up
Search      menu
علم و تکنولوژی :: مقاله استفاده از نانوفيلترها PDF
QR code - استفاده از نانوفيلترها

استفاده از نانوفيلترها

فناوري نانو در کشاورزي و صنايع غذايي

● ضرورت بکارگيري فناوري نانو در علوم کشاورزي و صنايع غذايي:
طبق آخرين گزارش سازمان ملل متحد ، حدود ۸۰۰ ميليون نفر از جمعيت جهان دچار فقر غذايي هستند ، شمار افراد قرار گرفته در زير خط فقر (از نظر تامين انرژي مورد نياز روزانه ي بدن) روز به روز در حال افزايش است.
جديد ترين پيش بيني ها حاکي از آن است که اين آمار تا سال ۲۰۲۰ ميلادي به رقمي بالغ بر يک ميليارد نفر خواهد رسيد و اين بدان معنا ست که حفظ نوع بشر در بلند مدت و نجات خيل عظيم انسان ها از خطر گرسنگي ، نيازمند توجه ويژه ي متخصصان و سياست مداران امروز جهان به توسعه ي پايدار و همه جانبه ي صنعت کشاورزي است.
همان طور که مي دانيد ورود نسل اول فناوري ها به عرصه ي کشاورزي ، در چند دهه ي گذشته منجر به وقوع انقلاب سبز و گذر از کشاورزي سنتي به کشاورزي صنعتي گرديد ، در اين دوره افزايش چشمگيري در کيفيت و کميت محصولات کشاورزي صورت گرفت که البته در کنار آن استفاده ي بي رويه از منابع مشکلاتي را نيز در پي داشت.
اکنون با گذشت سالها از وقوع انقلاب سبز و کاهش مجدد نسبت رشد توليدات کشاورزي به جمعيت جهان ، لزوم به کارگيري فناوري هاي جديد در صنعت کشاورزي پيش از هر زمان ديگري آشکار است.
در اين بين فناوري نانو به عنوان يک فناوري بين رشته اي و پيشتاز رفع مشکلات و کمبود ها در بسياري از عرصه هاي علمي و صنعتي ، به خوبي جايگاه خود را در علوم کشاورزي و صنايع وابسته آن به اثبات رسانيده است. فناوري نانو کاربرد هاي وسيعي در همه مراحل توليد ، فراوري ، نگهداري ، بسته بندي و انتقال توليدات کشاورزي دارد.
ورود فناوري نانو به صنعت کشاورزي و صنايع غذايي متضمن افزايش ميزان توليدات و کيفيت آن ها ، در کنار حفظ محيط زيست و منابع کره ي زمين مي باشد.
در ادامه نگاهي دقيق تر به کاربرد هاي گسترده ي فناوري نانو در هريک از زير شاخه هاي صنعت کشاورزي داريم.
● کاربردهاي نانو در زراعت :
- کشاورزي دقيق (خاص مکاني)
بطور کلي کشاورزي دقيق يک نوع نگرش جديد در مديريت مزرعه است. امروزه با استفاده از نانو سنسورها مشخص مي شود که هر قسمت کوچک از مزرعه به چه ميزان عناصر غذائي و سم نياز دارد و بدين وسيله از آلودگي محيط زيست جلوگيريکرده ، سلامت محصولات و افزايش بازده اقتصادي راممکن مي سازد.
نانو سنسور ها مي توانند با کنترل دقيق وگزارش دهي به موقع نياز هاي گياهان به مرکز پردازش اطلاعات سيستم را در نگهداري محصولات ياري نمايد.
- ايجاد گلخانههاي کمهزينهتر با هدف صرفهجويي در مصرف انرژي و دوام بيشتر در برابر رطوبت
ساختارهاي نانويي مي توانند گلخانه هايي در حجم کم اما انبوه پديد آورند که تقريباً با اندازه اي برابر ۱۰ درصد کل مزارع زير کشت در حال حاضر ، مي توانند جمعيت کنوني جهان را تغذيه نمايند. در اين صورت ميليونها هکتار از زمين هاي کشاورزي به محيط هاي طبيعي براي سکونت حيوانات در سراسر جهان باز گردانده مي شوند .
● کاربردهاي نانو در اصلاح نباتات :
- انتقال ژن هاي مورد نظر به سلول هاي گياهي با استفاده از نانومواد
در اين روش از سامانه ي رسانش نانوذرات طلاي پوشيده با DNA يا RNA بداخل سلول استفاده مي شود.
- ساخت ابزارهاي جديد براي بيولوژي سلولي و مولکولي
اين ابزار ها جهت تعيين مولکولهاي خاص ، شناسايي و جداسازي آن ها استفاده مي شوند و کاربري بسياري دارند که از اين بين مي توان به موارد زير اشاره کرد ؛
تکنولوژي و علم توليد مثل ، اصلاح نژاد حيوانات و گياهان ، تبديل ضايعات به انرژي و محصولات جانبي مفيد و علم و تکنولوژي کودسازي
- اصلاح بذور به شيوه اتمي
● کاربردهاي نانو در توليد سموم و کود هاي موثر و کم خطر :
ذرات سموم کشاورزي به وسيله عواملي از قبيل باد ، وارد هوا شده و با ورود به سيستم تنفسي انسان ، آن را در معرض انواع بيماري هاي استنشاقي قرار مي دهد ، تحولات نانوفناوري ، با افزايش ميزان سوددهي و کاهش عوارض سموم کشاورزي ، معضلات ناشي از اين سموم را رفع مي کند و آنها را به محصولاتي کاملاً مفيد تبديل مي کند.
