از کارهای فناورانه‌ای که در عرصه کاشت انجام داده‌ایم، می‌توان به «تیمار بذور» با استفاده از فناوری نانو اشاره کرد که راندمان بذور بعد از برداشت افزایش یابد.

در ادامه این گزارش که در پنجشنبه ۱۱ آذر منتشر شده است، می خوانیم: تیمار بذور بیشتر به‌معنای ایجاد تغییرات سطحی با استفاده از فناوری پلاسماست که ممکن است در خانواده بذرهای آینده، تغییرات ساختاری نیز در آنها به وجود بیاید اما درحال‌حاضر فیزیک کار دستکاری ژنتیکی بذرها نیست. 

 سهم بیشتری از آنچه روزانه می‌خوریم از محصولات کشاورزی به‌ دست می‌آید که برای باروری بیشتر نیازمند آبیاری منظم و فراوانی است تا بتواند محصولی سالم و پربازده تولید کند. از این رو کشورهایی چون ایران که از نظر منابع آبی در مضیقه هستند یا به‌سختی در بخش کشاورزی و باغداری فعالیت می‌کنند یا اینکه باید راهکاری مناسب را برای رویارویی با این مشکل در نظر بگیرند. کشور ما در منطقه گرم و خشک کره زمین واقع شده و کشاورزان و باغداران برای آبیاری مزارع زراعی خود با مشکل تعداد آبیاری درطول هفته مواجه هستند. از قدیم آبیاری سنتی در کشور به‌ویژه مناطق روستایی برای آبیاری مزارع رواج داشت اما در سال‌های اخیر با توجه به روی کار آمدن فناوری‌های نوین، کشاورزان تلاش کرده‌اند با استفاده از شیوه‌های مختلف، علاوه‌بر مصرف آب کمتر، بازدهی تولید محصول را افزایش دهند.

در این میان برخی فناوری‌های جدید ازجمله فناوری نانو به کمک آمده و ابداعات صورت‌گرفته در این حوزه توانسته صنعت کشاورزی و موادغذایی را رونق بخشد که هم در بخش تولید داخل و هم در بخش صادرات می‌تواند مفید باشد. امیر اشراقی، مدیر توسعه کسب‌وکار بخش کشاورزی ستاد فناوری نانو در گفت‌وگو با «فرهیختگان» بخشی از مزیت‌های فناوری نانو در حوزه کشاورزی و صنایع غذایی را عنوان کرده است. حوزه نانو با سابقه حدود ۱۸ ساله در ایران ابتدا با هدف توسعه منابع انسانی شروع به کار کرد و پس از آن در بخش صنایع مختلف از این منابع انسانی استفاده کردند تا بتوانند در صنایع مختلف کار رسوخ فناوری را انجام دهند. رسوخ فناوری در حوزه‌هایی چون ساختمان، دارو و پلیمر شرایطی ایجاد شده بود که فناوری نانو به‌راحتی می‌توانست به آنها ورود کند.

در حوزه‌هایی مانند کشاورزی که بحث تامین غذا و امنیت غذایی مطرح می‌شود، حساسیت‌های ویژه‌تری وجود دارد و جامعه مخاطب آن گسترده‌تر است و کل این موارد باعث می‌شود تا فناوری نانو با حساسیت بالاتری وارد این حوزه شود. فناوری نانو با توجه به حساسیت‌هایی که در بخش کشاورزی وجود داشت، به‌دلیل قوی‌تر شدن فاز تحقیقاتی، با فاصله بیشتری از دیگر صنایع وارد بخش کشاورزی و صنایع غذایی شد. درکشاورزی زنجیره تولید محصول به سه بخش کشت، داشت و برداشت تقسیم می‌شود و حتی مرحله پس از برداشت هم جزء این فرآیند قرار می‌گیرد.

