امید به رهایی شالیزارها از آفات قارچی
مهم‌ترین گام در فهم یک علم، تعریف آن علم است. بنابراین، در تعریف فناوری نانو باید گفت که این دانش از همگرایی علوم فیزیک، شیمی و زیست‌شناسی به‌وجود آمده است.
حذف کاتالیزگرهای اسیدی خطرناک
این فناوری برای دانشمندان توانایی کار در سطح اتم و ایجاد ساختارهایی که نظم مولکولی کاملا جدیدی دارند را فراهم می‌آورد و در نهایت، منجر به خواص جدیدی می‌شود. ماده اصلاح‌شده در مقیاس نانو، خصوصیات جدید و مفیدی را دارا است که پیش‌تر در آن مشاهده نمی‌شد و و دانشمندان با دسترسی به این ذرات می‌توانند در واکنش مواد تغییر ایجاد کنند. امروزه ذرات عناصر در مقیاس نانو در کنار فواید متنوع، قادر به تشخیص و ردیابی آلاینده‌ها در محیط‌زیست هستند و همین امر کمک شایانی به شناسایی و کاهش آلودگی‌های محیط‌زیست می‌کند. برای مثال، دستاوردهای علمی حاکی از آن است که نانوذرات قابلیت پالایندگی در آب را دارند و می‌توانند به‌عنوان فیلترهای نازک استفاده شوند تا آلاینده‌ها و مواد آلی را از آب حذف کنند. همچنین، از نانوذرات می‌توان برای جذب و حذف فلزات سنگین از آب‌وهوا استفاده کرد. در واقع، توان جذب و حذف آلودگی‌ها مانند ذرات ریز، گازهای ناخواسته و آلاینده‌های شیمیایی دارند. این فناوری می‌تواند به بهبود کیفیت هوا و کاهش اثرات سوء بر سلامت انسان کمک کند. گفتنی است، یکی دیگر از کاربردهای مهم نانوذرات، کمک به بهبود رشد و عملکرد گیاهان، کاهش استفاده از سموم شیمیایی در کشاورزی و بهبود کارآیی محصولات کشاورزی است که صمت در گزارش پیش‌رو به شرح جدیدترین دستاوردهای دانشمندان ایرانی درباره کاربرد نانوذرات در حفاظت از محیط‌زیست و کشاورزی پرداخته است.
راهکار نانو برای حل آفات کشاورزی
برنج از مهم‌ترین گیاهان زراعی دنیا است که در تامین غذای مردم و امنیت غذایی کشور نقش اساسی دارد. متاسفانه تنش‌های زیستی گوناگون زنده و غیرزنده، میزان رشد این گیاه را تحت‌تاثیر قرار داده‌اند و به‌عنوان عامل تهدیدکننده در رشد این گیاه به‌شمار می‌روند. گفتنی است، بیماری بلاست برنج که توسط قارچی با نام علمی «Magnaprthe oryzae» ایجاد می‌شود، از مهم‌ترین و مخرب‌ترین بیماری‌های قارچی در طول دوره رشد این گیاه است که تاثیر منفی قابل‌توجهی روی تولید برنج در جهان دارد. از طرفی هم، آلودگی‌های زیست‌محیطی ناشی از مصرف بی‌رویه سموم شیمیایی برای کنترل بیماری و از بین بردن نژادهای مقاوم به قارچ‌کش‌ها روزبه‌روز در حال افزایش است که در نهایت منجر به کاهش طول عمر مفید بسیاری از آفت‌کش‌ها و قارچ‌کش‌ها می‌شود.
