“ในประวัติศาสตร์ของมนุษยชาติ บ่อยครั้งที่ความคิดสร้างสรรค์ที่กล้าหาญและสร้างสรรค์อย่างไม่น่าเชื่อมักถูกหยิบยกขึ้นมาไม่ใช่โดยนักวิทยาศาสตร์เอง แต่โดยมือสมัครเล่นที่มีพรสวรรค์ในการส่งเสริมทฤษฎีใหม่ ๆ อย่างกระตือรือร้นและมีสีสัน แต่ในทศวรรษที่ผ่านมา นักวิจัยที่จริงจังกำลังหันไปหามากขึ้นเรื่อยๆ ประชาชนและหน่วยงานที่มีโครงการที่คาดไม่ถึง” ยูเว่ ฮาร์ทมันน์

ราคาแป้งและขนมปังในรัสเซียยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ประธานคณะกรรมการ บริษัท อาหารรัสเซีย วาเลรี เชชินสกี้เล่าว่าในช่วงหกเดือนที่ผ่านมา ราคาธัญพืชเพิ่มขึ้นเกือบสองเท่า และราคาขนมปังก็เพิ่มขึ้นโดยเฉลี่ยร้อยละ 13 และประธานสหภาพธัญพืชแห่งรัสเซีย อาร์คาดี ซโลเชฟสกีระบุว่าร้านเบเกอรี่ในประเทศจะสามารถผลิตขนมปังคุณภาพสูงได้หากราคาขายปลีกอยู่ที่ 50–60 รูเบิลต่อก้อน (สองเท่าของระดับปัจจุบัน) นอกจากนี้ ผู้เชี่ยวชาญยังมั่นใจว่าแม้จะมีการเก็บเกี่ยวที่ดีในปีนี้ ราคาธัญพืชก็จะไม่ตก ซึ่งหมายความว่าเราควรมองหาวิธีแก้ปัญหาของอุตสาหกรรมในระนาบที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง เทคโนโลยีสมัยใหม่จะทำให้เราเพิ่มมากขึ้น ประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจเอพีเค มีการพูดคุยกันมากขึ้นเกี่ยวกับการสร้างสภาพแวดล้อมด้านนวัตกรรมที่เป็นประโยชน์ และโดยเฉพาะอย่างยิ่งเกี่ยวกับนาโนเทคโนโลยี นี่คือจุดที่นักวิทยาศาสตร์กำลังมองหาจุดเติบโตใหม่ๆ

การแนะนำ.

คำว่า "นาโนเทคโนโลยี" ได้รับการบัญญัติและประกาศเกียรติคุณโดยศาสตราจารย์แห่งมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์แห่งโตเกียว โนริโอะ ทานิกุจิในปี 1974 จากข้อมูลของทานิกุจิ นาโนเทคโนโลยีเกี่ยวข้องกับการแปรรูป การแยก การรวม และการเปลี่ยนรูปอะตอมและโมเลกุลของสารแต่ละชนิด ในขณะที่ขนาดของกลไกนาโนไม่ควรเกินหนึ่งไมครอนหรือหลายพันนาโนเมตร

ในปัจจุบัน คำว่า “นาโนเทคโนโลยี” หมายถึงชุดของวิธีการและเทคนิคที่ให้ความสามารถในการสร้างและดัดแปลงวัตถุในลักษณะควบคุม รวมถึงส่วนประกอบที่มีขนาดน้อยกว่า 100 นาโนเมตร มีคุณสมบัติใหม่ที่เป็นพื้นฐาน และช่วยให้สามารถบูรณาการเข้ากับระบบระดับมหภาคที่ทำงานได้อย่างเต็มรูปแบบ .

ในความเป็นจริง นาโนเทคโนโลยีก่อให้เกิดการปฏิวัติทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีครั้งที่สาม ซึ่งไม่เคยมีมาก่อนในขอบเขตของมัน นั่นคือการเกิดขึ้นของความเป็นจริงใหม่ที่จะเปลี่ยนโฉมหน้าของโลกภายในต้นทศวรรษที่สองของศตวรรษที่ 21

แต่ที่เราเสียใจอย่างสุดซึ้งในปัจจุบัน เกษตรกรรมยังคงเป็นหนึ่งในอุตสาหกรรมที่มีความเข้มข้นทางวิทยาศาสตร์น้อยที่สุด ซึ่งเป็นตัวกำหนดความล่าช้า คอมเพล็กซ์อุตสาหกรรมเกษตรในการแข่งขันด้านนาโนเทคโนโลยี แม้ว่าการเกษตรจะเป็นภาคส่วนที่สำคัญที่สุดภาคหนึ่งของเศรษฐกิจของรัฐก็ตาม โดยจัดหาผลิตภัณฑ์ที่สำคัญสำหรับมนุษย์ ได้แก่ ผลิตภัณฑ์อาหารขั้นพื้นฐานและวัตถุดิบสำหรับการผลิตสินค้าอุปโภคบริโภค

ความเกี่ยวข้องของการแนะนำนาโนเทคโนโลยีในการเกษตร

เกษตรกรรมก่อให้เกิดผลิตภัณฑ์มวลรวมทางสังคมมากกว่า 12% และมากกว่า 15% ของรายได้ประชาชาติของรัสเซีย และมุ่งเน้นที่ 15.7% ของสินทรัพย์ถาวรการผลิต ความสำเร็จของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีทำให้สามารถเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตทางการเกษตรได้อย่างมาก ขยายพื้นที่การผลิต ฯลฯ ดังนั้นทิศทางหลัก การพัฒนาต่อไปเกษตรกรรม - เข้มข้นเต็มที่

การวิเคราะห์สถานะของโครงสร้างพื้นฐานอุตสาหกรรมนาโนในประเทศแสดงให้เห็นว่าแม้จะมีการวิจัยคุณภาพสูงและมีการสร้างรากฐานทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี แต่โครงสร้างพื้นฐานของอุตสาหกรรมนาโนในรัสเซียยังคงล้าหลังผู้นำนาโนเทคโนโลยีของโลกอย่างมีนัยสำคัญ องค์ประกอบโครงสร้างพื้นฐานต่างๆ ได้ถูกสร้างขึ้น ซึ่งการทำงานส่วนใหญ่มุ่งเป้าไปที่การสร้างความรู้ใหม่ มากกว่าที่จะนำผลลัพธ์ของกิจกรรมทางวิทยาศาสตร์ไปใช้ประโยชน์ในเชิงพาณิชย์

ควรสังเกตว่าการสร้างองค์ประกอบเฉพาะของโครงสร้างพื้นฐานอุตสาหกรรมนาโน ไม่ใช่โครงสร้างพื้นฐานที่ซับซ้อนที่มุ่งสนับสนุนการค้าเทคโนโลยีทุกขั้นตอน ไม่ได้แก้ปัญหาการสนับสนุนกระบวนการเชิงพาณิชย์เทคโนโลยีอย่างสมบูรณ์

ระหว่างการค้นหาโมเดลที่เหมาะสมที่สุด การพัฒนาเศรษฐกิจคอมเพล็กซ์อุตสาหกรรมเกษตรของรัสเซียเมื่อรากฐานของชาติ ระบบนวัตกรรมปัญหาของการพัฒนาและการนำเทคโนโลยีใหม่ที่มีประสิทธิภาพสูง ประหยัด และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมาใช้นั้นมีความสามารถในการสร้างและค้าขายแนวคิดทางวิทยาศาสตร์ จึงมีความรุนแรงมากขึ้นกว่าที่เคย จากขนาดและผลลัพธ์ กิจกรรมนวัตกรรม, การพัฒนา เทคโนโลยีชั้นสูงอนาคตของรัสเซียขึ้นอยู่กับ

นี่เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการเกษตร และเนื่องจากระดับของผลกระทบทางเทคโนโลยีต่อชีวมณฑลและส่วนประกอบที่สำคัญที่สุด - ดิน - จะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง การเพิ่มแรงกดดันจากมนุษย์ทำให้ความยั่งยืนลดลง ระบบนิเวศทางธรรมชาติโดยทั่วไปและต้องใช้พลังงานเพิ่มขึ้นเพื่อรักษาระบบนิเวศเกษตร ตัวอย่างที่เฉพาะเจาะจงอาจเกิดจากการขาดผลิตภัณฑ์อาหารจากธรรมชาติอย่างเห็นได้ชัด ผลิตภัณฑ์ที่ผลิตในขณะนี้เป็นอันตรายต่อสุขภาพของมนุษย์

ตามเป้าหมายที่กำหนดโดยรัฐจำเป็นต้องมีแนวทางการเกษตรแบบใหม่เพื่อให้แน่ใจว่าสามารถลดระดับการพึ่งพาขนาดและคุณภาพของพืชผลได้สูงสุด ปัจจัยภายนอก- ในขณะเดียวกันก็ไม่เหมาะสมที่จะมุ่งเน้นไปที่การใช้สารเคมีเกษตรและเทคโนโลยีที่ขัดแย้งกับสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติเพิ่มมากขึ้น แนวโน้มเหล่านี้ตรงกันข้ามกับกฎหมายสิ่งแวดล้อมที่เร่งให้เกิดภัยพิบัติทางธรรมชาติ มันชัดเจนมากว่าอะไรกำลังเริ่มต้น เวทีใหม่การพัฒนาวิทยาศาสตร์การเกษตรและการผลิตทางการเกษตร ในขั้นตอนนี้ แนวทางใหม่ ๆ ในด้านการเกษตรเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่าสามารถลดการพึ่งพาขนาดและคุณภาพของพืชผลในการอุดหนุนพลังงานจำนวนมากขึ้นและ ปัจจัยที่ไม่เอื้ออำนวย สิ่งแวดล้อม.

