعة
تقنية النانو للزراعة

10. تطبيقات تقنية النانو في إدارة الآفات والأمراض النباتية.

اليوم ، يعد استخدام المواد الكيميائية مثل المبيدات الحشرية ومبيدات الفطريات ومبيدات الأعشاب أسرع وأرخص وسيلة لمكافحة الآفات والأمراض. كما أن طرق المكافحة البيولوجية باهظة الثمن حاليًا. تسبب الاستخدام غير المنضبط للمبيدات في العديد من المشاكل مثل:

الآثار الضارة على صحة الإنسان ، والآثار السلبية على تلقيح الحشرات والحيوانات الأليفة ، ودخول هذه المادة في التربة والمياه وتأثيرها المباشر وغير المباشر على النظم البيئية. يمكن أن يكون الاستخدام

الذكي للمواد الكيميائية على مقياس النانو حلاً مناسبًا لهذه المشكلة. تُستخدم هذه المواد في جزء النبات الذي تعرض لهجوم مرض أو آفة. كما أن هذه الحاملات في نطاق النانو لديها تنظيم ذاتي ، وهذا يعني أن الدواء بالكمية المطلوبة يتم تسليمه فقط في الأنسجة النباتية.

تساعد تقنية النانو في العلوم الزراعية وتقليل التلوث البيئي عن طريق إنتاج المبيدات الحشرية والأسمدة الكيماوية باستخدام جزيئات النانو وكبسولات النانو مع القدرة على التحكم أو تأخير التسليم والامتصاص

وأكثر فعالية وصديقة للبيئة وإنتاج بلورات النانو لزيادة كفاءة المبيدات الحشرية لاستخدام المبيدات بجرعات أقل. ستكون جزيئات النانو لتوصيل المكونات النشطة أو جزيئات الدواء على رأسها في المستقبل القريب لعلاج جميع المعاناة المرضية للنباتات. هناك عدد لا يحصى من

المواد النانوية بما في ذلك جزيئات النانو البوليمرية وجزيئات نانو أكسيد الحديد وجزيئات الذهب النانوية التي يمكن تصنيعها بسهولة واستغلالها كمبيدات آفات أو أدوات توصيل للأدوية. يمكن تغيير معلمات الحرائك الدوائية لهذه الجسيمات النانوية وفقًا للحجم والشكل ووظيفة السطح. يمكن أيضًا استخدامها لتغيير الملامح الحركية لإطلاق الدواء ، مما يؤدي إلى إطلاق أكثر

استدامة للأدوية مع انخفاض متطلبات الجرعات المتكررة الأمراض هي أحد العوامل الرئيسية التي تحد من إنتاجية المحاصيل. تكمن مشكلة إدارة المرض في اكتشاف المرحلة الدقيقة للوقاية. في معظم الأحيان يتم استخدام المبيدات كطريقة احترازية تؤدي إلى السمية المتبقية والمخاطر البيئية ، ومن ناحية أخرى ، يؤدي استخدام.

11. المبيدات.

بعد ظهور المرض إلى قدر من الخسائر في المحاصيل. من بين الأمراض المختلفة ، تعتبر الأمراض الفيروسية هي الأكثر صعوبة في السيطرة عليها ، حيث يتعين على المرء أن يوقف انتشار المرض عن طريق النواقل. ولكن بمجرد أن تبدأ في إظهار أعراضه ، فإن استخدام المبيدات الحشرية لن يكون ذا فائدة كبيرة. لذلك ، فإن الكشف عن المرحلة الدقيقة مثل مرحلة

تكاثر الحمض النووي الفيروسي أو إنتاج البروتين الفيروسي الأولي هو مفتاح نجاح السيطرة على الأمراض وخاصة الأمراض الفيروسية. اكتسبت التشخيصات الفيروسية القائمة على النانو ، بما في ذلك تطوير مجموعة أدوات التشخيص المتعددة زخمًا من أجل اكتشاف السلالة الدقيقة للفيروس ومرحلة تطبيق بعض العلاجات لوقف المرض. يعد اكتشاف واستخدام

المؤشرات الحيوية التي تشير بدقة إلى مراحل المرض مجالًا جديدًا للبحث. يؤدي قياس إنتاج البروتين التفاضلي في كل من الحالات الصحية والمريضة إلى تحديد تطور العديد من البروتينات أثناء دورة العدوى.