محققان نشان دادند که با استفاده از نانوذرات می‌توان میزان مصرف علف‌کش‌ها و آفت‌کش‌ها را در زمین‌های کشاورزی کشت برنج کاهش داد و با این کار هم هزینه کشاورز کاهش می‌یابد و هم اثرات منفی زیست‌محیطی این مواد شیمیایی به‌حداقل می‌رسد. در این رابطه، پژوهشی با عنوان «بررسی کارآیی نانو نقره بیولوژیک برای تولید نشای سالم در خزانه برنج به‌منظور کنترل بیماری بلاست» با حمایت بنیاد علم ایران به‌عنوان یک راهکار سالم و جدید برای کاهش شدت بیماری و به‌طبع افزایش کمی و کیفی محصول است. سمیه نظری، پژوهشگر اصلی این پژوهش در گفت‌وگو با صمت گفت: بیماری بلاست شیوع بالایی در زمین‌های شالی دارد و در صورت پیشرفت، موجب از بین رفتن حجم زیادی از محصولات شالیکاران می‌شود. شاید در برخی از سال‌ها به‌دلیل نامساعد بودن آب‌وهوا برای قارچ‌ها این بیماری شیوع پیدا نکند، اما همواره به‌عنوان یک دغدغه مهم شناخته می‌شود. نشانه اصلی شیوع این قارچ‌ها در شالیزارها لکه‌های تیره‌ای است که روی گیاه پدیدار می‌شوند که در این شرایط معمولا کشاورزان از قارچ‌کش استفاده می‌کنند.
نظری گفت: خاصیت این قارچ و بیماری آن، این است که به‌شدت می‌تواند تغییر ماهیت بدهد و خود را با شرایط وفق دهد و حتی با تولید بذرهای مقاوم به این قارچ‌ها، پس از مدتی دوباره رشد می‌کنند و در نهایت، موجب شیوع بیماری بلاست می‌شوند. در واقع، از آنجایی که این نوع قارچ‌ها تنوع‌پذیری بالایی دارند، گیاهان مقاوم به این قارچ هم ممکن است بعد از مدت‌ها مقاومت خود را از دست بدهند. به‌همین‌دلیل، برای از بین بردن آنها نیازمند فناوری‌های جدید برای ایجاد آفت‌هایی هستیم که به خاک و محیط‌زیست آسیب کمتری می‌رسانند.
وی بااشاره به آسیب‌های زیست‌محیطی استفاده از قارچ‌کش‌ها در محیط‌زیست گفت: معمولا از قارچ‌کش‌هایی استفاده می‌کنند که هم برای سلامت کشاورزان مضر است و هم سلامت خاک را به خطر می‌اندازد، هرچند قارچ‌کش‌های جدید، دارای خاصیت بیولوژیکی مفیدتری هستند، اما همچنان معایب و آثار زیست‌محیطی زیادی دارند. بنابراین، نیازمند به محصولی هستیم که یا جایگزین شود یا تکمیل‌کننده آن باشد و مخاطرات محیط‌زیستی کمتری داشته باشد. به‌گفته این پژوهشگر، باتوجه به کاربردهای نانو در علم پزشکی تلاش کردیم در دنیای گیاه‌پزشکی هم از این فناوری استفاده کنیم، تا بتوانیم محصولات سالم‌تری را از زمین برداشت کنیم. روش سنتز برای تولید این نانو ذره نقره که داخل آن از قارچ هم استفاده شده، از پیچیدگی کمتری برخوردار است و هزینه کمتری را می‌طلبد.به‌گفته این پژوهشگر، در نهایت پس از تولید ۵ نوع نانو ذره با این نوع قارچ و با غلظت‌های مختلف، آزمایش‌ها در محیط آزمایشگاهی و ایزوله به‌خوبی واکنش نشان داد و موجب از بین رفتن ۱۰۰ درصدی این نوع از قارچ‌ها شد، اما در نهایت خروجی باید در مزرعه خودش را نشان دهد و در حال انجام آزمایش‌هایی در محیط گلخانه و مزرعه نیز هستیم.