اشراقی گفت: «کشاورزی مانند برخی صنایع دیگر در کشور روی موضوع توسعه فناوری‌هایی تمرکز کردیم که به کشت محصول کمک می‌کرد. درحال‌حاضر موضوع افزایش عملکرد و بهبود راندمان و کاهش ضایعات در راس اصلی تصمیم‌گیری‌های ما در ورود به بخش کشاورزی نقش دارد. در کشاورزی اصطلاحی وجود دارد با این مضمون که باید بتوان با میزان نهاده کمتر زیست توده بیشتری را استخراج کرد. گاهی بحث استفاده از آب است که به راندمان آب کشاورزی یا بهره‌وری مصرف آب شناخته می‌شود و گاهی به بهره‌وری محصول می‌شناسند. موضوع دیگر استفاده از فناوری‌هایی است که در مرحله پس از برداشت یا بسته‌بندی به کار می‌آید که به بحث کاهش ضایعات مربوط می‌شود.» او ادامه داد: «درحال‌حاضر با استفاده از فناوری پلاسما مشغول تولید نانو آب هستیم که فعلا در مرحله تحقیقاتی هستیم و به‌صورت پایلوت آنها را تست می‌کنیم و خروجی صنعتی وجود ندارد. ما روی تغذیه گیاهان زراعی و باغی فعالیت بیشتری داریم که با نانو آب پروژه‌هایی را تعریف می‌کنیم و خروجی‌هایی را از آن می‌گیریم.»

فناوری تیمار بذور برای بهره‌وری کاشت

این کارشناس توسعه کسب‌وکار بخش کشاورزی ستاد فناوری نانو به «فرهیختگان» گفت: «از کارهای فناورانه‌ای که در عرصه کاشت انجام داده‌ایم، می‌توان به «تیمار بذور» با استفاده از فناوری نانو اشاره کرد که راندمان بذور بعد از برداشت افزایش یابد. تیمار بذور بیشتر به‌معنای ایجاد تغییرات سطحی با استفاده از فناوری پلاسماست که ممکن است در خانواده بذرهای آینده، تغییرات ساختاری نیز در آنها به وجود بیاید اما درحال‌حاضر فیزیک کار دستکاری ژنتیکی بذرها نیست. سرمایه‌گذاری‌های زیادی روی این فناوری صورت گرفته و درحال انجام است. در این فناوری نانویی، ارتقای آهن حدود ۷۰ و ارتقای روی حدود ۹۰ درصد در بذرها افزایش می‌یابد اما گیاهی که به‌طور متوسط میزان جذب این دو عنصر حیاتی در آن به‌طور متوسط ۶۰ درصد بالاتر رفته، قطعا توده زیستی و وزن آن هم افزایش پیدا کرده است.»

فناوری پلاسمای سرد برای افزایش راندمان

اشراقی همچنین ادامه داد: «فناوری جدید دیگری که در این عرصه انجام می‌دهیم، افزایش راندمان کشت هیدروپونیک به‌ویژه در زمینه کشت زعفران است. زعفران ارزشمندترین گیاه غذایی در دنیاست که کاربردهای دارویی بسیار زیادی دارد. یکی از موارد توسعه فناوری نانو در کشت هیدروپونیک، افزایش راندمان است که به‌طور مثال با استفاده از تیمار پلاسما و پلاسمای سرد، در بخش گلخانه توانستیم کشت هیدروپونیک زعفران را بهبود بخشیم. در این بخش از فناوری پلاسمای سرد استفاده می‌شود که عملکرد آن در ابعاد نانو اتفاق می‌افتد و اثربخشی‌اش در سایز نانو است. در کشت هیدروپونیک زعفران با کمک فناوری نانو می‌توان سه تا چهار برابر تعداد ادوار کشت را در سال اضافه کنیم، به‌عنوان مثال می‌توان از یک گلخانه ۱۰۰ متری، معادل یک زمین هزارمتری برداشت کرد.»