ความแปลกใหม่ทางวิทยาศาสตร์ของเทคโนโลยีนาโนเกษตรอยู่ที่ความจริงที่ว่ากระบวนการที่อยู่ระหว่างการพิจารณาและการกระทำที่เกิดขึ้นนั้นเกิดขึ้นในช่วงนาโนเมตรของมิติเชิงพื้นที่ “วัตถุดิบ” คืออะตอม โมเลกุล ระบบโมเลกุลแต่ละอะตอม ไม่ใช่ปริมาตรไมครอนหรือขนาดมหภาคของวัสดุที่คุ้นเคยในเทคโนโลยีแบบดั้งเดิม ซึ่งมีอะตอมและโมเลกุลอย่างน้อยพันล้านอะตอม ไม่เหมือน เทคโนโลยีแบบดั้งเดิมนาโนเทคโนโลยีเกษตรมีลักษณะเฉพาะด้วยแนวทาง "เฉพาะบุคคล" ซึ่งการควบคุมจากภายนอกเข้าถึงอะตอมและโมเลกุลของแต่ละบุคคล ซึ่งทำให้สามารถสร้างวัสดุที่ "ปราศจากข้อบกพร่อง" จากสิ่งเหล่านี้ด้วยคุณสมบัติทางเคมีกายภาพและชีวภาพใหม่โดยพื้นฐาน และประเภทใหม่ของ ระบบชีวภาพที่มีขนาดนาโนลักษณะเฉพาะ

พื้นที่หลักของการใช้นาโนเทคโนโลยีและวัสดุนาโนในการเกษตรและ อุตสาหกรรมอาหารได้แก่การผลิตและการแปรรูปสินค้าเกษตร วิศวกรรมเกษตร บริการด้านเทคนิค และนิเวศวิทยา นาโนเทคโนโลยีที่มีแนวโน้มมากที่สุดในการเกษตรคือเทคโนโลยีชีวภาพและพันธุวิศวกรรม ผู้บริโภคหลักของเทคโนโลยีการเกษตรนาโนคือผู้ผลิตทางการเกษตรในรัสเซียเป็นหลัก

เพื่อนำความสำเร็จของเทคโนโลยีนาโนเกษตรชีวภาพที่มีพื้นฐานทางชีวฟิสิกส์มาใช้ ความสนใจของโรงงานและสถานประกอบการที่ผลิตเครื่องจักรกลการเกษตรจึงมีความจำเป็น การผลิตอุปกรณ์รุ่นใหม่ที่ใช้พลังงานต่ำและให้ผลกำไรสูงควรเป็นที่สนใจของฟาร์มทุกรูปแบบที่เป็นเจ้าของ ด้วยการใช้เครื่องจักรกลการเกษตรในสาขาของคุณ ซึ่งมีหลักการทำงานที่อิงจากความก้าวหน้าทางนาโนศาสตร์สมัยใหม่ คุณจึงสามารถได้รับผลิตภัณฑ์ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมให้ผลตอบแทนสูง

ผู้บริโภคผลิตภัณฑ์เชิงนิเวศ คุณภาพสูงพลเมืองรัสเซียควรมาก่อน ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีเหล่านี้เพิ่มเติมทำให้ตลาดการจำหน่ายผลิตภัณฑ์สามารถขยายไปยังประเทศใกล้และต่างประเทศได้

เราต้องไม่ลืมความสนใจในเทคโนโลยีเหล่านี้ของสถาบันวิทยาศาสตร์ต่างๆ (กระทรวงเกษตร, Russian Academy of Agricultural Sciences, สถาบันวิจัยทางวิทยาศาสตร์ และมหาวิทยาลัยที่มุ่งเน้นด้านการเกษตร) สถาบันวิทยาศาสตร์สามารถประยุกต์และศึกษาเทคโนโลยีเหล่านี้ให้ทันสมัยและปรับปรุงเพื่อการปรับปรุงต่อไปได้ การใช้งานที่มีประสิทธิภาพในทุ่งนาและฟาร์มในประเทศของเรา

เป้าหมายสูงสุดของการนำนาโนเทคโนโลยีมาสู่การผลิตทางการเกษตรคือการสร้างสภาพแวดล้อมที่เป็นมิตรของมนุษย์และการดูแลสุขภาพของเขาตลอดชีวิต

ทิศทางหลักของการใช้นาโนเทคโนโลยีในภาคเกษตรกรรม

ปัจจุบัน วัสดุนาโนและเทคโนโลยีนาโนถูกนำมาใช้ในการเกษตรเกือบทุกด้าน: การผลิตพืช การเลี้ยงปศุสัตว์ การเลี้ยงสัตว์ปีก การเลี้ยงปลา สัตวแพทยศาสตร์ อุตสาหกรรมแปรรูป, การผลิตเครื่องจักรกลการเกษตร เป็นต้น

ดังนั้น, ในการผลิตพืชผลการใช้นาโนพรีพาเรชั่นเป็นปุ๋ยขนาดเล็กช่วยเพิ่มความต้านทานต่อสภาพอากาศที่ไม่เอื้ออำนวยและเพิ่มผลผลิต (โดยเฉลี่ย 1.5–2 เท่า) ของอาหารเกือบทั้งหมด (มันฝรั่ง, ธัญพืช, ผัก, ผลไม้และผลเบอร์รี่) และพืชอุตสาหกรรม (ฝ้าย, ปอ) . ผลกระทบที่เกิดขึ้นนี้เกิดขึ้นได้เนื่องจากการแทรกซึมขององค์ประกอบขนาดเล็กเข้าไปในพืชมากขึ้น เนื่องจากขนาดนาโนของอนุภาคและสถานะที่เป็นกลาง (ในแง่เคมีไฟฟ้า)

คาดว่าจะมีผลเชิงบวกของนาโนแมกนีเซียมต่อการเร่งการสังเคราะห์ด้วยแสงในพืช (หรือค่อนข้างเพิ่มผลผลิต)

จากการค้นพบนาโนเทคโนโลยีเมื่อเร็วๆ นี้ ได้มีการศึกษาบทบาททางชีวภาพของซิลิคอนในสิ่งมีชีวิตและกิจกรรมทางชีวภาพของสารประกอบต่างๆ (อินทรีย์และอนินทรีย์)

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ไซลาทราน ซึ่งเป็นการก่อตัวของเซลล์และมีซิลิคอน มีผลทางสรีรวิทยาต่อสิ่งมีชีวิตในทุกขั้นตอนของการพัฒนาเชิงวิวัฒนาการตั้งแต่จุลินทรีย์สู่มนุษย์ การใช้สารกระตุ้นทางชีวภาพออร์กาโนซิลิกอนในการปลูกพืชทำให้สามารถเพิ่มความต้านทานต่อความหนาวเย็น ความทนทานต่อความร้อนและความแห้งแล้ง ช่วยเอาชนะสถานการณ์สภาพอากาศที่ตึงเครียดได้อย่างปลอดภัย (น้ำค้างแข็งซ้ำ การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิอย่างกะทันหัน ฯลฯ) และเพิ่มฟังก์ชันการป้องกันของพืชจากโรค และศัตรูพืช ยาดังกล่าวช่วยบรรเทาอาการยับยั้งและระงับประสาทของสารเคมีอารักขาพืชในระหว่างการรักษาที่ซับซ้อน

นาโนเทคโนโลยีใช้ในการแปรรูปทานตะวัน ยาสูบ และมันฝรั่งหลังการเก็บเกี่ยว การจัดเก็บแอปเปิ้ลในสภาพแวดล้อมที่มีการควบคุม และการให้โอโซนในอากาศ

ในการเลี้ยงปศุสัตว์และสัตว์ปีกนาโนเทคโนโลยีแนะนำให้ใช้ค่ะ กระบวนการทางเทคโนโลยีโดยที่พวกเขาให้ความเหนือกว่าเสริม เมื่อสร้างปากน้ำในสถานที่เลี้ยงสัตว์และนก การใช้พวกมันทำให้สามารถแทนที่ระบบระบายอากาศที่จ่ายและไอเสียที่ใช้พลังงานสูงด้วยการฟอกอากาศเคมีไฟฟ้า เพื่อให้มั่นใจได้ถึงพารามิเตอร์ปากน้ำมาตรฐาน: อุณหภูมิ ความชื้น องค์ประกอบของก๊าซ การปนเปื้อนทางชีวภาพขนาดเล็ก ฝุ่น ความเร็วลม กำจัดกลิ่น โดยคงการปล่อยความร้อนจากสัตว์

นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียกำลังใช้นาโนเทคโนโลยีที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมในทางปฏิบัติในการอนุรักษ์ไฟฟ้าสำหรับหญ้าหมักอาหารสัตว์สีเขียวด้วยสารกันบูดที่กระตุ้นด้วยไฟฟ้า วิธีนี้ใช้แทนกรดอินทรีย์ราคาแพงซึ่งต้องมีมาตรการความปลอดภัยที่เข้มงวด นาโนเทคโนโลยีใหม่นี้เพิ่มความปลอดภัยของอาหารสัตว์ได้มากถึง 95% อนุภาคนาโนของเหล็กและองค์ประกอบขนาดเล็กอื่น ๆ รวมอยู่ในพรีมิกซ์เพื่อเพิ่มความมีชีวิตชีวาของสัตว์และผลผลิต

ในการเลี้ยงปศุสัตว์และสัตว์ปีก ในการเตรียมอาหาร นาโนเทคโนโลยีทำให้ผลผลิตเพิ่มขึ้น 1.5–3 เท่า ความต้านทานต่อความเครียด และอัตราการตายลดลง 2 เท่า อุปกรณ์นาโนที่สามารถฝังลงในพืชและสัตว์ได้ทำให้สามารถดำเนินกระบวนการต่างๆ โดยอัตโนมัติและส่งข้อมูลที่จำเป็นแบบเรียลไทม์

ในอุตสาหกรรมนมนาโนเทคโนโลยีถูกนำมาใช้เพื่อสร้างผลิตภัณฑ์ที่ใช้งานได้จริง ทิศทางของการอิ่มตัววัตถุดิบอาหารด้วยส่วนประกอบที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพ (วิตามินในรูปของอนุภาคนาโน) กำลังได้รับการพัฒนา เทคโนโลยีนาโนและวัสดุนาโน (โดยเฉพาะนาโนซิลเวอร์ นาโนคอปเปอร์ และอื่นๆ) ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในตัวกรองและส่วนอื่นๆ ของอุปกรณ์อุตสาหกรรมนม เพื่อยับยั้งกระบวนการหมักและการทำให้เปรี้ยวของนม การฆ่าเชื้อในสถานที่และเครื่องมือทางการเกษตร และในบรรจุภัณฑ์และการเก็บรักษา ผลิตภัณฑ์กรดแลคติค ผลิตภัณฑ์อาหาร.

