Nanotehnologia in agricultura

Nanotehnologia a produs o revoluie industrial in intreaga lume,tarile dezvoltate i cele in curs de dezvoltare investesc n aceast tehnologie pentru a-si asigura o cot de pia. n prezent, SUA conduce cu 3.7 miliarde de dolari,investiii prin intermediul Initiativei Nationale in Nanotehnologie (INN).Statele Unite ale Americii este urmat de Japonia i Uniunea European, care au fonduri substaniale (750 de milioane i 1,2 miliarde de euro, inclusiv contribuiile individuale ale fiecarei ari/an),nivelul de finanare n rile n curs de dezvoltare ar putea fi relativ mai mici, ns acest lucru nu a diminuat impactul unor ri de pe scena mondial.Nanotehnologia pe piata alimentara

De exemplu, ponderea Chinei pentru publicaii academice n domeniul tiinei la scara nanometrica a crescut de la 7,5% n 1995 la 18,3% n 2004,ajungand a II-a tara pe scara evolutiei in nanotehnologie.Alte tari, cum ar fi India, Coreea de Sud, Iran, Thailanda sunt de asemenea implicate in proiecte si aplicaii specifice pentru creterea economic i nevoile rilor lor. Iranul, de exemplu, are un program concentrat n domeniul nanotehnologiei pentru industria agricol i alimentar.Un studiu recent al Consultantei Helmuth Kaiser prezice c piaa alimentelor nano va creste de la 2,6 miliarde de dolari la 20,4 miliarde de dolari pn n 2010.Raportul sugereaz c, cea mai mare pia pentru alimentele nano, n 2010 va fi Asia in frunte cu China , cu mai mult de 50% din populaia lumii,.

Astazi,mai mult de 400 de companii din intreaga lume sunt active n studii de cercetare i dezvoltare in domeniul nanotehnologiei, iar acest numr este de ateptat s creasc la mai mult de 1000 n urmtorii 10 ani. Numeric, conduce SUA, urmat de Japonia, China i UE. O estimare facuta de Business Communications Company,referitoare cercetarile tehnice ale piaei i industriei arat c, pentru piaa nanotehnologiei profitul a fost de 7.6 miliarde USD n 2003 i este de ateptat s fie de 1 trilian de dolari n 2011. Cu toate acestea, ntregul potenial al nanotehnologiei n sectorul agricol i industria alimentar nu a fost nc realizat.

Nanotehnologia n agricultur

In viziunea UE , nanotehnologia este de o "economie bazat pe cunoatere",datorita acestui fapt,initiaza planuri pentru a avea un potenialul maxim al biotehnologiei n beneficiul economiei UE, al societii i al mediului nconjurtor.Exist noi provocri n acest sector, inclusiv o cerere tot mai mare de alimente sntoase, n condiii de siguran, o diminuare a riscului de boli i a ameninrilor pentru producia agricol i pescuit, produse de schimbarea condiiilor meteorologice.

Cu toate acestea, crearea unei economii bio este un proces dificil i complex care implic convergena a diferite ramuri ale tiinei.Nanotehnologia are potentialul de a revolutiona industria agricol i alimentar cu echipamente noi pentru tratamentul molecular al bolilor, pentru detectarea rapida a bolii, sporind capacitatea plantelor de a absorbi nutrienti.Senzorii inteligenti i sistemele inteligente de transport vor combate viruii i alte culturi patogene.n viitorul apropiat, vor fi disponibili catalizatori nanostructurati care vor crete eficiena pesticidelor i erbicidelor si astfel vor fi utilizate in doze mai mici. De asemenea, nanotehnologia va proteja mediul nconjurtor n mod indirect prin utilizarea surselor de energie alternative (regenerabile) i a filtrelor sau catalizatorilor pentru reducerea polurii i inlaturarea poluanilor existenti

O metodologie agricola utilizata pe scar larg n Statele Unite ale Americii, Europa i Japonia, care utilizeaza in mod eficient tehnologia modern de gestionare a culturilor este numita Controlled Environment Agriculture (CEA). CEA este o form avansat i intensiv a agriculturii hidroponice. Plantele sunt cultivate ntr-un mediu controlat, astfel incat practicile horticole pot fi optimizate. Sistemul computerizat monitorizeaz i regleaz mediile localizate, cum ar fi culturile de camp.

Tehnologia CEA ofer o platform excelent pentru introducerea nanotehnologiei in agricultura.Cu multe sisteme de monitorizare i de control deja existente, dispozitive nanotehnologice pentru CEA, care ofer cultivatorului capabiliti de a putea mbunti in mod considerabil cresterea culturii, de a determina cel mai bun timp de recoltare, precum si vitalitatea culturii i probleme de securitate alimentar, cum ar fi contaminarea microbian sau chimic.

Agricultura de precizieAgricultura de precizie a fost un obiectiv pentru a maximiza randamentul culturilor minimalizand n acelai timp folosirea de ngrminte, pesticide, erbicide, prin monitorizarea variabilelor de mediu i aplicarea aciunii vizate. Agricultura de precizie face uz de calculatoare, sisteme de poziionare global prin satelit, precum i dispozitive de detecie pentru a msura condiii extreme de mediu,determinand dac culturile sunt n cretere la nivel maxim sau pentru identificarea precisa a naturii problemelor i locaiei acestora .

