عندي فكرة

الباحث محمود عبدالله: وداعا للأسمدة الكيماوية.. وأهلا بالنانو تكنولوجي

محمود عبدالله وسط بعض المحاصيل التى تم زراعتها بأستخدام النانو تكنولوجى
الحصول علي أعلي إنتاجية للمحاصيل دون استخدام أي أسمدة
اتجه العالم في السنوات الأخيرة إلي استخدام التقنيات الحديثة في مجال الزراعة خاصة إنتاج الأسمدة الذكية، التي تتميز بانخفاض أسعارها، وسهولة رشها، إلي جانب أثرها الصحي الآمن علي النبات والإنسان والتربة مقارنة بالأسمدة الكيماوية المتداولة حاليا. ومن أحدث التقنيات المستخدمة في مجال إنتاج الأسمدة ما يعرف بالنانو تكنولوجي الذي أثبت فعالية كبيرة في تحسين الإنتاجية وتوفير عوامل السلامة والأمان.. الباحث وطالب الدراسات العليا محمود عبد الله اجري العديد من الأبحاث في هذا المجال.. التقيناه للحديث عن أبحاثه ودراساته فكان هذا الحوار..
في البداية حدثنا عن فكرة أبحاثك ولماذا اخترت مجال الأسمدة بالتحديد؟
شغلني دائما الثورة في العالم ضد استخدامات السماد الكيماوي بكميات كبيرة لما له من أضرار جسيمة علي صحة الإنسان والحيوان والبيئة وعقب تخرجي من كلية الزراعة بدأت بإجراء العديد من الدراسات والأبحاث للوصول إلي حلول آمنة لزيادة وجودة المحاصيل الزراعية واخترت موضوع رسالة الماجستير عن «استخدام النانو تكنولوجي وأشعة الليزر كبديل للأسمدة الكيماوية « وبعد عمل وبحث مستمر لمدة 3 سنوات حصلت علي درجة الماجستير ولقد تم نشر البحث في العديد من الدوريات العلمية المحلية والدولية. ولقد أجريت العديد من التجارب والأبحاث علي النانو تكنولوجي فقط ثم علي أشعة الليزر فقط ثم الاثنين معا وهنا اكتشفت أن استخدم التقنيتين معا يعطي اعلي كفاءة في المحاصيل الزراعية ولهذا مستمر في أبحاثي حتي الآن في هذا المجال.
ما الهدف من استخدام تقنية النانو تكنولوجي في مجال الزراعة وما آلية عملها؟
الهدف هو تقليل استخدام الأسمدة الكيماوية ذات التكلفة العالية والاضرار الصحية، واستخدام الليزر تكنيك والنانو تكنولوجي في الوصول إلي أعلي إنتاجية دون استخدام الأسمدة.
وآلية عملها أنه في حالة تحويل المركب من الصورة العادية (الكبيرة) إلي صورة النانو (متناهية الصغر) فإن الخواص الكيميائية والفيزيائية تتغير وبالتالي تزداد مساحة سطح التفاعل فيزداد نشاط التفاعل لهذا المركب مما يزيد القدرة علي الامتصاص ويوفر استخدام كميات كبيرة من هذا المركب في الحالة العادية وبالتالي يمكن الحصول علي إنتاجية أعلي من المحاصيل الزراعية بدون استخدام الأسمدة الكيماوية.
الغذاء الآمن
نود إلقاء الضوء علي التطبيقات التي تدخل فيها تقنية النانو تكنولوجي في مجال الزراعة؟
تقنية النانو لها القدرة علي تثوير القدرات الزراعية والغذائية بأدوات جديدة للكشف السريع علي الأمراض، والمعالجة الجزيئية للأمراض، ومعالجة قدرات النبات علي امتصاص الأغذية وغيرها. كما أن تقنيات النانو لها القدرة علي تغيير الصناعات الغذائية برمتها فهي تعمل علي تغيير الطريقة التي تنتج، وتغلف، وتنقل وتستهلك بها الأغذية ومن أهم هذه الاستخدامات: الزراعة الدقيقة و(Precision Farming ) الغرض من الزراعة الدقيقة هو زيادة المخرجات (غلة المحاصيل) وتقليل المدخلات (الأسمدة والمبيدات الحشرية والنباتية) من خلال مراقبة المتغيرات المناخية واتخاذ بعض الإجراءات المستهدفة وتستخدم فيها أجهزة الإحساس والمراقبة النانونية حيث توزع في الحقول الزراعية وتراقب حالات التربة، والأسمدة، والكيماويات، والآفات، والملوثات واستخدام المياه وتقيس حالة المناخ.