ในด้านเครื่องจักร มีการสร้างยาจำนวนมากโดยใช้วัสดุนาโนเพื่อลดการเสียดสีและการสึกหรอของชิ้นส่วน ซึ่งช่วยยืดอายุการใช้งานของรถแทรกเตอร์และเครื่องจักรกลการเกษตรอื่นๆ

วัสดุนาโนสามารถมีบทบาทที่ไม่สามารถทดแทนได้เมื่อใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาต่างๆ เช่น ตัวเร่งปฏิกิริยาการเผาไหม้สำหรับ ประเภทต่างๆเชื้อเพลิง รวมถึงเชื้อเพลิงชีวภาพ หรือตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับการเติมไฮโดรเจนของน้ำมันพืชในอุตสาหกรรมน้ำมันและไขมัน

นาโนเทคโนโลยียังถูกนำมาใช้ในการแปรรูปผลิตภัณฑ์ทางการเกษตรอีกด้วย ดังนั้น เทคโนโลยีนาโนไฟฟ้าแบบใหม่ของการอบแห้งเมล็ดพืชแบบผสมผสานจึงขึ้นอยู่กับข้อเท็จจริงที่ว่าแรงดันความชื้นส่วนเกินถูกสร้างขึ้นในเมล็ดพืชที่ได้รับความร้อนที่อุณหภูมิต่ำกว่าจุดเดือดของน้ำ เป็นผลให้การกรองถ่ายโอนความชื้นจากเมล็ดพืชไปยังพื้นผิวในสถานะหยดของเหลวจะถูกเร่ง ความชื้นถูกระเหยออกจากพื้นผิวด้วยอากาศร้อน การใช้พลังงานสำหรับการอบแห้งเมล็ดพืชเมื่อเทียบกับการอบแห้งแบบพาความร้อนแบบดั้งเดิมลดลง 1.3 เท่าหรือมากกว่า ความเสียหายระดับไมโครต่อเมล็ดลดลงสูงสุด 6% และคุณภาพการหว่านได้รับการปรับปรุง 5% สำหรับการอบแห้งที่อุณหภูมิต่ำและการฆ่าเชื้อเมล็ดพืช มีการใช้โอโซนเพิ่มเติม ซึ่งช่วยลดจำนวนแบคทีเรียได้ 24 เท่า และลดการใช้พลังงานลง 1.5 เท่า

ปัจจุบันเทคโนโลยี DNA ถูกนำมาใช้อย่างแข็งขันในภาคอุตสาหกรรมเกษตร ซึ่งทำให้สามารถระบุยีนที่เกี่ยวข้องกับลักษณะที่มีคุณค่าทางเศรษฐกิจ การต้านทานต่อความเครียด โรคติดเชื้อ รวมถึงยีนที่มีการกลายพันธุ์แบบถอย - ความผิดปกติทางพันธุกรรม โดยทั่วไปอณูชีววิทยาทั้งหมดสามารถเรียกว่านาโนเทคโนโลยีชีวภาพได้ มันเกี่ยวกับเรื่องการสร้างอุปกรณ์โดยใช้โมเลกุลขนาดใหญ่ทางชีววิทยาเพื่อศึกษาหรือควบคุมระบบทางชีววิทยา

นาโนเทคโนโลยีชีวภาพผสมผสานความสำเร็จของนาโนเทคโนโลยีและอณูชีววิทยา ใช้ความสามารถของชีวโมเลกุลอย่างกว้างขวางในการประกอบตัวเองเป็นโครงสร้างนาโน ตัวอย่างเช่น ลิพิดสามารถรวมตัวและก่อตัวเป็นผลึกเหลวได้เอง DNA ไม่เพียงแต่ใช้เพื่อสร้างโครงสร้างนาโนเท่านั้น แต่ยังเป็นองค์ประกอบสำคัญของกลไกนาโนอีกด้วย ตามที่นักวิทยาศาสตร์จำนวนหนึ่งระบุว่านาโนเทคโนโลยีชีวภาพช่วยลดความยุ่งยากและเร่งการแก้ปัญหาแบบดั้งเดิมในด้านพันธุกรรมและการปรับปรุงพันธุ์พืชทางการเกษตรได้อย่างมีนัยสำคัญ

ทิศทางที่ล้ำสมัยของนาโนเทคโนโลยีชีวภาพ (นาโนเทคโนโลยีในชีววิทยา) ในการปลูกพืชคือการสร้างสรรค์ พืชที่ปลูกโดยเฉพาะอย่างยิ่งทนทานต่อแมลงศัตรูพืชและวัชพืช การวิจัยในพื้นที่นี้ดำเนินการโดยนักวิทยาศาสตร์ไม่เพียงแต่จากประเทศที่พัฒนาแล้วเท่านั้น แต่ยังมาจากประเทศกำลังพัฒนาด้วย ตัวอย่างเช่น ห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์ในเม็กซิโกและอินเดียกำลังร่วมกันพยายามสร้างสารกำจัดวัชพืชนาโนที่ไม่เป็นพิษ

**เทคโนโลยีที่พัฒนาแล้วในการผลิตทางการเกษตรช่วยให้: **

• ปรับปรุงความปลอดภัยในการผลิตและคุณภาพของผลิตภัณฑ์
• ลดต้นทุนเมื่อปลูกพืช
• ปรับปรุงคุณภาพของเมล็ดพันธุ์
• ลดอุบัติการณ์ของโรคและเพิ่มความต้านทานต่อศัตรูพืช
• เพิ่มผลผลิตของพืช
• ได้รับผลิตภัณฑ์ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม (ปลอดภัย)

ตามที่นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าการใช้นาโนเทคโนโลยีในการเกษตร (การปลูกธัญพืช ผัก พืชและสัตว์) และ การผลิตอาหาร(ระหว่างการแปรรูปและบรรจุภัณฑ์) จะนำไปสู่การกำเนิดผลิตภัณฑ์อาหารประเภทใหม่ทั้งหมด - “ผลิตภัณฑ์นาโน” ซึ่งในที่สุดจะเข้ามาแทนที่ผลิตภัณฑ์ดัดแปลงพันธุกรรมออกจากตลาดในที่สุด

ตามคำศัพท์ทางวิทยาศาสตร์ที่ยอมรับกันโดยทั่วไป ผลิตภัณฑ์สามารถเรียกได้ว่าเป็น "ผลิตภัณฑ์นาโน" หากมีการใช้อนุภาคนาโน การพัฒนาทางเทคโนโลยีนาโน และเครื่องมือในการเพาะปลูก การผลิต การแปรรูป หรือบรรจุภัณฑ์ นักพัฒนา nanofoods ให้คำมั่นสัญญาว่าจะปรับปรุงกระบวนการผลิตอาหารและบรรจุภัณฑ์ ปรับปรุงรสชาติและคุณสมบัติทางโภชนาการใหม่ และคาดว่าจะสามารถผลิตอาหารที่ “มีประโยชน์ใช้สอย” (ผลิตภัณฑ์จะมีส่วนประกอบของยาหรือสารอาหารเพิ่มเติม) ผลผลิตเพิ่มขึ้นและราคาอาหารก็คาดว่าจะลดลงเช่นกัน ในอีกไม่กี่ทศวรรษ การใช้ผลิตภัณฑ์นาโนจะแพร่หลาย

ขอบเขตของการวิจัยในสาขาผลิตภัณฑ์นาโนนั้นน่าทึ่งพอๆ กับปริมาณการลงทุนในผลิตภัณฑ์เหล่านั้น ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ผู้ผลิตรายใหญ่ที่สุดผลิตภัณฑ์อาหาร เช่น Kraft, Nestle, Heinz, Altria, Unilever ได้ลงทุนจำนวนมหาศาลในการพัฒนาเทคโนโลยีนาโนเกษตร ตามการประมาณการล่าสุด มูลค่าของตลาดผลิตภัณฑ์นาโนอยู่ที่ 410 ล้านดอลลาร์แล้ว และภายในปี 2558 คาดว่าจะเติบโตเป็น 5.8 พันล้านดอลลาร์!

ความเสี่ยงและโอกาสในการประยุกต์นาโนเทคโนโลยีการเกษตรต่อไป

จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ ไม่มีใครคิดด้วยซ้ำว่านาโนเทคโนโลยีจะมีความกว้างขวางเช่นนี้ การประยุกต์ใช้จริง- อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้ทำให้เกิดข้อกังวลบางประการเกี่ยวกับวิธีการ คนฉลาดจะสามารถใช้ความสำเร็จเหล่านี้ได้

โดยปกติแล้ว มีภัยคุกคามอย่างมากต่อการสูญเสียการควบคุมกระบวนการเหล่านี้ของบุคคล หากในญี่ปุ่น โอกาสในการพัฒนานาโนเทคโนโลยีถูกนำเสนอเป็นส่วนใหญ่ด้วยแสงสีดอกกุหลาบ ในประเทศอื่นๆ เส้นทางนี้ถือว่าไม่ชัดเจนนัก เนื่องจากข้อกังวลบางประการและสมเหตุสมผลเกี่ยวกับผลกระทบด้านลบที่อาจเกิดขึ้นของผลิตภัณฑ์นาโนเทคโนโลยีต่อมนุษย์และสิ่งแวดล้อม ผู้คนและองค์กรที่มีอิทธิพลจำนวนมากในโลกตะวันตกเรียกร้องให้มีการระงับการผลิตและการใช้เชิงพาณิชย์ของวัสดุและผลิตภัณฑ์ที่ผลิตโดยใช้นาโนเทคโนโลยี จนกว่าผลลัพธ์ที่เป็นไปได้ทั้งหมดจากการใช้งานจะได้รับการพิจารณาอย่างน่าเชื่อถือ และจนกว่าจะมีการสร้างและอนุมัติชุดกฎเกณฑ์ที่เข้มงวดโดยประชาคมโลกทั้งหมดเพื่อปกป้องมนุษยชาติจากภัยคุกคามต่อการดำรงอยู่ของมัน ความคล้ายคลึงกับภัยคุกคามของพันธุวิศวกรรมค่อนข้างชัดเจน

เมื่อเร็วๆ นี้ รัฐสภาสหรัฐฯ ได้ผ่านกฎหมายที่กำหนดให้รัฐบาลสหรัฐฯ ต้องศึกษาผลกระทบทุกรูปแบบที่เป็นไปได้ของผลิตภัณฑ์นาโนเทคโนโลยีที่มีต่อสังคม สิ่งแวดล้อม และสุขภาพของมนุษย์ รัฐบาลสหราชอาณาจักรได้จัดตั้งสภาที่ปรึกษาในประเด็นด้านจริยธรรมที่เกี่ยวข้องกับการใช้นาโนเทคโนโลยี จุดสนใจหลักของสภาอยู่ที่การละเมิดที่อาจเกิดขึ้นในความพยายามที่จะสร้างอาวุธชีวภาพ นักวิทยาศาสตร์ของเรายังพูดเรื่องนี้อย่างระมัดระวัง โดยเคยเชื่ออย่างนั้นมาก่อน การผลิตจริงนาโนโรบอทยังอยู่อีกไกล เกี่ยวกับ การประเมินของรัฐภัยคุกคามที่อาจเกิดขึ้นจากการพัฒนานาโนเทคโนโลยีที่ไม่สามารถควบคุมได้ยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด

อนาคตของการใช้เทคโนโลยีนาโนเกษตร

วัสดุนาโนจำนวนมาก เช่น โลหะ ไฮดรอกไซด์ ออกไซด์ วัสดุคอมโพสิต– ซึ่งสามารถนำไปประยุกต์ใช้กับเครื่องจักรกลการเกษตรได้ แต่ทิศทางหลักของการพัฒนานาโนเทคโนโลยีในด้านนี้คือการแทนที่วิธีการผลิตแบบดั้งเดิมโดยการประกอบวัตถุเชิงกลใด ๆ โดยตรงจากอะตอมและโมเลกุลด้วยหุ่นยนต์โมเลกุล ยิ่งไปกว่านั้น คุณสามารถสร้างซินธิไซเซอร์และอุปกรณ์คัดลอก "ส่วนตัว" ได้ ซึ่งช่วยให้แต่ละคนสามารถสร้างรายการใดๆ ก็ได้ตามต้องการ

มันจะเป็นไปได้ที่จะ "แนะนำ" เข้าสู่สิ่งมีชีวิตในระดับอะตอม ผลที่ตามมาอาจแตกต่างกันมาก - ตั้งแต่ "การฟื้นฟู" ของสายพันธุ์ที่สูญพันธุ์ไปจนถึงการสร้างสิ่งมีชีวิตประเภทใหม่ biorobots

จะสามารถกำจัดผลกระทบที่เป็นอันตรายจากกิจกรรมของมนุษย์ที่มีต่อสิ่งแวดล้อมได้อย่างสมบูรณ์ ประการแรก โดยการทำให้ระบบนิเวศน์อิ่มตัวด้วยพยาบาลหุ่นยนต์โมเลกุลที่จะเปลี่ยนของเสียจากมนุษย์ให้เป็นวัตถุดิบ และประการที่สอง โดยการถ่ายโอนอุตสาหกรรมและการเกษตรไปสู่วิธีการนาโนเทคโนโลยีที่ปราศจากของเสีย

นาโนเทคโนโลยีอาจเป็นกุญแจสำคัญในการแก้ปัญหาความยากจนทั่วโลก ภารกิจหลัก ได้แก่ การทำน้ำให้บริสุทธิ์ การจัดเก็บเชื้อเพลิงที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และการเพิ่มความอุดมสมบูรณ์ของดิน ตามที่ผู้เชี่ยวชาญระบุ การวิจัยในพื้นที่เหล่านี้ที่กำลังดำเนินการอยู่ทำให้สามารถดำเนินการอย่างจริงจังต่อคำเรียกร้องของสหประชาชาติที่จะ “เอาชนะความยากจนภายในปี 2558”

สันนิษฐานว่าในที่สุดนาโนเทคโนโลยีจะสามารถแก้ปัญหาความยากจนและความหิวโหยได้โดยการแทนที่ "กลไกทางธรรมชาติ" ของการผลิตอาหาร (พืชและสัตว์) ด้วยหุ่นยนต์เชิงซ้อนเชิงซ้อนของหุ่นยนต์โมเลกุล พวกเขาจะดำเนินการกระบวนการทางเคมีแบบเดียวกันกับที่เกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิตหรือพืช และผลิตผลิตภัณฑ์เดียวกัน แต่ในเวลาที่สั้นลงเรื่อยๆ อย่างมีประสิทธิภาพ- ตัวอย่างเช่นจากห่วงโซ่ “ดิน - คาร์บอนไดออกไซด์– การสังเคราะห์ด้วยแสง – หญ้า – วัว – นม” ลิงก์ที่ไม่จำเป็นทั้งหมดจะถูกลบออก ในบ้านแทนที่จะมีตู้เย็น จะมีโรงงานผลิตอาหารขนาดเล็กที่ผลิตสินค้าตามสั่งรวมถึงอาหารรสเลิศด้วย ดังนั้น “เกษตรกรรม” ดังกล่าวจะคำนึงถึงสภาพอากาศและไม่ต้องใช้หนัก แรงงานทางกายภาพและมีค่าใช้จ่ายสูงในการจัดเก็บและส่งมอบผลิตภัณฑ์อาหาร นาโนเทคโนโลยีจะแก้ปัญหาอาหารได้ในคราวเดียว ตามการประมาณการต่าง ๆ คอมเพล็กซ์แห่งแรกจะถูกสร้างขึ้นในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 21

บทสรุป.

เห็นได้ชัดว่าทุกวันนี้ในรัสเซียมีทุกสิ่งสำหรับการนำไปใช้อย่างแข็งขันและการส่งเสริมนาโนเทคโนโลยีในสาขาทั้งหมด กิจกรรมทางเศรษฐกิจและโดยเฉพาะในด้านการเกษตร นาโนเทคโนโลยีถือเป็นก้าวไปสู่อนาคต หากปราศจากความก้าวหน้าทางการเกษตรก็เป็นไปไม่ได้ เป็นที่ชัดเจนว่าความคิดริเริ่มของเอกชนและการลงทุนจำนวนมากจากบริษัทชั้นนำสามารถเร่งกระบวนการนี้ได้อย่างแท้จริง

เช่นเดียวกับนวัตกรรมอื่นๆ นาโนเทคโนโลยีเป็นสิ่งจำเป็นและเป็นที่ต้องการในภาคเกษตรกรรม มีการใช้พวกมันแล้วในฟาร์ม ในการผลิตอาหารสัตว์ และในการวินิจฉัยโรคพืช นวัตกรรมถูกกำหนดโดยองค์ประกอบหลายอย่าง เริ่มต้นจากแนวคิดและสิ้นสุดด้วยการผลิตผลิตภัณฑ์นวัตกรรมจำนวนมาก แต่ละขั้นตอน การพัฒนาที่ประสบความสำเร็จนี่เป็นทั้งคำถามเรื่องการเงินและคำถามเรื่องการวางกฎเกณฑ์ งานจำนวนมากรอเราอยู่ แต่ฉันอยากจะทราบว่าไม่เพียง แต่รัฐควรสนใจในการพัฒนานาโนเทคโนโลยีเท่านั้น แต่ยังรวมถึง ธุรกิจส่วนตัวในชนบทต้องริเริ่มก่อน

เมื่อพิจารณาถึงความสำคัญโดยเฉพาะของการวิจัยนาโนเทคโนโลยีผลกระทบต่อการพัฒนาการเกษตรในปัจจุบันและอนาคตของรัสเซียความจำเป็นในการเพิ่มการลงทุนในพื้นที่ที่มีลำดับความสำคัญของการปรับปรุงการผลิตทางการเกษตรให้ทันสมัยจึงมีความจำเป็น:

1. พัฒนากลยุทธ์ของแผนกสำหรับการจัดงานวิจัยโดยมุ่งเน้นที่เป้าหมายหลักทางวิทยาศาสตร์และทางเทคนิคเป็นหลักเพื่อให้สามารถกระจายทรัพยากรอย่างมีเหตุผลและบรรลุตัวชี้วัดที่วางแผนไว้สำหรับการพัฒนาการผลิตทางการเกษตรได้อย่างรวดเร็ว
2. จัดระเบียบปฏิสัมพันธ์และความร่วมมือกับศูนย์และห้องปฏิบัติการจำนวนมาก องค์กรและสถาบันต่างๆ และเหนือสิ่งอื่นใด กับ RUSNANO และศูนย์ระดับภูมิภาค
3. สร้างศูนย์วิจัยและผลิตเฉพาะทางภาคการเกษตรเพื่อประสานงานและ การสนับสนุนข้อมูลการวิจัยนาโนเทคโนโลยี วัสดุนาโนที่ใช้ในการเกษตร
4. ทบทวนระบบการฝึกอบรมบุคลากรโดยคำนึงถึงการดำเนินการในประเด็นสำคัญในการพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ได้แก่ นาโนเทคโนโลยีและวัสดุนาโน

พื้นที่หลักในการใช้นาโนเทคโนโลยีและวัสดุนาโนในการเกษตรคือเทคโนโลยีชีวภาพ ซึ่งส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับพันธุวิศวกรรม การผลิตและการแปรรูปผลิตภัณฑ์ทางการเกษตร การทำน้ำให้บริสุทธิ์ รวมถึงปัญหาด้านคุณภาพผลิตภัณฑ์และการปกป้องสิ่งแวดล้อม

ซึ่งแตกต่างจากการปล่อยก๊าซอุตสาหกรรมและยานยนต์ที่ก่อให้เกิดมลพิษในชั้นบรรยากาศ การปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากเครื่องจักรกลการเกษตรเคลื่อนที่แพร่กระจายไปยังพื้นที่เพาะปลูกทั้งหมดแม้ว่าจะไม่สม่ำเสมอก็ตาม ในเวลาเดียวกัน มลพิษจะเข้าสู่ชั้นบรรยากาศที่ระดับความสูงถึง 4 เมตรจากระดับดิน ซึ่งเพิ่มความเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม

อันดับแรกในแง่ของเนื้อหาเชิงปริมาณและระดับของผลกระทบด้านลบต่อมนุษย์ พืช และสัตว์ ได้แก่ การปล่อยก๊าซจากอุปกรณ์เคลื่อนที่ สิ่งที่อันตรายที่สุดคือเขม่า เบนโซไพรีน ไนโตรเจนออกไซด์ อัลดีไฮด์ คาร์บอนมอนอกไซด์ (II) และไฮโดรคาร์บอน ระดับของผลกระทบต่อร่างกายมนุษย์ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของสารประกอบที่เป็นอันตรายในบรรยากาศ สภาพของบุคคล และลักษณะเฉพาะของเขา

เขม่าครอบครองหนึ่งในสถานที่แรกในระดับความเป็นพิษโดยรวมเนื่องจากประการแรกการปล่อยก๊าซเรือนกระจกมีความสำคัญ (กำหนดความควันที่เพิ่มขึ้น) และถึง 1% ของปริมาณการใช้เชื้อเพลิงตามน้ำหนักและประการที่สองมันทำหน้าที่เป็นแหล่งกักเก็บโพลีไซคลิกอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน ( PAH) การปรากฏตัวของเขม่าในก๊าซไอเสีย (EG) ทำให้เกิดความรู้สึกไม่สบาย มลพิษทางอากาศ และทัศนวิสัยไม่ดี อนุภาคเขม่ามีการกระจายตัวสูง (เส้นผ่านศูนย์กลาง - 50-180 นาโนเมตร น้ำหนัก - ไม่เกิน 10-10 มก.) ดังนั้นจึงยังคงอยู่ในอากาศเป็นเวลานาน แทรกซึมเข้าไปในทางเดินหายใจและหลอดอาหารของมนุษย์ การคำนวณแสดงให้เห็นว่าอนุภาคเขม่าที่มีขนาดไม่เกิน 150 นาโนเมตรสามารถลอยอยู่ในอากาศได้ประมาณแปดวัน หากอนุภาคเขม่าที่ค่อนข้างใหญ่ขนาด 2-10 ไมครอนถูกกำจัดออกจากร่างกายได้ง่าย ดังนั้นอนุภาคขนาดเล็ก (ขนาด 50-200 นาโนเมตร) จะถูกเก็บไว้ในปอดและทำให้เกิดอาการแพ้