- توليد سموم و کودهاي شيميايي با استفاده از نانوذرات و نانوکپسول ها
اين نسل از سموم و کود ها قابليت رهايش کنترل شده يا تاخيري ، جذب و تاثيرگذاري بيشتر و سازگاري با محيط زيست را دارا هستند.
- توليد کريستالهاي نانويي جهت افزايش کارايي استفاده از آفتکشها
استفاده از کريستالهاي نانويي امکان کاربرد آفتکشها با دُز هاي کمتر را فراهم مي آورد و اين يعني به حداقل رساندن ورود اين ترکيبات خطرناک به طبيعت.
-توليد نانوکودها (Nanofertilizers)
اين ترکيبات نانويي به سرعت و به صورت کامل جذب گياه شده و به خوبي نيازها و کمبود هاي غذايي آن را مرتفع مي سازد.
● کاربردهاي نانو در گياه پزشکي :
- کنترل فعاليت هاي اجزاي سلولي گياهان بدون آسيب رساني به آنها
شيوه هاي کنوني براي بررسي سلول ها بسيار ابتدايي است و دانشمندان براي شناخت آنچه که در سلول اتفاق مي افتد ناگريزند سلول ها را از هم بشکافند و در اين حال بسياري از اطلاعات مهم مربوط به سيالهاي درون سلول يا ارگانهاي موجود در آن از بين مي رود. پيشرفت هاي نانوفناوري بطور خاص مطالعات بنيادي زيست شناسي را تقويت خواهد کرد.
محققان اميدوارند در آينده اي نه چندان دور با استفاده از نانوفناوري موفق شوند فعاليت اجزاي هر سلول را تحت کنترل خود در آورند.
هم اکنون گام هاي بلندي در اين زمينه برداشته شده ، به عنوان نمونه دانشمندان ميتوانند فعاليت پروتئين ها و مولکول D.N.A را در درون سلول کنترل کنند.
به کمک نانوفناوري روش جديدي براي بررسي بيان ژن و آناليز mR.N.A سلولهاي زنده بدون مرگ يا تخريب آنها با استفاده از ميکروسکوب نيروي اتمي AFM ارائه شده است.
- حسگرهاي هوشمند و سيستمهاي حمل هوشمند
به منظور رديابي و مبارزه ي سريع و مفيد با ويروسها و ساير عوامل بيماريزا گياهي به کار مي روند.
- تيمار مولکولي بيماريها، رديابي سريع بيماريها، افزايش توانمندي گياهان براي جذب مواد مورد نياز
● کاربردهاي نانو در تصفيه ي آب و ادوات آبياري:
- نمک زدايي و تصفيه ي اقتصادي تر آبها جهت شرب و کشاورزي
سازمان ملل پيش بيني کرده که در سال ۲۰۲۵ ميلادي ، ۴۸ کشور جهان (معادل ۳۲% جمعيت جهان) دچار کمبود آب آشاميدني و کشاورزي مي شوند، تخليص و نمک زدايي آب به کمک نانوفناوري از زمينه هاي مورد توجه در دفاع پيشگيرانه و امنيت زيست محيطي است.
سامانه هاي نانويي طراحي شده مي توانند آب دريا را با صرف انرژي ۱۰ برابر کمتر از دستگاه اسمز معکوس، و ۱۰۰ برابر کمتر از دستگاه تقطير،نمک زدايي کنند.
استقاده از نانو ذرات و نانوفيلترها امکان تصفيه و بهسازي آب را با سرعت و دقت بيشتر فراهم مي کند همچنين استفاده از نانو فيلترها در حذف آلودگيهاي ميکروبي آب (Bioremediation) کاربري گسترده اي دارد.
- بي خطر ساختن مواد آلاينده آب و خاک و قابليت بازيافت آنها
- ساخت سوپر جاذبهاي آب از پليمرها و مواد کامپوزيت
اين مواد به منظور ذخيره و حفظ رطوبت بيشتر در خاک طراحي گرديده اند و استفاده از آنها به ويژه در مناطق خشک و کم آب در افزايش ميزان عملکرد بسيار مفيد خواهد بود.
- ساخت مواد پوششي جديد و کارا براي پوشش درون لوله هاي فلزي
اين مواد پوششي به منظور جلوگيري از خوردگي ناشي از سيالات و کاهش زبري جداره لوله ها به کار مي روند.
- بکار گيري پليمرهاو مواد کامپوزيت براي توليد انواع قطره چکان
قطره چکان هاي ساخته شده با اين مواد قابليت تنظيم دقيق فشار آب را دارند همچنين به واسطه ي نوع مواد اوليه ي مورد استفاده اين قطره چکان ها نسبت به نفوذ ريشه گياه مقاوم هستند.
کاربرد هاي فناوري نانو در حوزه هاي زراعت ، اصلاح نباتات ، توليد سموم و کود ، گياه پزشکي و آبياري در اين مقاله بررسي گرديد ، اميد که مطالب ارائه شده مورد استفاده ي علاقمندان اين فناوري نوين قرار گرفته باشد.
در ادامه ي مقالات بررسي کاربرد هاي فناوري نانو در علوم کشاورزي و صنايع غذايي ، به کاربري نانو در حوزه هاي خاکشناسي ، ماشين آلات کشاورزي ، صنايع غذايي ، علوم دامي و شاخه ي مهم و پر اهميت ذخيره سازي و انتقال توليدات کشاورزي و صنايع غذايي مي پردازيم.
● کاربردهاي نانو در حوزه علوم دامي
استفاده از نانوذرات نقره (نانوسيلورها) در افزايش بهداشت دام و جايگاههاي پرورش دام و طيور