فناوری نانوحباب‌ها

او اشاره کرد که به‌تازگی روی فناوری جدید دیگری نیز فعالیت می‌کنیم که به نانوحباب‌ها شناخته می‌شوند. استفاده از فناوری نانوحباب‌ها در کشت هیدروپونیک در افزایش راندمان محصولات کشاورزی که در حوزه گلخانه در کشور فعالیت می‌کنند، موثر عمل کرده است. این فناوری می‌تواند عناصر غذایی و حتی اکسیژن را به‌صورت محلول در اختیار ریشه قرار دهد. مساله مهم در رشد گیاهان میزان جذب موادمغذی است. ما با فناوری کاری انجام می‌دهیم که مقدار جذب گیاه افزایش یابد، بنابراین بیشتر فناوری‌هایی نانویی که در بخش کاشت مورد استفاده قرار می‌گیرند، تلاش می‌کنند قابلیت گیاه را برای جذب افزایش دهد. فناوری‌های چون عناصر ریزمغذی، تیمار بذور و اکسیژن محلول، همگی پیرامون همین هدف می‌چرخند که منجر به افزایش راندمان و بهره‌وری می‌شوند. در آزمایشی که روی فناوری نانوحباب در گلخانه‌ای در منطقه ارس داشتیم، توانستیم راندمان کشت گوجه‌فرنگی را حدود ۲۰ درصد افزایش دهیم و در بخش هیدروپونیک بسیار موثر بود. به‌عبارتی با موثر بودن این فناوری روی یک نوع سبزی یا صیفی می‌توان این روش را به تمام کشت‌های گلخانه‌ای دیگر هم تعمیم داد و با استفاده از فناوری نانوحباب می‌توانیم میزان عناصر ریزمغذی موجود در محصولات صیفی گلخانه را مانند آهن، مس و غیره بیش از ۳۰ درصد ارتقا دهیم.

آفت‌کش‌های نانویی و کشندگی بالا

در ایران حجم بالایی از آفت‌کش‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند و حجم زیادی از آنها وارداتی و بیشتر این سموم شیمیایی و حجم کمتری از آنها آفت‌کش‌های «بایو» یا «زیستی» هستند اما به‌دلیل اثربخشی کمتر این آفت‌کش‌ها خیلی مورد استقبال قرار نگرفتند و از گردونه خارج شدند. اشراقی عنوان کرد که ما در ستاد نانو به این نتیجه رسیده‌ایم که نانو کردن سموم شیمیایی کمکی به این فضا نمی‌کند که بتواند کاهش مصرف را به‌دنبال داشته باشد. البته ما در آهسته رهش کردن سموم شیمیایی کارهایی انجام دادیم اما نتایج خوبی به‌دنبال نداشت اما روی افزایش کارآیی سموم بایو فعالیت کردیم. درواقع با نانو کردن سموم بایو، آفت‌کش‌هایی در اختیار کشاورزان قرار می‌گیرد که دز آن بالاست و به‌دلیل نانو شدن و استفاده از نانوپکسول‌ها، تاثیرپذیری آن بالاتر رفته و نقش نابودکنندگی بالایی برای حشرات دارند. پیش از نانو شدن سموم بایو، این سموم ماکرو عمل می‌کردند و سخت با آفت در ارتباط بودند اما نانو شدن تماس سم را با آفت‌ها بالا برده و باعث نابودی آفت‌های مزارع می‌شود. درواقع با نانو شدن این آفت‌کش‌ها با کمترین میزان سم، آفت‌کش‌های بایو بیشترین اثربخشی را ایفا می‌کنند.

فناوری نوین نانو آب

این فعال نانویی همچنین اشاره کرد که ما نانو آبی تولید کرده‌ایم که می‌تواند موادمغذی در اختیار گیاهان قرار دهد. در این فناوری هیچ ماده شیمیایی به کار نرفته است. نانو آب محصول ویژه‌ای است که نوعی کود است و اکنون مراحل تحقیقاتی خود را سپری می‌کند. بحث نانو آب به عبارتی رساندن موادغذایی و عناصر غذایی مورد نیاز برای رشد گیاه است که همه اینها در این نانو وجود دارد. نانو آب در دسته کودها قرار می‌گیرد و موضوع خود آب مطرح نیست.