แทนที่คาร์บอนด้วยธาตุที่สูงกว่า ความร้อนจำเพาะการเผาไหม้ทำให้เราได้เชื้อเพลิงที่มีคุณสมบัติพลังงานดีขึ้น สถานที่พิเศษถูกครอบครองโดยงานในการพัฒนาเชื้อเพลิงโลหะซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องยนต์จรวด

นักวิทยาศาสตร์ของสหภาพโซเวียต S. Labinov เสนอแนวคิดของเครื่องยนต์สันดาปภายในตัวใหม่ที่ใช้เชื้อเพลิงโลหะแข็ง ในเครื่องยนต์นี้ระบบจ่ายไฟจะรวมเข้ากับระบบไอเสีย ถังเชื้อเพลิงซึ่งมีฉากกั้นพิเศษแบบเคลื่อนย้ายได้นั้นเต็มไปด้วยเชื้อเพลิงที่ทำจากผงนาโนเหล็ก การเผาไหม้ (ออกซิเดชัน) ของเชื้อเพลิงเกิดขึ้นในห้องเผาไหม้โดยมีการก่อตัวของไนโตรเจนเกือบบริสุทธิ์ในก๊าซไอเสีย โดยไม่มีคาร์บอนและไนโตรเจนออกไซด์ ไฮโดรคาร์บอนและเขม่า และอนุภาคผงที่ถูกเผาไหม้จะถูกดักจับโดยใช้ตัวกรองหรือแม่เหล็กพิเศษ เมื่อใช้ผง พาร์ติชันจะเคลื่อนที่ และผงออกไซด์ที่ใช้แล้วจะถูกป้อนเข้าไปในปริมาตรผลลัพธ์ หลังจากใช้ผงหมดแล้ว ถังเชื้อเพลิงจะถูกถอดออกจากรถได้อย่างง่ายดายและส่งไปสร้างใหม่ซึ่งอยู่ภายใต้อิทธิพล อุณหภูมิสูงออกไซด์สลายตัวเป็นโลหะและออกซิเจน หากต้องการคืนออกไซด์ คุณสามารถเป่าผงที่ถูกเผาด้วยไฮโดรเจนบริสุทธิ์ได้

ตามที่ David Beach หัวหน้ากลุ่มเคมีวัสดุที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Oak Ridge ในรัฐเทนเนสซี (สหรัฐอเมริกา) กล่าวไว้ เชื้อเพลิงโลหะ เช่น ไฮโดรเจน เป็นแหล่งพลังงานสะอาด อย่างไรก็ตาม เชื้อเพลิงโลหะ เช่น เหล็กหรืออลูมิเนียม ต่างจากไฮโดรเจนตรงที่มีความร้อนจำเพาะในการเผาไหม้สูงกว่า เชื้อเพลิงดังกล่าวสามารถจัดเก็บและขนส่งได้ที่อุณหภูมิและความดันแวดล้อม และนำไปใช้อย่างมีประสิทธิภาพในเครื่องยนต์โดยไม่ต้องเสียค่าใช้จ่ายจำนวนมากสำหรับเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน

ทีมงานห้องปฏิบัติการได้สร้างผงเชื้อเพลิงที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางอนุภาคโลหะประมาณ 50 นาโนเมตร ซึ่งช่วยให้เกิดกระบวนการเผาไหม้คล้ายกับน้ำมันเบนซิน แต่ปล่อยพลังงานออกมามากกว่าเครื่องยนต์เบนซินสมัยใหม่เกือบ 3 เท่า

ก๊าซจากเชื้อเพลิงโลหะที่ใช้ในเครื่องยนต์กังหันแก๊สหรือเครื่องยนต์สเตอร์ลิงเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม: ออกซิเจนถูกนำมาจากอากาศ และผลลัพธ์ที่ได้คือไนโตรเจนที่เกือบบริสุทธิ์ มากกว่า แหล่งที่ดีที่สุดพลังงานอาจเป็นโบรอนได้หากสามารถหาอนุภาคนาโนได้ในราคาที่สมเหตุสมผล

ปัญหาหลักของเครื่องยนต์ที่ใช้เชื้อเพลิงโลหะคือน้ำมันเชื้อเพลิงมีน้ำหนักค่อนข้างมาก แม้จะคำนึงถึงความจุพลังงานที่มากขึ้นด้วยก็ตาม ความจุถังน้ำมัน 33 ลิตร เติมผงเหล็ก ให้ระยะทางรถเทียบเท่าน้ำมันดีเซลหรือน้ำมันเบนซิน 50 ลิตร แต่มีน้ำหนักมากกว่าเกือบ 3 เท่า ในกรณีนี้ น้ำหนักรวมของยานพาหนะและเชื้อเพลิงยังคงไม่เปลี่ยนแปลง เนื่องจากเชื้อเพลิงโลหะที่ใช้แล้วจะไม่ถูกปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศ

โบรอนและคาร์บอนเป็นเพื่อนบ้านกันในตารางธาตุ ธาตุทั้งสองไม่ใช่โลหะ ขนาดของอะตอมและไอออนต่างกันเล็กน้อย ผลลัพธ์หลักของความคล้ายคลึงกันนี้คือการพัฒนาอย่างรวดเร็วของเคมีโบโรไฮไดรด์ ซึ่งตามที่นักวิทยาศาสตร์หลายคนกล่าวว่าในที่สุดอาจกลายเป็น "สารอินทรีย์ชนิดใหม่" เราขอเตือนคุณว่าเพียงแค่ “ออร์แกนิก” เคมีอินทรีย์-- โดยพื้นฐานแล้วคือเคมีของไฮโดรคาร์บอนและอนุพันธ์ของไฮโดรคาร์บอน

นาโนเทคโนโลยีในการเกษตรสามารถนำไปใช้ในการถอดรหัสเชิงแสงของโปรตีน-ไขมัน-วิตามิน-คลอโรฟิลล์เชิงซ้อนในการปลูกพืชได้สำเร็จ เช่นเดียวกับการสร้างวัสดุที่เข้ากันได้ทางชีวภาพ การปรับโครงสร้าง การทำให้บริสุทธิ์ และการฟื้นฟูเนื้อเยื่อ สร้างเนื้อเยื่อและเซ็นเซอร์เทียม (องค์กรระดับโมเลกุล-เซลล์) ที่ร่างกายไม่ปฏิเสธในการเลี้ยงสัตว์ และเพื่อลด ผลกระทบที่เป็นอันตรายกองเรือรถแทรกเตอร์เปิดอยู่ สภาพแวดล้อมทางธรรมชาติ- ในการเลี้ยงปศุสัตว์ สารนาโนถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการเตรียมอาหารสัตว์ โดยให้ผลผลิตสัตว์เพิ่มขึ้น 1.5-3 เท่า และยังช่วยเพิ่มความต้านทานต่อโรคติดเชื้อและความเครียดอีกด้วย อนุภาคอาหารเสริมขนาดนาโนไม่เพียงแต่ช่วยลดการบริโภคได้อย่างมีนัยสำคัญ แต่ยังช่วยให้สัตว์ดูดซึมได้ครบถ้วนและมีประสิทธิภาพยิ่งขึ้นอีกด้วย

การใช้นาโนเทคโนโลยีในการทำน้ำให้บริสุทธิ์และฆ่าเชื้อโรคมีความสำคัญอย่างยิ่ง การแนะนำระบบการทำให้บริสุทธิ์ด้วยเมมเบรน รวมถึงสารเคลือบไบโอไซด์แบบพิเศษและวัสดุที่ทำจากเงิน ช่วยลดความซับซ้อนและปรับปรุงคุณภาพในการเลี้ยงสัตว์ในฟาร์มและจัดหาน้ำดื่มคุณภาพสูงให้กับพวกมัน

ความเร่งด่วนไม่น้อยคือปัญหาในการจัดหามนุษยชาติในปริมาณที่เพียงพอ น้ำดื่ม- ปริมาณน้ำจืดที่เหมาะสมสำหรับการใช้มีเพียง 3% เท่านั้น ซึ่งประชากรโลกใช้เพียง 1% เท่านั้น ปัจจุบัน ประชากร 1.1 พันล้านคนไม่สามารถเข้าถึงน้ำจืดที่สะอาดได้ เมื่อพิจารณาถึงการใช้น้ำในปัจจุบัน การเติบโตของประชากร และการพัฒนาอุตสาหกรรม ภายในปี 2593 สองในสามของประชากรโลกจะขาดแคลนน้ำจืดที่ใช้ได้

เป็นที่คาดหวังว่านาโนเทคโนโลยีจะช่วยแก้ปัญหานี้ผ่านการใช้ระบบบำบัดน้ำและแยกเกลือแบบกระจายอำนาจที่มีราคาไม่แพง ระบบแยกสารปนเปื้อนระดับโมเลกุล และระบบกรองรุ่นใหม่ เหนือสิ่งอื่นใด

เมมเบรนยาก่อสร้างนาโนเทคโนโลยี

เซเรดา อลีนา

งานนี้อุทิศให้กับนาโนเทคโนโลยีในด้านการเกษตร

ดาวน์โหลด:

ดูตัวอย่าง:

หากต้องการใช้ตัวอย่างการนำเสนอ ให้สร้างบัญชีสำหรับตัวคุณเอง ( บัญชี) Google และเข้าสู่ระบบ: https://accounts.google.com

คำอธิบายสไลด์:

นาโนเทคโนโลยีในการเกษตร งานนี้จัดทำโดย Sereda Alina นักเรียนระดับ 11 “D” ของโรงเรียนมัธยม MBOU Buturlinovskaya: Abramova Tamara Ivanovna

ทุกปีมีการเปลี่ยนแปลงในโลกมากขึ้นเรื่อยๆ อุณหภูมิสูงขึ้น สถานการณ์สิ่งแวดล้อมแย่ลง ทั้งหมดนี้และอีกมากมายส่งผลเสียต่อการพัฒนาการเกษตร สารพิษจากเชื้อราที่ปนเปื้อนในพืชผลถือเป็นภัยคุกคามร้ายแรง นาโนเทคโนโลยีเข้ามาช่วยเหลือ ความสามารถที่น่าทึ่งและสร้างแรงบันดาลใจให้เกิดความหวังสำหรับอนาคตที่ไร้คลาวด์ ด้วยการใช้เทคโนโลยีนาโน ทำให้สามารถแก้ปัญหาในภาคเกษตรกรรมและโดยเฉพาะอย่างยิ่งกับสารพิษจากเชื้อราได้