کاهش آثار زیست‌محیطی تولید دارو
در میان انواع ترکیبات دارویی و دامپزشکی، رنگدانه‌ها و افزودنی‌ها سهم عمده‌ای در ساختار آن دارند، چراکه بسیاری از داروها و ترکیبات هتروسیکل نوعی ترکیب شیمیایی حلقوی از منابع‌طبیعی استخراج نمی‌شوند، بلکه سنتز می‌شوند و بعد به مرحله تولید می‌رسند. پژوهشگران توانستند با سنتز این نوع ترکیبات هتروسیکل دارویی و با استفاده از نانوفوتوکاتالیزگرها آسیب‌های زیست‌محیطی را به حداقل برسانند. فوتوکاتالیست ماده‌ای است که با جذب فوتون از نور فعال می‌شود و به واکنش‌ها سرعت می‌بخشد. فتوکاتالیست‌ها قادرند واکنش‌های فتوکاتالیستی را در دمای معمولی و زمانی که در معرض نور قرار می‌گیرند، انجام دهند و مطابق با اصول شیمیایی دوستدار محیط‌زیست، در مصرف انرژی صرفه‌جویی کنند.«تهیه نانو فوتوکاتالیزگرهای زیست سازگار برپایه پلیمرهای کربوهیدراتی دوستدار محیط‌زیست» عنوان پژوهشی با حمایت بنیاد علم ایران است که به ارزش زیست‌محیطی نانوفوتوکاتالیزگرها در تولید دارو پرداخته است. گفتنی است، این پژوهش به همت منصوره دارایی، محمود تاج‌بخش و گلناز رحیم‌زاده انجام شده است.
منصوره دارایی که راهنمایی این طرح را برعهده داشته است، در گفت‌وگو با صمت گفت: در سال‌های اخیر به دلایل زیست‌محیطی و اقتصادی، استفاده از کاتالیزگرهای ناهمگن و تجدیدپذیر اهمیت زیادی در سنتز ترکیبات شیمیایی پیدا کرده است. کاتالیزگرهای ناهمگن گونه‌ای از کاتالیز است که در آن فاز کاتالیزور متفاوت از فاز واکنشگر یا محصولات است. بر همین اساس، طراحی و ساخت نانوکاتالیزگرهای هتروژن برپایه نانوذرات فلزی که جایگزین مناسبی برای بیشتر کاتالیزگرهای قدیمی هستند، اهمیت زیادی دارد.
وی افزود: تاکنون مطالعات زیادی درباره موضوع استفاده از کاتالیزگرهای جامد در مقیاس نانو به‌عنوان کاتالیزگرهای هتروژن پایدار و موثر در سنتزهای آلی شده است و ما هم در پژوهش اخیرمان به این نتیجه رسیده‌ایم که این کاتالیزگرها با کمترین ضایعات تولید شوند و البته گزینش‌پذیری مناسبی هم دارند.
این محقق و پژوهشگر در ادامه بیان کرد: می‌توان گفت که این دسته از ترکیبات حتی در مقیاس بزرگ و غیرنانویی هم بازیافت شده و قابل استفاده مجدد نیز هستند. بنابراین، می‌توانند جایگزین مناسبی برای کاتالیزگرهای اسیدی خطرناک متداول به شمار بیایند.
وی افزود: درحال‌حاضر متاسفانه بیشتر پلیمرهای مورداستفاده، ترکیباتی صنعتی و گران‌قیمت هستند. به‌همین‌دلیل، استفاده از ترکیبات بیوسازگار می‌تواند علاوه بر تامین اهداف کاتالیزگرهای هتروژن، مطابق با شیمی‌سبز و دوستدار محیط‌زیست باشد.
دارایی در ادامه تصریح کرد: انجام این طرح، موجب تهیه برخی ترکیبات هتروسیکل دارویی با روشی نوین و بازده بالا شده است که آثار زیست‌محیطی کمتری دارند.