کاهش ۱۰ برابری مصرف کود با آهسته رهش کردن کود ازت

اشراقی تاکید کرد که ما در زمینه آهسته رهش کردن کود شیمیایی ازت پروژه‌های جدیدی را تعریف کرده‌ایم و دو محصول «کود اوره آهسته رهش» و «کود فسفاته» در مرحله تست و ارزیابی قرار دارند. بهترین راه‌حل استفاده از فناوری نانو برای کنترل رهایش کود است، به‌طوری‌که مقدار کود کمتری در اختیار گیاه قرار گیرد و گیاه مقدار موردنیاز خود را جذب کند و حجم کود بیشتری باقی نماند که باعث آلودگی خاک و منابع آبی شود. درحال‌حاضر یکی از مهم‌ترین مسائلی که در کشت مطرح است، آلودگی منابع خاکی و آبی است که حجم زیادی از بیماری‌های دستگاه گوارش را به‌ویژه در شمال کشور به دنبال دارد، ‌دلیلش ورود کود اوره و ازت به داخل آب است که موجب آلوده شدن آن می‌شود و به‌شدت روی سرطان‌های دستگاه گوارش تاثیر می‌گذارد. علاوه بر اینها استفاده بیش‌ازحد از کود اوره یا ازت باعث سفت شدن زمین کشاورزی می‌شود. آلودگی آب و خاک موضوع بخش دولتی است و چالش بخش خصوصی نیست و به‌دنبال فروش محصول است و بحث سلامت مردم برای ما از اهمیت بالایی برخوردار است. با استفاده از کود آهسته رهش، به‌طور تقریبی حدود ۱۰ برابر استفاده از میزان کود را در بخش کشاورزی کاهش می‌دهد که به همین نسبت میزان آلودگی منابع خاکی و آبی نیز کمتر می‌شوند.

کاهش ضایعات در مرحله بسته‌بندی یا پس از برداشت

با توجه به فناوری‌هایی که در کشور به ماشین‌آلات وابسته بوده و راندمان پایینی دارند، برداشت که در سطح پایینی اتفاق می‌افتد و به‌عبارتی ۳۰ درصد از محصولات در مرحله پس از برداشت به ضایعات تبدیل می‌شوند، می‌توان به اهمیت این مرحله پی برد. در ایران در مقایسه با کشورهایی که از سیستم‌های مکانیزه در بخش پس از برداشت بهره‌مند می‌شوند، ضایعات در محصولات زراعی، باغی و گل و گیاه‌های زینتی بسیار بیشتر است. به گفته اشراقی اگر بتوان از نظر فنی شرایطی را فراهم کرد که شرایط پس از برداشت گیاه را بتوان کنترل کرد، می‌توان روی زمان ماندگاری تمرکز کرد، در غیر این صورت ضایعات بالاست. ما در بیشتر محصولات زراعی در مقایسه با دنیا بیش از دوبرابر از نظر کشت و مقدار راندمان کشت عقب هستیم اما در گلخانه به‌دلیل اینکه بیشتر قابل‌کنترل است، شرایط متفاوت‌تر است و استانداردهای ما به دنیا نزدیک‌تر است ولی باز هم چون روی ژنتیک بذور کاری انجام نداده‌ایم، از این حیث از دنیا عقب هستیم. محصولات ما باید در کشورهای دیگر به فروش برسند و حداقل ۱۰ روز برای رسیدن به بازارهای عراق، سوریه، روسیه و... زمان لازم داریم. او تصریح کرد که روسیه به‌دلیل سردسیر بودن، بزرگ‌ترین بازار واردکننده محصولات کشاورزی در دنیا و بازار هدف بسیار خوبی برای ماست اما اروپا به‌عنوان یک رقیب جدی حضور دارد. زمانی که محصولات باکیفیت اروپایی وارد روسیه می‌شود، ما باید بتوانیم رقابت کنیم.