นาโนเทคโนโลยีเป็นสาขาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีใหม่ที่มีการพัฒนาอย่างแข็งขันในทศวรรษที่ผ่านมา นาโนเทคโนโลยีเกี่ยวข้องกับการสร้างและใช้วัสดุ อุปกรณ์ และ ระบบทางเทคนิคการทำงานที่กำหนดโดยโครงสร้างนาโนนั่นคือชิ้นส่วนที่ได้รับคำสั่งซึ่งมีขนาดตั้งแต่ 1 ถึง 100 นาโนเมตร

ปัญหาการแพร่กระจายของสารพิษจากเชื้อราปรากฏเป็นระยะๆ ในหลายประเทศทั่วโลก สารพิษจากเชื้อรานั้นเป็นเชื้อราชนิดหนึ่งที่คุกคามการทำงานของสิ่งมีชีวิต สัตว์ที่ติดเชื้อรานี้จะอ่อนแอต่อโรคและการติดเชื้อต่าง ๆ มากกว่าสัตว์อื่น ๆ ฟังก์ชั่นการสืบพันธุ์ลดลงและโภชนาการหยุดชะงัก พืชสูญเสียคุณค่าทางโภชนาการ อายุการเก็บรักษาลดลง และพืชที่ติดเชื้อหลายชนิดไม่เหมาะสมสำหรับการบริโภค ปัญหาเหล่านี้ไม่ใช่ทั้งหมด แต่เป็นการแก้ปัญหาที่สำคัญและสำคัญมากสำหรับทุกประเทศ

เกษตรกรรมก่อให้เกิดผลิตภัณฑ์มวลรวมทางสังคมมากกว่า 12% และมากกว่า 15% ของรายได้ประชาชาติของรัสเซีย และมุ่งเน้นที่ 15.7% ของสินทรัพย์ถาวรการผลิต ความสำเร็จของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีทำให้สามารถเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตทางการเกษตร ขยายพื้นที่การผลิต และอื่นๆ ได้อย่างมาก ดังนั้นทิศทางหลักในการพัฒนาการเกษตรต่อไปคือการเข้มข้นขึ้นอย่างเต็มที่

ทุกวันนี้ วัสดุนาโนและเทคโนโลยีนาโนถูกนำมาใช้ในการเกษตรเกือบทุกด้าน: การผลิตพืชผล การเลี้ยงปศุสัตว์ การเลี้ยงสัตว์ปีก การเลี้ยงปลา สัตวแพทยศาสตร์ อุตสาหกรรมแปรรูป การผลิตเครื่องจักรกลการเกษตร เป็นต้น ดังนั้นในการปลูกพืช การใช้การเตรียมนาโนเป็น ปุ๋ยขนาดเล็กช่วยเพิ่มความต้านทานต่อสภาพอากาศที่ไม่เอื้ออำนวย และเพิ่มผลผลิตของอาหารเกือบทั้งหมด (มันฝรั่ง ธัญพืช ผัก ผลไม้และผลเบอร์รี่) และพืชอุตสาหกรรม (ฝ้าย ปอ) ผลลัพธ์ที่เกิดขึ้นนี้เกิดขึ้นได้เนื่องจากการแทรกซึมขององค์ประกอบขนาดเล็กเข้าไปในพืชมากขึ้น เนื่องจากขนาดนาโนของอนุภาคและสถานะที่เป็นกลาง

ตามที่นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าการใช้นาโนเทคโนโลยีในการเกษตร (ในการเพาะปลูกธัญพืช ผัก พืชและสัตว์) และในการผลิตอาหาร (ในการแปรรูปและบรรจุภัณฑ์) จะนำไปสู่การกำเนิดผลิตภัณฑ์อาหารประเภทใหม่โดยสิ้นเชิง - "ผลิตภัณฑ์นาโน" ซึ่งในที่สุดจะเข้ามาแทนที่ผลิตภัณฑ์ดัดแปลงพันธุกรรมจากผลิตภัณฑ์ในตลาด

การประยุกต์ใช้นาโนเทคโนโลยีไฟฟ้าในการผลิตพืชเมล็ดพืช อนุภาคนาโนเหล็กที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพสามารถช่วยเพิ่มผลผลิตของพืชเมล็ดพืชบางชนิดได้ 10 ถึง 40%

การประยุกต์ใช้นาโนเทคโนโลยีในการปลูกผัก การตรวจสอบกระบวนการนาโนเทคโนโลยีที่พัฒนาแล้วและวัสดุนาโนยืนยันว่าการใช้นาโนเทคโนโลยีในการปลูกผักช่วยเพิ่มความต้านทานต่อสภาพอากาศที่ไม่เอื้ออำนวยและเพิ่มผลผลิต ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป- สำหรับพืชอุตสาหกรรมและอาหารเกือบทั้งหมด - มันฝรั่ง ผัก ผลไม้และผลเบอร์รี่ ฝ้ายและลินิน ตัวชี้วัดผลผลิตเพิ่มขึ้น 1.5-2 เท่า

รังสีอัลตราไวโอเลต (UVR) ในการผลิตพืชผลเป็นส่วนที่มีการศึกษาน้อยที่สุดในช่วงสเปกตรัมของรังสีเชิงแสง เพื่อเพิ่มผลผลิตและคุณภาพของผลิตภัณฑ์เรือนกระจกจึงมีปริมาณสำรองที่ยังไม่แพร่หลาย แต่สามารถนำมาใช้ในการแก้ปัญหาหลักของการผลิตพืชดินที่ได้รับการคุ้มครอง UVI ใช้เพื่อการปรับปรุงพันธุ์และบำบัดเมล็ดก่อนหว่าน การประยุกต์นาโนเทคโนโลยีในการผลิตพืชเรือนกระจก

เนื่องจากอนุภาคนาโนมีขนาดเล็ก วัดเป็นนาโนเมตร จึงเจาะเข้าไปในเซลล์ของสัตว์และมนุษย์ได้ง่าย และเจาะเข้าไปในเซลล์พืชได้ยากขึ้นเล็กน้อยเนื่องจากมีผนังเซลล์ที่แข็งแรงและแข็ง นักวิจัยตั้งข้อสังเกตว่าเมล็ดพืชบางชนิดสามารถสะสมได้ โลหะหนักเช่นแบเรียมหรือตะกั่ว เป็นที่ทราบกันว่าอนุภาคขนาดนาโนบางชนิดจะทะลุชั้นเคลือบเมล็ดและส่งผลต่อการงอกของมันด้วย การใช้อนุภาคนาโนในการงอกของเมล็ด

การประยุกต์ใช้นาโนเทคโนโลยีในการจัดเก็บผักและผลไม้ ตัวอย่างของการใช้เทคโนโลยีนาโนในการจัดเก็บผักและผลไม้คือการฉายรังสีของพืชด้วยแสงที่สอดคล้องกัน แอปเปิ้ลสองสายพันธุ์ - Antonovka vulgaris และ Sinap ทางตอนเหนือ - ได้รับการบำบัดด้วยแสงกึ่งโมโนโครมที่มีความเชื่อมโยงกันสูงและต่ำ ได้รับรังสีที่มีความสอดคล้องกันสูงโดยมีเส้นสเปกตรัมน้อยกว่า 1 นาโนเมตรโดยใช้เลเซอร์ฮีเลียมนีออน

ข้อกำหนดเบื้องต้นทางทฤษฎีสำหรับการพัฒนาวิธีการทำให้ดินบริสุทธิ์จากสารประกอบไนเตรตโดยพิจารณาจากผลกระทบของพลังงาน UVR ต่อวัตถุทางชีวภาพ - พืชและดินสมควรได้รับความสนใจ ในการลดไนเตรตให้กลายเป็นไนโตรเจนในรูปแบบที่ดูดซึมได้อย่างสมบูรณ์ ต้องใช้นาโนเทคโนโลยีในการต่อสู้กับไนเตรตที่ 575.6 กิโลจูล/โมล

นาโนเทคโนโลยีในการผลิตอาหารสัตว์ สถาบันวิจัยเคิร์สต์แห่งการผลิตอุตสาหกรรมเกษตรได้แสดงให้เห็นว่าการบำบัดเมล็ดพันธุ์และพืชผลในช่วงการแตกกอด้วยพอลิเมอร์ไบโอไซด์ (BIOPAG) ช่วยเพิ่มผลผลิตของข้าวบาร์เลย์ในฤดูใบไม้ผลิ ข้าวสาลีในฤดูใบไม้ผลิ และถั่วลันเตา ทำให้สามารถลดต้นทุนอาหารสัตว์ได้ จึงช่วยแก้ปัญหาการพัฒนาพันธุ์โคนมและโคเนื้อได้

นักวิจัยจากศูนย์นาโนเทคโนโลยีลิตเทิลร็อคแห่งมหาวิทยาลัยอาร์คันซอ พบว่าการให้เมล็ดมะเขือเทศสัมผัสกับสารละลายธาตุอาหารที่มีท่อนาโนคาร์บอน จะทำให้เมล็ดมะเขือเทศงอกเร็วขึ้นและดีขึ้น นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าท่อนาโนคาร์บอนอาจเป็นการค้นพบสำหรับการเกษตรกรรมทั้งหมด และเป็นการเปิดศักราชของปุ๋ยชนิดใหม่

ดังนั้นในการผลิตพืชผล การใช้นาโนพรีพาเรชั่นเป็นปุ๋ยขนาดเล็กช่วยเพิ่มความต้านทานต่อสภาพอากาศที่ไม่เอื้ออำนวย และเพิ่มผลผลิตของอาหารและเกือบทั้งหมด พืชอุตสาหกรรม- ผลลัพธ์ที่เกิดขึ้นนี้เกิดขึ้นได้เนื่องจากการแทรกซึมขององค์ประกอบขนาดเล็กเข้าไปในพืชมากขึ้น เนื่องจากขนาดนาโนของอนุภาคและสถานะที่เป็นกลาง

นักนาโนเทคโนโลยีทำงานอย่างหนักเพื่อการพัฒนาการเกษตร นอกเหนือจากที่กล่าวมาข้างต้น นักพัฒนากำลังสร้างพืชและสิ่งมีชีวิต ปุ๋ย และสารประกอบประเภทใหม่ๆ นาโนเทคโนโลยีกำลังพัฒนาและเมื่อเวลาผ่านไปจะเปลี่ยนแปลงชีวิตของเราอย่างรุนแรง

ภาคเรียน "นาโนเทคโนโลยี"นี่ไม่ใช่ปีแรกที่ได้ยิน อย่างไรก็ตามไม่ใช่ทุกคนที่เข้าใจมัน ดังนั้นจึงเชื่อกันว่านี่คือศาสตร์แห่งอนาคตและนำไปใช้ในสาขาที่มีความเชี่ยวชาญสูง แต่นี้พูดอย่างอ่อนโยนไม่เป็นความจริงทั้งหมด ตัวอย่างเช่น มีการใช้นาโนเทคโนโลยีอย่างแข็งขันอยู่แล้ว ในการเกษตร.