لا تزيد مجموعات التشخيص القائمة على النانو من سرعة الاكتشاف فحسب ، بل تزيد أيضًا من قوة الاكتشاف في المستقبل ، يمكن استخدام

أجهزة النانو ذات الخصائص الجديدة لجعل الأنظمة الزراعية “ذكية”. على سبيل المثال ، يمكن استخدام الأجهزة لتحديد مشكلات صحة النبات قبل أن تصبح مرئية للمزارع. قد تكون هذه الأجهزة قادرة على الاستجابة لمواقف مختلفة من خلال

اتخاذ الإجراءات العلاجية المناسبة. إذا لم يكن الأمر كذلك ، فسوف ينبهون المزارع إلى المشكلة. بهذه الطريقة ، ستعمل الأجهزة الذكية كنظام وقائي ونظام إنذار مبكر. يمكن استخدام مثل هذه الأجهزة لتوصيل المواد الكيميائية بطريقة خاضعة للرقابة وهادفة بنفس الطريقة التي تؤثر بها الطب النانوي على توصيل الأدوية للبشر.

12. تطبيقات تقنية النانو في صناعة الأغذية.

الأكسجين عامل إشكالي في تغليف المواد الغذائية ، لأنه يمكن أن يسبب تلف الطعام وتغير لونه. أحد تطبيقات تكنولوجيا النانو في صناعة الأغذية هو تطوير بلاستيك جديد لصناعة تغليف المواد الغذائية. تستخدم جزيئات النانو في إنتاج هذه المواد البلاستيكية. تم العثور على جزيئات النانو متعرجة في

البلاستيك الجديد ، وتمنع تغلغل الأكسجين كحاجز. بمعنى آخر ، يجب أن يكون الأكسجين المستخدم في العبوة خلال مسار أطول ، وبالتالي مع الطريق الطويل لجزيئات الأكسجين ، يمكن إفساد

الطعام لاحقًا. في الآونة الأخيرة ، يتم إنتاج طلاء النانو للفاكهة التي تغطي الثمار بالكامل ، وتمنع فقدان الوزن وانكماش الفاكهة. كان تطوير عبوات ذكية لتحسين العمر الافتراضي للمنتج هدفًا للعديد من الشركات. ستكون

أنظمة التغليف هذه قادرة على إصلاح الثقوب / التمزقات الصغيرة ، والاستجابة للظروف البيئية

(مثل التغيرات في درجة الحرارة والرطوبة) ، وتنبيه العميل إذا كان الطعام ملوثًا. يمكن أن توفر تقنية النانو حلولًا لهذه ، على سبيل المثال تعديل سلوك نفاذ

الرقائق ، وزيادة خصائص الحاجز (الميكانيكية والحرارية والكيميائية والميكروبية) ، وتحسين الخواص الميكانيكية ومقاومة الحرارة ، وتطوير الأسطح النشطة المضادة للميكروبات والفطريات ، والاستشعار وكذلك الإشارة إلى

التغيرات الميكروبيولوجية والكيميائية الحيوية. مع طلاء الإنزيمات بتقنية النانو ، يمكننا إبعادهم عن البيئة ومنعهم من العمل. وبالتالي ، سيتم تأجيل فساد المغذيات وزيادة طول العمر.

13. مادة الإيثيلين الماصة هي أهم مادة تنتجها تقنية النانو.

مواد نانو الإيثيلين الماصة ، تمتص غاز الإيثيلين الذي تنتجه الفاكهة ويزيد من ثبات الفاكهة لفترات طويلة. يمكن أيضًا استخدام الرموز الشريطية النانوية ومعالجة النانو لمراقبة جودة المنتجات الزراعية. استخدم العلماء في جامعة كورنيل مفهوم الباركود للبقالة لفك الشفرة والكشف عن الأمراض بكلفة رخيصة وفعالة وسريعة وسهلة.