نانوذرات نقره به عنوان ضدعفوني کننده قوي ( ضد ياکتري و ضد ميکروب ) مطرح بوده و با توجه به پايداري آنها و عدم مصرف اين ذرات (عدم نياز به تهيه مجدد) استفاده از آنها در ضدعفوني کردن جايگاههاي نگهداري دام و طيور کاربرد گسترده اي يافته است.
استفاده از نانوفيلترها به منظور فرآوري محصولات لبني
در فرآوري محصولات لبني، استفاده از فيلترها بسيار مرسوم است. نانوفيلترها، امکان عبور انتخابي ذرات خاص را فراهم آورده و از اين رو فرآوري مورد نظر را ممکن مي سازند.
استفاده از نانوکپسولها بعنوان پوششي براي آنزيمهاي خوراکي و داروهاي دامي
با توجه به کاربرد برخي آنزيمها و پروتئين هاي خاص در جيره هاي دام و طيور که بمنظور افزايش عملکرد و تاثير در بافتي مشخص استفاده مي شوند و معمولا در دستگاه گوارش بخوبي جذب نمي شوند، لذا استفاده از نانوکپسولها براي پوشش دار کردن و محافظت از آنها تا رسيدن به بافت هدف، موثر خواهد بود.
استفاده از نانوحسگرها در بخشهاي مختلف سيستمهاي پرورش دام و طيور و شناسايي انفرادي دامها
استفاده از نانوحسگرها و نانوبيوحسگرها در ماشينهاي شيردوشي
شتاب تحقيقاتي در اصلاح نژاد انواع دام ، طيور و آبزيان مؤثر
توليد خوراکهاي غيربيولوژيک و داروهاي دامي
نانو واکسيناسيون DNA با استفاده از نانوکپسولها و روشهاي التراسوند
● کاربردهاي نانو در حوزه صنايع غذايي
استفاده از نانوفيلتراسيون در صنايع غذايي به منظور تشخيص متابوليت هاي کنترل کيفي و تشخيص عوامل بيماريزا و تحولي اساسي در بسته بندي مواد غذايي و انبارداري
● بهسازي ثبات مواد غذايي
اين روش براي ترکيبات خاص فعال مثل طعم ها که با ساير ترکيبات مواد غذايي واکنش مي دهند استفاده مي شود و به اين مواد عمر ماندگاري بالاتري مي دهند
حفاظت در برابر اکسيداسيون مواد غذايي
توليد غذاهاي مولکولي توسط رباط ها با سه عنصر اصلي اکسيژن، کربن و هيدروژن
● کاربردهاي نانو در حوزه ماشين آلات کشاورزي
کاربرد در پوششهاي بدنه ادوات و ماشينها و ابزارهاي کشاورزي و حتي شيشه ها براي افزايش در برابر خوردگي و سائيدگي و انعکاس امواج ماوراء بنفش
توليد قطعات مکانيکي مستحکم تر با استفاده از نانوروکش ها و استفاده از بيوحسگرها در ماشين آلات هوشمند جهت مبارزه مکانيکي – شيميايي با علف هاي هرز
بهينه سازي ميزان و شکل سموم مصرفي و وسايل سم پاشي
توليد روکش هاي نانويي ياتاقانها براي کاهش اصطکاک
توليد قطعات مختلف موتورماشينهاي کشاورزي مقاوم به ساييدگي، خوردگي ، حرارت و کاهش اصطکاک
استفاده از آنها در توليد سوختهاي جايگزين و آلودگي کمتر محيط زيست
تا کنون محصولات مختلف نانويي در دنيا توليد شده و برخي از آنها به شکل تجاري در دسترس قرار گرفته است .
از جمله کارهاي صورت گرفته در نانوتکنولوژي سبز مي توان به موارد زير اشاره کرد:
استفاده تايلند از اين فناوري به منظور توليد نوع جديدي از برنج (بي تفاوت نسبت به طول شب ، پاکوتاه و معطر ) و ابريشم ( ضد آب و با قدرت جذب کمتر گرد و غبار )
توليد نوعي نانوبرنج توسط شرکت نانورايس ايتاليا که ۲ برابر وزن خود آب جذب مي کند .
● توليد نانو کودها و نانو سم ها در مقياس آزمايشگاهي
در ايران نيز موسسات مختلفي در اين زمينه در حال کار مي باشند . که از اين بين مي توان به پژوهشکده مهندسي جهاد اشاره نمود که با محوريت قرار دادن توليد نانوپودرها گام بلندي را در اين زمنه برداشته است. مانند توليد پودر دي اکسيد تيتانيم در ابعاد نانو جهت گندزدايي و نگهداري مواد غذايي و استفاده به عنوان فوتوکاتاليست و تصفيه آب و يا توليد نانوپودر طلا در مقياس نانو جهت استفاده هاي بيولوژيک.
از ديگر موسسات پيشگام در اين زمينه مي توان به مؤسسه تحقيقات واکسن و سرم سازي رازي، موسسه گياهپزشکي کشور، موسسه تحقيقات خاک و آب، موسسه تحقيقات شيلات ايران، موسسه تحقيقات جنگلها و مراتع و پژوهشکده بيوتکنولوژي اشاره نمود.کاربرد هاي فناوري نانو در علوم کشاورزي و صنايع وابسته به آن گسترشي روز افزون دارد ،که ادامه ي اين روند در آينده اي نه چندان دور توليد و توزيع مواد غذايي سالم ، ارزان و با کيفيت را براي استفاده ي همه ي ملل دنيا محقق خواهد کرد.