เกษตรกรรมไม่สามารถทำได้หากไม่มีอุปกรณ์พิเศษและผลลัพธ์ของแรงงานชาวนาส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับการดำเนินงาน ดังนั้นจึงเป็นอุปกรณ์พิเศษที่กลายเป็นหนึ่งในตัวนำนาโนเทคโนโลยีตัวแรกในการเกษตร ดังนั้น ต้องขอบคุณการรักษาชิ้นส่วนด้วยอนุภาคนาโน อายุการใช้งานของส่วนประกอบและชุดประกอบจึงเพิ่มขึ้น 7-8 เท่า

ตัวอย่างเช่นใน ฟาร์มในภูมิภาค Omsk ส่วนที่เปราะบางที่สุดของรถเก็บเกี่ยวคืออุ้งเท้าแหลม จะถูกบำบัดด้วยอนุภาคนาโนทองคำ เป็นผลให้ทรัพยากรของพวกเขาเพิ่มขึ้นจาก 18 เป็น 120 เฮกตาร์ต่ออุ้งเท้า

นาโนเทคโนโลยีในการปลูกผัก

ผู้เชี่ยวชาญได้พิสูจน์แล้วว่า การประยุกต์นาโนพรีพาเรชั่นในการผลิตพืชผลช่วยให้มั่นใจได้ถึงความต้านทานที่เพิ่มขึ้นต่อสภาพอากาศที่ไม่เอื้ออำนวย นอกจากนี้ นาโนเทคโนโลยียังช่วยเพิ่มผลผลิตพืชผลอย่างมาก - สำหรับมันฝรั่ง ธัญพืช ผัก ผลไม้และผลเบอร์รี่ ฝ้ายและปอ 1.5-2 เท่า

เทคโนโลยีที่น่าสนใจได้รับการพัฒนาโดยมหาวิทยาลัยเกษตรกรรมเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก ปุ๋ยนาโนบรรจุอยู่ในไมโครแคปซูลของไขที่ละลายน้ำได้เล็กน้อย เป็นผลให้สารอาหารถูกปล่อยออกมาอย่างค่อยเป็นค่อยไปและสม่ำเสมอ สิ่งนี้ช่วยให้คุณไม่เพียงได้รับประโยชน์สูงสุดจากปุ๋ยเท่านั้น แต่ยังช่วยลดภาระสารเคมีบนดินให้เหลือน้อยที่สุดอีกด้วย

สถาบันการเกษตร Ryazan ดำเนินการวิจัยเกี่ยวกับการบำบัดเมล็ดพันธุ์ด้วยปุ๋ยนาโนที่ประกอบด้วยผงโลหะต่างๆ เป็นเวลา 10 ปี และพวกเขาก็ประสบความสำเร็จ การบำบัดเมล็ดพันธุ์ด้วยเหล็กโคบอลต์และทองแดงที่มีความเข้มข้น (เพียง 3-5 มก. ต่อพืชผล 1 เฮกตาร์) ให้ผลตอบแทนหลายเท่าด้วยผลผลิตที่เพิ่มขึ้น

นาโนเทคโนโลยีกำลังถูกนำไปใช้อย่างแข็งขันแล้ว ในการแปรรูปหลังการเก็บเกี่ยวทานตะวัน ยาสูบ และมันฝรั่ง เมื่อเก็บแอปเปิ้ลในสภาพแวดล้อมที่มีการควบคุม โดยเปิดโอโซนในอากาศ และเมื่อไม่นานมานี้ก็ทำได้สำเร็จมาก การค้นพบที่สำคัญในการศึกษาบทบาททางชีววิทยาของซิลิคอนต่อสิ่งมีชีวิต การใช้สารกระตุ้นทางชีวภาพออร์กาโนซิลิกอนในการปลูกพืชทำให้สามารถเพิ่มความต้านทานต่อความหนาวเย็น ความทนทานต่อความร้อนและความแห้งแล้ง ช่วยเอาชนะสถานการณ์สภาพอากาศที่ตึงเครียดได้อย่างปลอดภัย (น้ำค้างแข็งซ้ำ การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิอย่างกะทันหัน ฯลฯ) และเพิ่มฟังก์ชันการป้องกันของพืชจากโรค และศัตรูพืช

นาโนเทคโนโลยีในการเลี้ยงสัตว์

ปัจจุบันนาโนเทคโนโลยีแพร่หลายมากที่สุดในด้านการเกษตรค่ะ สัตวแพทยศาสตร์ การเลี้ยงปศุสัตว์และสัตว์ปีก- การใช้งานช่วยเพิ่มผลผลิต ปรับปรุงคุณภาพผลิตภัณฑ์ และสภาพความเป็นอยู่ของสัตว์

ตัวอย่างเช่น ที่ศูนย์ภูมิภาค Kaluga “นาโนเทคโนโลยีชีวภาพ” กำลังดำเนินการวิจัยเกี่ยวกับการใช้สารเติมแต่งพิเศษในอาหารสัตว์ องค์ประกอบที่พัฒนาโดยผู้เชี่ยวชาญไม่ละเมิดจีโนมของพันธุกรรมหรือจุลินทรีย์ของระบบทางเดินอาหาร ในทางตรงกันข้ามการดูดซึมอาหารและผลผลิตของสัตว์มีการปรับปรุง สารเติมแต่งนาโนพลัสมีคุณสมบัติในการฆ่าเชื้อแบคทีเรียสูง

นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียยังได้นำเทคโนโลยีที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมาใช้ในการอนุรักษ์อาหารหมักด้วยไฟฟ้า วิธีนี้ใช้แทนกรดอินทรีย์ราคาแพงซึ่งต้องมีมาตรการความปลอดภัยที่เข้มงวด นาโนเทคโนโลยีนี้เพิ่มความปลอดภัยของอาหารสัตว์ได้ถึง 95% ในการเลี้ยงปศุสัตว์และสัตว์ปีก สิ่งนี้ทำให้มั่นใจได้ว่าผลผลิตจะเพิ่มขึ้น 1.5-3 เท่า ความต้านทานต่อความเครียด และอัตราการตายลดลง 2 เท่า

เมื่อสร้างปากน้ำในห้องที่เก็บสัตว์และนก การใช้นาโนเทคโนโลยีทำให้สามารถเปลี่ยนระบบระบายอากาศและไอเสียที่ใช้พลังงานสูงด้วยระบบฟอกอากาศเคมีไฟฟ้าได้ อีกด้วย อุปกรณ์นาโนสามารถนำไปฝังในสัตว์ได้ สิ่งนี้ทำให้กระบวนการหลายอย่างเป็นอัตโนมัติและทำให้สามารถส่งข้อมูลที่จำเป็นแบบเรียลไทม์ได้

นาโนเทคโนโลยีในการแปรรูปสินค้าเกษตร

ปัจจุบันมีการใช้กันอย่างแพร่หลาย เทคโนโลยีการกรองเมมเบรน- การใช้เมมเบรนที่ทำจากวัสดุนาโนช่วยให้น้ำ น้ำผลไม้ นม และของเหลวอื่นๆ มีความบริสุทธิ์สูง

นาโนเทคโนโลยีไฟฟ้าสำหรับการอบแห้งเมล็ดพืชแบบผสมผสานได้ถูกสร้างขึ้น แรงดันความชื้นส่วนเกินจะถูกสร้างขึ้นในเมล็ดพืชที่ได้รับความร้อนที่อุณหภูมิต่ำกว่าจุดเดือดของน้ำ เป็นผลให้การกรองถ่ายโอนความชื้นจากเมล็ดพืชไปยังพื้นผิวในสถานะหยดของเหลวจะถูกเร่ง ความชื้นถูกระเหยออกจากพื้นผิวด้วยอากาศร้อน การใช้พลังงานสำหรับการอบแห้งเมล็ดพืชลดลง 1.3 เท่าหรือมากกว่าเมื่อเทียบกับการอบแห้งแบบพาความร้อนแบบดั้งเดิม ความเสียหายต่อเมล็ดลดลงมากถึง 6% คุณภาพการหว่านได้รับการปรับปรุง 5% สำหรับการอบแห้งที่อุณหภูมิต่ำและการฆ่าเชื้อเมล็ดพืช มีการใช้โอโซนเพิ่มเติม ซึ่งช่วยลดจำนวนแบคทีเรียได้ 24 เท่า และลดการใช้พลังงานลง 1.5 เท่า

แอปพลิเคชั่นที่มีแนวโน้ม นาโนเทคโนโลยีและในอุตสาหกรรมการอบ- ปัจจุบันแป้งประมาณ 60% ทำจากธัญพืชคุณภาพต่ำ สิ่งนี้สะท้อนให้เห็นโดยธรรมชาติในพารามิเตอร์ทางจุลชีววิทยาของขนมปัง นักวิทยาศาสตร์จากไซบีเรียสามารถสร้างนาโนคอมโพสิตได้ การแนะนำสูตรเล็กน้อย ผลิตภัณฑ์เบเกอรี่ทำให้มีประโยชน์ต่อผู้บริโภคมากขึ้น

สถาบันการเกษตรแห่งรัฐ Smolensk

ภาควิชาพืชไร่และนิเวศวิทยา.

เชิงนามธรรม

ในหัวข้อ: ทิศทางหลักในการใช้นาโนเทคโนโลยีในการผลิตพืชผล

จบโดยนักศึกษาชั้นปีที่ 1

คณะวิศวกรรมศาสตร์และเทคโนโลยี

โมโรซอฟ อเล็กเซย์.

ตรวจสอบโดย: วยูกิน เอส.เอ็ม.