لقد أنتجوا مجسات مجهرية أو أكواد شريطية نانو يمكنها تمييز العديد من مسببات الأمراض في مزرعة والتي يمكن اكتشافها بسهولة باستخدام أي معدات تعتمد على الفلورسنت. يهدف هذا المشروع الجاري بشكل عام إلى تطوير كاشف محمول في الموقع يمكن استخدامه من قبل الأفراد غير المدربين.

مع ظهور تقنية النانو ، تتوفر أيضًا الرموز الشريطية المستندة إلى النانو والتي يمكنها القيام بنفس وظيفة الرموز الشريطية التقليدية ، مما يساعد في تتبع جودة المنتجات الغذائية والتحكم فيها وإعطاء جميع التفاصيل ذات الصلة

في دقائق يتكون المستشعر الحيوي من مكون بيولوجي ، مثل خلية أو إنزيم أو جسم مضاد ، مرتبط بمحول طاقة صغير ، وهو جهاز يعمل بنظام

14. واحد يمد الطاقة (عادة في شكل آخر) إلى نظام ثانٍ.

تكتشف المستشعرات الحيوية التغيرات في الخلايا والجزيئات التي تُستخدم بعد ذلك لقياس وتحديد مادة الاختبار ، حتى لو كان هناك تركيز منخفض جدًا للمادة المختبرة. عندما ترتبط المادة بالمكون البيولوجي ينتج

محول الطاقة إشارة تتناسب مع كمية المادة. لذلك إذا كان هناك تركيز كبير من البكتيريا في طعام معين سينتج جهاز الاستشعار البيولوجي إشارة قوية تشير إلى أن الطعام غير آمن للأكل. باستخدام هذه التقنية يمكن بسهولة فحص كميات كبيرة من الطعام للتأكد من سلامتها في الاستهلاك.

15. ألياف النانو.

تلعب تقنية النانو مع استخدام العمليات البيولوجية والكيميائية والفيزيائية دورًا في إعادة تدوير المواد المتبقية من المنتجات الزراعية إلى طاقة ومواد كيميائية صناعية. على سبيل المثال ، عند معالجة القطن إلى نسيج أو ملابس ، يتم التخلص من بعض السليلوز أو الألياف كنفايات أو استخدامها في منتجات منخفضة القيمة مثل كرات القطن والخيوط وضرب

القطن. باستخدام المذيبات المطورة حديثًا وتقنية تسمى الغزل الكهربائي ، ينتج العلماء أليافًا بقطر 100 نانومتر يمكن استخدامها كسماد أو ماص للمبيدات. تسمح هذه المواد الماصة عالية الأداء بالتطبيق المستهدف في الوقت والمكان المطلوبين تُستخدم ألياف النانو أيضًا في تغليف مبيدات الآفات الكيميائية ، لمنع نثر المبيدات الكيميائية في البيئة وتلوث

المياه والتربة. تزيد هذه التقنية من متانة المبيدات الكيماوية وتطبيقات الأمان. عندما تتحلل الألياف من خلال المواد البيولوجية يتم إطلاق المواد الكيميائية ببطء في التربة. عندما تدخل ملوثات عضوية كارهة للماء إلى التربة من خلال الماء ، يسهل امتصاصها بواسطة المواد الصلبة غير القابلة للذوبان في الماء. البوليمرات النانوية المسامية تشبه إلى حد بعيد جزيئات

الملوثات ، وتعتبر أنسب وسيلة لفصل الملوثات العضوية للتربة والماء. تُستخدم أقمشة شبيهة بالألياف النانوية كمنصة لتقنية الكشف لالتقاط وعزل مسببات الأمراض. يتم تضمين ألياف النانو في هذا النسيج مع أجسام مضادة

ضد مسببات أمراض معينة. يمكن مسح القماش عبر السطح واختباره لتحديد ما إذا كانت مسببات الأمراض موجودة ، وربما يشير ذلك إلى وجودها من خلال تغيير اللون.

16. الترشيح بالنانو.