● چرا ماساژ مي دهيم؟ يادگيري و انجام ماساژ کودک، کار بسيار ساده اي است. چند وسيله کوچک لازم داردو هيچ هزينه اي در بر ندارد، مگر مقداري وقت. منافع دراز ...

اکنون زمان آن رسيده که چند اسطوره ساخته شده درباره کودهاي شيميايي معدني را از ذهنها بزداييم و نقشي که آنها در تغذيه جمعيت جهان داشته اند به درستي ارزي ...

ليزر به عنوان يك منبع قوي انرژي، در پزشكي نيز به كار گرفته شده است. بخصوص در آمريكا كه زادگاه ليزر بوده و هنوز هم موطن آن است. به عقيده‌ي برخي جراحان، ...

اگر چه آنژيوگرافي کرونري روش رايجي براي تصويربرداري و ارزيابي پلاک هاي آترواسکلروتيک است، ولي تنها توانايي ثبت تصاوير را به صورت دوبعدي دارد، بنابراين ...

لودر همانطور كه از نام آن مشخص است، ماشيني است كه براي بارگيري مواد استفاده ميشود (معمولا بارگيري کاميون). البته از لودر در معادن كوچك تا متوسط ممكن ا ...

آينده DSL: همانطوريكه در مقدمه ذكر شد روزانه 000ر20 نفر به علاقه مندان ارتباط از طريق DSL در سطح جهان افزوده ميشود و اين به نوبه خود رقابت اين تكنولوژ ...

سوء استفاده از کودکان کودک آزاريChild abuse مقدمه طيف سوء استفاده از کودکان وسيع است . نه تنها در برگيرنده کودکاني است که دچار آزار جسمي يا شکستگي و ک ...

بنظر مي رسد که انسان اوليه تا زماني که مواد غذايي خود را از طريق شکار بدست مي آورده، چندان توجهي به خاک نداشته است، ولي بتدريج که کشت جايگزين شکار مي ...

دانلود نسخه PDF - استفاده از نانوفيلترها