สโมเลนสค์ 2012

การประยุกต์นาโนเทคโนโลยีในการผลิตพืชผล

ในรัสเซียมีการจัดตั้ง บริษัท ของรัฐ "Rosnanotech" และได้มีการพัฒนา "โครงการเพื่อการพัฒนาอุตสาหกรรมนาโนในสหพันธรัฐรัสเซียจนถึงปี 2558" โปรแกรมจะดำเนินการใน 2 ระยะ: ระยะแรกได้รับการออกแบบสำหรับปี 2550-2553 ระยะที่สองสำหรับปี 2553-2558 ค่าใช้จ่ายรวมในการดำเนินโปรแกรมจะอยู่ที่ 138 พันล้านรูเบิล

ในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2549 ประธานาธิบดีแห่งสหพันธรัฐรัสเซียได้อนุมัติทิศทางที่มีลำดับความสำคัญสำหรับการพัฒนาวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี และวิศวกรรมศาสตร์ และรายการเทคโนโลยีที่สำคัญ รวมถึงนาโนเทคโนโลยีและวัสดุนาโน สำหรับการพัฒนานาโนเทคโนโลยีในรัสเซีย ความกังวลของอุตสาหกรรมนาโน และ 16 ศูนย์ภูมิภาคนาโนเทคโนโลยีใน Nizhny Novgorod, Saratov, Ivanovo, Astrakhan, ภูมิภาค Kaluga, Petrozavodsk, ภูมิภาค Krasnodar และหน่วยงานอื่น ๆ ของสหพันธรัฐรัสเซีย ในภาคเกษตรกรรม มีการศึกษาเกี่ยวกับการใช้นาโนเทคโนโลยีไฟฟ้าจำนวนมากที่สุด การวิจัยดังกล่าวกำลังดำเนินการที่มหาวิทยาลัยเกษตรกรรมแห่งรัฐมอสโกซึ่งตั้งชื่อตาม V. P. Goryachkina, VIESKh, Michurinsk State Agricultural Academy, AChGAU, GOSNITI และองค์กรและมหาวิทยาลัยทางวิทยาศาสตร์อื่น ๆ

นาโนเทคโนโลยีในการเกษตรเกี่ยวข้องกับการใช้ยาเพื่อปกป้องพืช รุ่นใหม่ล่าสุดซึ่งมีลักษณะพิเศษคือการแทรกซึมของสารออกฤทธิ์เข้าไปในใบ ลำต้น และรากได้สูงสุด เนื่องจากมีขนาดเล็กผิดปกติ โครงการต่างๆ กำลังได้รับการพัฒนาโดยใช้วัสดุนาโนเพื่อการจัดส่งยาฆ่าแมลงไปยังเป้าหมายทางชีวภาพและสารอาหารไปยังพืชที่แม่นยำและปลอดภัยยิ่งขึ้น โครงการเหล่านี้ใช้เทคโนโลยีต่อไปนี้: กระบวนการขนส่ง พื้นผิวที่เลือกสรรทางชีวภาพ การแยกทางชีวภาพ และระบบไมโครไฟฟ้าเครื่องกล การประมวลผลนาโนไบโอ วิศวกรรมชีวภาพกรดนิวคลีอิก การกำหนดเป้าหมายของสาร ขนาดอนุภาคของสารเหล่านี้มีขนาดเล็กกว่าไมครอน (10 -9) หลายสิบหรือหลายร้อยเท่า การใช้ทำให้สามารถบรรลุผลที่ยิ่งใหญ่กว่ามากโดยใช้ยาในปริมาณที่น้อยที่สุดและประหยัดเงิน

การใช้นาโนเทคโนโลยีในการปลูกพืชได้เชื่อมโยงชีววิทยาระดับโมเลกุลและเซลล์ด้วยความช่วยเหลือของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าภายนอกและสนามชีวภาพของเซลล์ที่มีชีวิตในกระบวนการนาโนทั่วไป ซึ่งจะนำไปสู่การแนะนำสู่การปฏิบัติที่ซับซ้อนของอุตสาหกรรมเกษตรของเทคโนโลยีใหม่ที่เป็นพื้นฐานสำหรับ การผลิตวัตถุดิบทางการเกษตร วัสดุ อาหาร และอาหารสัตว์

ในองค์กรวิทยาศาสตร์การเกษตรของรัสเซีย รวมถึงมหาวิทยาลัยวิศวกรรมเกษตรแห่งรัฐมอสโกซึ่งตั้งชื่อตาม V. P. Goryachkina (MSAU) ได้รับผลลัพธ์ของการใช้นาโนเทคโนโลยีไฟฟ้าในการผลิตผลิตภัณฑ์พืชผล

การประยุกต์เทคโนโลยีนาโนไฟฟ้าในการผลิตพืชธัญพืช

อนุภาคนาโนเหล็กที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพสามารถช่วยเพิ่มผลผลิตของพืชเมล็ดพืชบางชนิดได้ 10 ถึง 40%

นาโนเทคโนโลยีใหม่สำหรับการบำบัดเมล็ดก่อนหยอดเมล็ดด้วยไมโครเวฟและการฆ่าเชื้อได้ถูกนำมาใช้เป็นทางเลือกแทนวิธีการทางเคมี สำหรับการฆ่าเชื้อเมล็ดพืชและเมล็ดพืช จะใช้โหมดการบำบัดด้วยคลื่นไมโครเวฟแบบพัลซิ่ง ซึ่งเนื่องจาก EMF ความเข้มสูงเป็นพิเศษในพัลส์ ทำให้มั่นใจได้ว่าศัตรูพืชและแมลงจะตายได้ เป็นที่ยอมรับกันว่าการฆ่าเชื้อด้วยไมโครเวฟได้ผล 100% ต้องใช้ปริมาณไม่เกิน 75 MJ ต่อเมล็ดพืช 1 ตัน

เทคโนโลยีนาโนไฟฟ้าแบบใหม่ของการอบแห้งเมล็ดพืชแบบผสมผสานจะดำเนินการแบบเป็นรอบ: การให้ความร้อนแก่เมล็ดพืชแบบพาความร้อนไปที่ 50°C จากนั้นจึงบำบัดเมล็ดด้วยไมโครเวฟในระยะสั้น ในระหว่างนั้นแรงดันความชื้นส่วนเกินจะถูกสร้างขึ้นในเมล็ดพืชที่ได้รับความร้อนที่อุณหภูมิต่ำกว่าจุดเดือด ของน้ำ เป็นผลให้การกรองถ่ายโอนความชื้นจากเมล็ดพืชไปยังพื้นผิวในสถานะหยดของเหลวจะถูกเร่ง ความชื้นจะถูกกำจัดออกจากพื้นผิวด้วยสารหล่อเย็นด้วยอากาศร้อน การใช้พลังงานจำเพาะสำหรับการอบแห้งเมล็ดพืชเมื่อเปรียบเทียบกับการอบแห้งแบบพาความร้อนแบบดั้งเดิมจะลดลง 1.3 เท่าหรือมากกว่านั้น ความเสียหายระดับไมโครต่อเมล็ดลดลงถึง 6% และคุณภาพการหว่านได้รับการปรับปรุง 5% นอกจากนี้ ยังมีการใช้โอโซนในการอบแห้งและฆ่าเชื้อเมล็ดพืชที่อุณหภูมิต่ำ ซึ่งเพิ่มประสิทธิภาพในการฆ่าเชื้อ 24 เท่า และลดการใช้พลังงาน 1.5 เท่า

เทคโนโลยีนาโนไฟฟ้าของไมโครไนเซชันของเมล็ดพืชด้วยไมโครเวฟนั้นขึ้นอยู่กับผลของเดกซ์ทริไนเซชันของเมล็ดแป้ง - การสลายโพลีแซ็กคาไรด์ของแป้งและการแปลงเป็นสารอาหารที่ย่อยได้ ระดับของเดกซ์ทริไนซ์เพิ่มขึ้นจาก 12% เป็น 80% ปริมาณพลังงานของอาหารจะเพิ่มขึ้นสองเท่าจาก 7.7 เป็น 15.7 MJ/กก. เมื่อเทียบกับ IR micronization ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในต่างประเทศ ต้นทุนพลังงานจำเพาะจะลดลงมากกว่า 2 เท่าจาก 250,300 เป็น 130,150 kWh ต่อเมล็ดข้าว 1 ตัน

จากการทดสอบการยอมรับของรัฐตัวบ่งชี้ทางสัตวเทคนิคของลูกสุกรขุนที่มีส่วนผสมของข้าวบาร์เลย์ที่มีไมโครเวฟเป็นไมครอนเพิ่มขึ้นในการเพิ่มน้ำหนักเฉลี่ยต่อวัน 36% และมากกว่าหนึ่งเดือน - 2 ครั้ง

ตามที่ผู้เชี่ยวชาญด้านเคมีเกษตรระบุว่าผลผลิตพืชผลทางการเกษตรทั้งหมดมากถึงห้าสิบเปอร์เซ็นต์ขึ้นอยู่กับประสิทธิผลของการปกป้องพืช นาโนอิมัลชันได้รับการออกแบบมาเพื่อใช้ในการเพาะปลูกพืชหลายชนิด รวมถึงธัญพืชและหัวบีท ผู้เชี่ยวชาญนำเสนอการพัฒนาล่าสุดหลายประการ ตัวอย่างเช่น การบำบัดก่อนหว่านด้วยไมโครอิมัลชัน Tebu 60 และ Scarlett ซึ่งแสดงให้เห็นประสิทธิภาพสูงเมื่อนำไปใช้กับพื้นที่ 700 เฮกตาร์ของฐานของ Shchelkovo Agrokhim ยาเหล่านี้ไม่ได้แยกออกจากกันภายใต้อิทธิพลของความร้อนและแสง วิธีการแก้ปัญหาการทำงานที่เตรียมไว้สามารถเก็บไว้ได้ไม่ใช่เป็นชั่วโมงหรือเป็นวัน แต่สามารถเก็บไว้ได้นานหลายปีในขณะที่ยังคงใช้งานอยู่ แต่สิ่งที่สำคัญที่สุดคือผลิตภัณฑ์นาโนต่างจากยาฆ่าแมลงแบบดั้งเดิมตรงที่ทำให้พื้นผิวของพืชเปียกอย่างสมบูรณ์ ถูกพืชดูดซึมได้อย่างสมบูรณ์ และไม่ถูกชะล้างโดยฝน

ผู้ผลิตไม่ได้ซ่อนความจริงที่ว่านาโนอิมัลชันไม่ถูก แต่สุดท้ายแล้วพวกเขาก็ให้ผลที่ดีกว่ามาก ตัวอย่างเช่น การรักษาข้าวสาลีฤดูหนาวด้วยยา "Titul Duo, KRR" ซึ่งไม่มีอะนาล็อก สามารถให้ผลกำไรได้มากถึง 400% และผลผลิตเพิ่มเติมสูงถึง 17 เซ็นต์ต่อเฮกตาร์ แต่แม้แต่วิสาหกิจทางการเกษตรที่ยากจนก็สามารถใช้ประโยชน์จากผลิตภัณฑ์นาโนเทคโนโลยีได้แล้ว ต้องขอบคุณสินเชื่อสินค้าโภคภัณฑ์จากผู้ผลิต