کیسه‌های چندلایه نانویی برای ماندگاری محصولات کشاورزی

ما در ستاد نانو روی محصول بادمجان لامپی فعالیت می‌کنیم که در روسیه مشتری زیادی دارد و طی سه‌روز چوب سبز آن به قهوه‌ای تغییر رنگ می‌دهد که نشانه پایین آمدن کیفیت محصول است اما وقتی حرف از بازار جهانی و صادرات به میان می‌آید حتی رنگ محصول هم آیتم بسیار مهمی است و باید به آن توجه کرد. ما روی محصولی کار کردیم که بتواند پس از برداشت به گیاه کمک کند، با کنترل و تنظیم فاکتورهای تنفسی گیاه یا محصول کشاورزی، کیفیت آن به مدت ۱۴ روز در دمای هشت‌درجه یخچال باقی بماند. این محصول یک کیسه پلاستیکی چندلایه است که از فناوری «مولتی لیر» در آن استفاده می‌شود و هر لایه کار خاصی انجام می‌دهد و می‌تواند شرایط تنفسی محصول را کنترل کند. در این کیسه‌ها از دو فناوری نانویی شامل فناوری آنتی‌باکتریال و آنتی‌فاگ یا ضدقارچ بهره برده‌ایم. او همچنین اشاره می‌کند که شرکت دیگری با فناوری نانو، پاکت‌های ۶ کیلویی خیار تولید کرده که با کمک همین فناوری و با تغییراتی که در آن داده شده است برای صادرات استفاده می‌شود. تنفس محصولات کشاورزی با هم متفاوت است و بسته به این موضوع، این فناوری تغییر یافته است.

ظروف نانویی برای ماندگاری گوشت

اشراقی عنوان کرد علاوه بر این محصول، کیسه‌های نانویی با فناوری متفاوتی برای کاهش ضایعات گوشت قرمز و گوشت مرغ تولید کرده‌ایم. گوشت دارای خونابه است و سطح آن به‌سرعت با اکسیژن اکسید می‌شود و میکرواورگانیسم به‌سرعت روی آن رشد می‌کنند، بنابراین برای کنترل این موارد از ظروفی استفاده کرده‌ایم که علاوه بر آن، در نایلونی که رویش کشیده می‌شود هم فناوری دیگری به کار رفته است. گام ابتدایی در این ظروف، نانوذرات و نانوپودر هستند که باید با پلیمری مخلوط شود که قابل‌استفاده برای همه کاربران باشد. به‌عبارتی تولیدکنندگان می‌توانند از «مستر بچ گرانول» تولیدشده در فرآیند تولید بسته‌بندی‌های گوشت استفاده کنند تا ماندگاری محصول با بسته‌بندی داخل این ظروف افزایش یابد.

نایلون‌ها و پاکت‌های نانویی ضدقارچ

وی در ادامه به محصول دیگری از فناوری نانو در بخش کشاورزی اشاره کرد و گفت: «نایلون‌ها یا پاکت‌هایی داخل محصولات کشاورزی داخل جعبه قرار می‌گیرند که هم برای بازار داخل و هم برای مصارف صادراتی کاربرد دارند. انواع میکرواورگانیسم‌ها که در باغ‌ها حضور دارند، موقع دپو کردن میوه‌ها داخل محصول می‌شوند. این نایلون‌ها و کاغذها لابه‌لای ردیف‌های میوه‌هایی چون سیب قرار می‌گیرد. در این لایه‌ها از فناوری آنتی‌فانگال یا ضدقارچ استفاده شده و باعث جلوگیری از رشد قارچ می‌شود و به‌شدت به نگهداری سیب کمک می‌کند. استفاده از این نایلون‌ها و کاغذهای نانویی در شرایط نرمال ماندگاری محصول را تا چندبرابر افزایش می‌دهد و همچنین کنترل اتیلن موجود در سیب هم اهمیت بالایی دارد که رسیدن این میوه را سرعت می‌بخشد.»

ماندگاری یک‌ساله جنین گندم با فناوری نانو

ظرفیت کل آرد کشور سالانه ۱۳ میلیون تن است که پس از تولید گندم به آرد، محصولی به نام «گیاهک جنین گندم» تولید می‌شود، محصولی که برخی کارخانه‌ها قابلیت جداسازی آن را ندارند. کارخانه‌هایی که قادر به این کار هستند سالانه ظرفیت جداسازی حدود چهارمیلیون تن را دارند که یک‌صدم آن همین محصول جنین گندم است و با قیمت کمی فروخته می‌شود. این محصول خوراک دام می‌شد و تنها سه‌روز ماندگاری داشت. ما با افزایش ماندگاری این محصول تا یک‌سال، توانستیم آن را برای انسان هم قابل‌استفاده کنیم. این ماده درواقع نطفه گندم و سرشار از پروتئین و ویتامین است که توانستیم با فناوری نانو برای این محصول صددرصد ارزش‌افزوده ایجاد کنیم.