نظرًا للطلب الكبير على المياه العذبة في العالم ، فإن تطوير طرق جديدة أمر ضروري لإنتاج المياه العذبة. يوفر استخدام الجسيمات النانوية والفلترة النانوية إمكانية تكرير المياه وتحسينها بسرعة ودقة. أيضا مرشح النانو له تطبيق واسع في القضاء على الملوثات الميكروبية للمياه. في الطريقة الجديدة لتحلية المياه ، يتم تمرير المياه المالحة الساخنة على صفائح

رقيقة من أغشية أنابيب الكربون النانوية ذات الثقوب الصغيرة (ثقوب النانو). يمر البخار فقط من خلال هذه الثقوب ويبقى سائل الماء والأملاح والمعادن الأخرى في الغشاء. توجد أوعية الماء البارد في الجانب الآخر من الغشاء ، حيث

يتحول البخار إلى سائل مرة أخرى مع مروره عبره. يمكن أن تشمل أهم ميزات أنابيب الكربون النانوية: ثقوب أصغر وأكثر كثافة ؛ السماح بمعدل

تدفق مرتفع يمر بكل ثقب في معالجة منتجات الألبان تستخدم أيضًا مرشحات النانو. مرشحات النانو ، توفر جزيئات مرور انتقائية. كما يتم استخدام الترشيح النانوي للكشف عن مراقبة جودة المستقلبات في صناعة الأغذية والعوامل المسببة للأمراض ، وهو تغيير رئيسي في تغليف وتخزين المواد الغذائية

17. جهاز استشعار بتقنية النانو.

تعد المستشعرات الذكية ، التي يتم الحصول عليها عن طريق تقنية النانو ، أدوات قوية لتتبع الكشف عن مسببات الأمراض الحيوانية والنباتية والتحكم فيها. يتم تصور اكتشاف كميات صغيرة جدًا من الملوثات الكيميائية أو

الفيروسات أو البكتيريا في النظم الزراعية والغذائية من خلال دمج الأجهزة الكيميائية والفيزيائية والبيولوجية التي تعمل معًا كمستشعر متكامل على

نطاق النانو. تستخدم مستشعرات النانو التحليلية الحيوية علم الأحياء كجزء من المستشعر ، أو تستخدم للعينات البيولوجية في جامعة مانيتوبا في وينيبيغ ، تم الجمع بين الإلكترونيات الدقيقة وتكنولوجيا النانو

لإنشاء جهاز استشعار صغير يمكن أن يساعد المزارعين في الكشف المبكر عن تلف الحبوب أثناء التخزين. تم تطوير المستشعر مهندس البحث والتطوير في قسم النظم الحيوية والهندسة ، مع زملاء من الهندسة الكهربائية وعلم الحشرات والكيمياء.

المستشعر المستقل بحجم قطعة نقدية ويمكنه اكتشاف أجزاء لكل مليار مستوى من ثاني أكسيد الكربون والمواد الكيميائية المسببة للرائحة لتحديد مستوى وسبب التلف. يقول نيثراجان: “توجد حشرات أو ثلاث حشرات رئيسية في الحبوب”. “كل حشرة تنتج مادة كيميائية معينة داخل صندوق الحبوب. وبالمثل ، إذا كانت الحبوب موبوءة بالفطر ، فإنها تنتج مواد كيميائية مختلفة.

يحتوي جهاز الاستشعار الخاص بنا على سبع رقائق فيه وسوف يحدد الحشرة أو الفطريات التي تسبب التلف.” يقيس المستشعر أيضًا التغيرات في ثاني أكسيد الكربون للكشف عن التدهور الأولي والمستمر للحبوب المخزنة.