وی خاطرنشان کرد: تهیه مواد اولیه برای انجام این طرح یکی از بزرگ‌ترین چالش‌هایی بود که ما با آن سروکار داشتیم. علاوه بر این، شرکت‌هایی که این مواد را به‌فروش می‌رسانند، خریدار را ملزم به خرید به‌صورت یک پک کامل می‌کنند که هزینه را افزایش می‌دهد، حال آنکه در این تحقیقات، ضرورتی به تهیه پک کامل مواد اولیه نبود. همچنین، خرابی و دچار مشکل شدن تجهیزات آزمایشگاهی هم به افزایش زمان تحقیق دامن زد. باوجود همه این چالش‌ها، نتایج تحقیق در قالب مقاله هم به چاپ رسید.
شرحی از یک دستاورد ایرانی
گوگرد موجود در مشتقات نفتی، پس از احتراق، تبدیل به ترکیبات SOx و ذرات کوچک سولفاته می‌شود که برای سلامت عمومی فوق‌العاده خطرناک است. علاوه بر این، گوگرد موجود در نفت، اغلب موجب مسموم شدن کاتالیست‌های پالایشگاهی و خوردگی موتورهای احتراق داخلی می‌شود. بنابراین، تولید سوخت پاک عاری از گوگرد در دهه‌های اخیر به یک موضوع مهم زیست‌محیطی و فناوری تبدیل شده است و آژانس حمایت از محیط‌زیست و قوانین محیط‌زیستی در بسیاری از کشورها، تولید و استفاده از سوخت‌هایی با مقدار ترکیبات گوگردی ناچیز را ضروری می‌دانند. بنابراین، تولید سوخت پاک عاری از گوگرد در دهه‌های اخیر به یک موضوع مهم زیست‌محیطی و فناوری تبدیل شده است و آژانس حمایت از محیط‌زیست و قوانین محیط‌زیستی در بسیاری از کشورها، تولید و استفاده از سوخت‌هایی با مقدار ترکیبات گوگردی ناچیز را ضروری می‌دانند. در این شرایط یک شرکت دانش‌بنیان توانسته ضمن دستیابی به دانش فنی لازم، اقدام به تولید نانوکاتالیست گوگردزدایی از گازوئیل کند. این شرکت یکی از نخستین تولیدکنندگان رآکتور پلاسما فوتوکاتالیست با عملکرد بالا در ایران است.
سخن پایانی
در سال‌های اخیر، پیشرفت‌های سریع علوم و فنون به‌ویژه در زمینه نانوتکنولوژی، تحولاتی بزرگ را در زمینه‌های پزشکی، کشاورزی، صنعت، محیط‌زیست و علوم پایه زیستی در پی داشته است. به‌طورخلاصه، نانوذرات در حوزه محیط‌زیست می‌توانند در بهبود کیفیت آب‌وهوا، کاهش آلودگی‌ها، استفاده بهینه از منابع‌طبیعی و بهبود فرآیندهای مدیریت محیط‌زیست کمک کنند. این مواد قادر به اندازه‌گیری و مانیتورینگ پارامترهای مختلف محیط‌زیست مانند دما، رطوبت، آلاینده‌ها و... هستند. این فناوری می‌تواند به کنترل و مدیریت بهتر منابع‌طبیعی کمک کند. به‌گفته پژوهشگران، اما جنبه دیگر این توانمندی، خطرات احتمالی مرتبط با استفاده از محصولات فناوری نانو است که در صورت رعایت نکردن قوانین و مقررات خاص ایجاد می‌شود. بنابراین، ضمن تاکید بر اهمیت فناوری نانو، لازم است آیین‌نامه‌هایی برای انجام ایمن و سالم استفاده از محصولات نانو تهیه و تدوین شود تا براساس آن، بتوان کنترل و نظارت بر کلیه فعالیت‌های نانوتکنولوژی را اعمال کرد. در واقع، دولت‌ها موظف هستند که علاوه بر تدوین استراتژی ملی و تصویب چارچوب سازمانی برای نانوتکنولوژی، شرایط قانونی تحقیق و توسعه را مشخص کنند. از این‌رو پیشنهاد می‌شود یکی از این زیرساخت‌های قانونی، قانون ایمنی نانو (nanosafety) باشد. / روزنامه صمت
ارسال نظر