Prin utilizarea de date centralizate pentru a stabili condiiile de sol i de dezvoltare a plantelor, ngrmintele chimice i apa pot fi ajustate pentru a reduce costurile i pentru a creste producia, de toate acestea beneficiind agricultorul. Agricultura de precizie reduce cantitatea de deeuri agricole, pastrand astfel poluarea mediului la un nivel minim. Dei nu este nc pe deplin pusa n aplicare,senzorii minusculi si sistemele de monitorizare activate de nanotehnologie vor avea un impact mare asupra metodologiilor viitoare in agricultura de precizie. Unul dintre rolurile majore in nanotehnologie o vor avea utilizarea sporit a senzorilor autonomi legati ntr-un sistem GPS pentru o monitorizare n timp real.

Acesti nanosenzori ar putea fi distribuiti pe ntreg domeniul n care acestia pot monitoriza condiiile solului i cresterea culturii. Senzorii wireless sunt deja folositi n anumite pri ale SUA i Australia. De exemplu, una din culturile de vita de vie din California, Pickberry, n regiunea Sonoma s-au instalat sisteme Wi-Fi cu ajutorul companiei de IT, Accenture.Costul iniial de nfiinare a unui astfel de sistem este justificat prin faptul c acesta permite cultivarea celor mai buni struguri, care la rndul lor produc vinuri fine la un pre premium.

Utilizarea unor astfel de reele fr fir este desigur limitat.De exemplu, revista Forbes a raportat c nanosenzori minusculi sunt utilizati de Honeywell (o companie de tehnologie R&D cu filiale la nivel mondial), pentru a monitoriza magazinele alimentare din Minnesota.Aceast tehnologie permite deintorilor de magazine sa poata identifica produsele alimentare care au trecut de data expirrii i le reamintete, de asemenea, s emit un nou ordin de cumprare .Piaa global pentru senzori wireless se preconizeaz a fi de 7 miliarde USD pn n 2010.

Uniunea biotehnologiei i nanotehnologiei pentru senzori va crea echipamente de sensibilitate crescut care s permit un rspuns mai rapid la schimbrile de mediu. De exemplu: Nanosenzorii care folosesc nanotuburi de carbon sau nano console sunt suficient de mici pentru a prinde i a msura proteinele individuale sau chiar moleculele mici. Nanoparticulele sau nano suprafetele pot fi proiectate pentru a declana un semnal electric sau chimic n prezena unui contaminant, cum ar fi bacteriile. Agricultura de precizie, cu ajutorul unor senzori inteligeni va permite consolidarea productivitii n agricultur prin furnizarea de informaii corecte, ajutnd astfel agricultorii s ia decizii mai bune.

Alte evoluii n sectorul agricol datorate nanotehnologieiAgricultura este pionul principal a multor ri n curs de dezvoltare, iar mai mult de 60% din populatie se bazeaz pe aceasta pentru a trai. Agricultura de particule este un astfel de exemplu, care produce nanoparticule de uz industrial de cultivare a plantelor n soluri definite. De exemplu, cercetrile au artat c lucerna cultivata n sol bogat in aur, absoarbe nanoparticule de aur prin radacini acumulandu-se n esuturi. Nanoparticule de aur poate fi separate mecanic din tesutul plantelor dupa recoltare.Nanotehnologia poate fi de asemenea utilizata pentru curarea apelor subterane.

Argonide, o companie din SUA foloseste nanofibre din oxid de aluminiu cu un diametru de 2 nm , ca purificator de apa. Filtre din aceste fibre pot elimina virusii, bacteriile si chisturile protozoarelor din apa.Proiecte similare au loc si n alt locuri, n special n rile n curs de dezvoltare, cum ar fi India i Africa de Sud. Concernul chimic german BASF a dedicat o parte semnificativ de fonduri (105 milioane de dolari) pentru cercetari nanotehnologice de purificare a apei.Compania francez Generale des Eaux a dezvoltat de asemenea propria tehnologie de nanofiltrare n colaborare cu compania Dow Chemical, filiala Filmtec.

Ondeo, unitatea de ap a conglomeratului francez Suez, a instalat ntre timp un sistem de ultrafiltrare, cu gauri de 0,1 microni n dimensiune, ntr-una din fabricile sale din Paris.n timp ce unele companii se ocupa cu filtrarea apei, altele, cum ar fi Altairnano, urmeaz o abordare de purificare a acesteia folosind nanoparticule de lantan care absorb fosfatii din mediile apoase. Aplicarea acestei tehnologii in iazuri i piscine indeparteaza eficient fosfaii prevenind dezvoltarea algelor.Compania se asteapta ca de aceasta tehnologie sa beneficieze bazinele comerciale care investesc sume uriae de bani pentru a elimina algele.

O cercetare a Universitatii Lehigh din Statele Unite arat c o pulbere ultrafina de fier la scara nanometrica poate fi folosita ca un instrument eficient pentru curatarea solului contaminat i a apelor subterane, o problem de mii de miliarde de dolari, care cuprinde mai mult de 1000 de locuri inca netratate sau abandonate ( depozite de deseuri, mine abandonate si zone industriale ) .Nanoparticule de fier catalizeaza oxidarea i descompunerea contaminanilor organici, cum ar fi tricloreten, tetraclorura de carbon, dioxinele, PCB ( policlorura de bifenil ) la compui simpli cu carbon, mai puin toxici.

Acest lucru ar putea deschide calea pentru o nano acvacultur, care ar fi benefic pentru un numr mare de agricultori din ntreaga lume.Alte cercetri ale Centrului de Nanotehnologie biologica si de mediu (CBEN) au artat c particulele nanometrice de oxid de fier sunt extrem de eficiente la legarea i eliminarea arseniului din apele subterane , care afecteaz alimentarea cu ap a milioane de oameni din lumea n curs de dezvoltare i pentru care nu exist o solutie eficienta .

Va multumim pentru atentie !

Prezentare realizata de :

Barbur AndreiBumbuc Florin