بمجرد تحديد سبب التلف ، يمكن استخدام علاج محدد لتصحيح المشكلة. ” يمكن توزيع مستشعرات النانو هذه في جميع أنحاء الحقل حيث يمكنهم مراقبة ظروف التربة ونمو المحاصيل. في نهاية المطاف ، ستسمح الزراعة الدقيقة بمساعدة أجهزة

الاستشعار الذكية ، بتحسين الإنتاجية في الزراعة من خلال توفير معلومات دقيقة ، وبالتالي مساعدة المزارعين على اتخاذ قرارات أفضل. تستخدم مستشعرات الغبار والغاز النانو الذكية في تحديد كمية الملوثات والغبار في الهواء. من الممكن تقييم وجود الملوثات في البيئة بواسطة هذه المستشعرات (التي يتم تصنيعها بواسطة تقنية النانو) في دقائق قليلة.

تستخدم مستشعرات الغبار والغاز النانو الذكية في تحديد كمية الملوثات والغبار في الهواء. من الممكن تقييم وجود الملوثات في البيئة بواسطة هذه المستشعرات (التي يتم تصنيعها بواسطة تقنية النانو) في دقائق قليلة  تستخدم

مستشعرات الغبار والغاز النانو الذكية في تحديد كمية الملوثات والغبار في الهواء. من الممكن تقييم وجود الملوثات في البيئة بواسطة هذه المستشعرات (التي يتم تصنيعها بواسطة تقنية النانو) في دقائق قليلة

18. تطبيق تقنية النانو في الهندسة الزراعية.

بشكل عام ، تعتبر الزراعة الدقيقة موقفًا جديدًا في إدارة المزرعة. باستخدام مجسات النانو سيتم تحديد كل جزء صغير من المزرعة كم يحتاج إلى الأسمدة والمبيدات الكيماوية. لذلك ، سيكون استخدام المدخلات منتجات مثالية وآمنة وزيادة الكفاءة الاقتصادية. تساعد المستشعرات النانوية المزارعين في الحفاظ على المزرعة مع التحكم الدقيق والإبلاغ عن احتياجات

النباتات في الوقت المناسب. يمكن أن تساعد المستشعرات النانوية وأنظمة التوصيل الذكية القائمة على النانو في الاستخدام الفعال للموارد الطبيعية الزراعية مثل المياه والمغذيات والمواد الكيميائية من خلال الزراعة الدقيقة. من خلال

استخدام المواد النانوية وأنظمة تحديد المواقع العالمية مع التصوير بالأقمار الصناعية للحقول ، يمكن لمديري المزارع اكتشاف آفات المحاصيل عن بُعد أو أدلة على الإجهاد مثل الجفاف. بمجرد اكتشاف الآفة أو الجفاف سيكون هناك تعديل تلقائي لتطبيقات مبيدات الآفات أو مستويات الري. يمكن لأجهزة الاستشعار النانوية المنتشرة في الميدان أيضًا اكتشاف وجود

19. فيروسات نباتية ومستوى مغذيات التربة.

سيتم امتصاص الأسمدة النانوية بواسطة النباتات بسرعة وبشكل كامل. أصبحت الأسمدة النانوية بطيئة التحرير أيضًا اتجاهًا لتوفير استهلاك الأسمدة وتقليل التلوث البيئي. الممتزات المائية الفائقة المصنوعة بواسطة تقنية النانو ، لها دور مهم في تخزين المياه وحمايتها في المناطق القاحلة وشبه القاحلة. لتقنية النانو العديد من

20. التطبيقات في مجال الآلات الزراعية مثل.

التطبيق في هيكل الآلات والأدوات الزراعية لزيادة مقاومتها ضد التآكل والتآكل والأشعة فوق البنفسجية إنتاج مكونات ميكانيكية قوية باستخدام طلاء النانو واستخدام المستشعرات الحيوية في الآلات الذكية

لمكافحة الحشائش الميكانيكية والكيميائية ؛ إنتاج غطاء نانوي للمحامل لتقليل الاحتكاك ؛ استخدام تقنية النانو في إنتاج أنواع الوقود البديلة وتقليل التلوث البيئي. أظهرت تقنية النانو أيضًا قدرتها على تعديل التكوين الجيني لنباتات المحاصيل وبالتالي المساعدة في تحسين نباتات المحاصيل.

قناة dmc

YouTube video

قناة alfilahia tv

زر الذهاب إلى الأعلى
error: ممنوع النسخ