وكيف يمكن الاستفادة من تقنية النانو في تحسين استفادة الجسم من الغذاء؟
تقنية النانو لها تأثيرات كبيرة علي تطوير الغذاء الوظيفي والتفاعلي الذي يستجيب لاحتياجات الجسم ويستطيع أن يوصل التغذية بشكل أكثر كفاءة. مجموعات بحث كثيرة تشتغل لتطوير طعام وقت الحاجة، الذي يبقي نائمًا في الجسم ويوصل التغذية عند الحاجة لها، وتطوير كبسولات نانونية موجودة في الغذاء لتوصيل التغذية وكذلك إضافة نوع من الجسيمات النانونية للطعام الحالي لزيادة امتصاص المغذيات، بعض الشركات تدرس توصيل المغذيات في شكل جسيمات نانونية إلي الخلايا مباشرة وأخري تدرس الأغذية الذكية التي تطلق المغذيات للاستجابة لأوجه القصور المكتشفة من أجهزة الإحساس النانونية. كل هذه التطورات تسعي للحصول علي كثير من المزايا مثل زيادة الطاقة، تحسين وظائف الإدراك، التمتع بمناعة أفضل، وإطالة العمر.
تأثير الليزر
وماذا عن استخدام أشعة الليزر في مجال الأبحاث الزراعية؟
أشعة الليزر استخدمت قديماً وحتي الآن في تسوية الأرض لاعدادها للزراعة. وقد وجد من الأبحاث أن لها تأثيرا علي الخلية النباتية. حيث يختلف تأثير الليزر باختلاف الجرعة المستخدمة، وزمن التعريض، ونوعية الليزر ونوعية النسيج النباتي المستخدم (بذور- شتلة- أنسجة نباتية). فوجد أن الضوء الأحمر له علاقة بحثّ أو تنبيه أو تنشيط الأنزيمات الخاصة بتكوين GA3 الذي يؤثر بدوره في نمو واستطالة الخلايا وتكوين الجذور. أما الضوء الأزرق فيشجع أو ينبه إنزيمات تخليق هرمون السيتوكنين الذي يؤثر بدوره في الأنسجة النباتية وفي انقسام الخلايا. كما أن شعاع الليزر يمكن أن يؤثر علي العديد من الوظائف النباتية مثل تنشيط أو تثبيط أو تدمير الأحماض النووية بواسطة الفوتونات الضوئية الخارجة من شعاع الليزر Photo Destruction of Nucleic Acid. وقد يحدث ضررا في النظام الأيضي أو الحيوي Metabolic System بإحداث تدمير لهرمون Auxin داخل النبات بالامتصاص المباشر للأشعة، وقد يحدث زيادة في تخليق مركبات معينة مثل تخليق البروتين عند التعرض للأشعة الحمراء مثلاً أو تحفيز مركبات معينة نتيجة لتحرير الإشعاع للجبريلين من بعض الروابط.
وفي أي مراحل عملية الزراعة يتم استخدام أشعة الليزر؟
يتم استخدامه أثناء عملية تعقيم داخل معمل زراعة الأنسجة. وأثناء دفع النبات للنمو والتزهير المبكر. وايضا يتم استخدامه للحصول علي جودة عالية من النمو والتزهير. وفي دفع البذور للإنبات السريع والخروج من طور الراحة. وفي النقل الجيني وFinger printing. وقد لوحظ نشاط بعض الأنزيمات مثل إنزيمات الأكسدة مع زيادة الجرعة الإشعاعية المستخدمة وترتبط زيادة نشاط مثل هذه الإنزيمات مع زيادة إنتاج H2o2، وقد فسر زيادة نشاط الجرعات المنخفضة بتحطيم الإشعاع لمثبطات الإنزيم في الخلية، اكتساب الإنزيم طاقة تجعله أكثر نشاطاً، وتكوين شقوق حرة تعتبر مادة للتفاعل مثل H2o2. كما يؤدي استخدام الإشعاع إلي تكوين شقوق حرة من الليبيدات المحتوية علي بيروكسيدات والتي تعتبر مادة تفاعل نشط لمثل هذه الإنزيمات. ولقد قمنا بتشعيع بذور البازلاء باستخدام الليزر الهليوم نيون بتوقيتات مختلفة (0- 2- 5 - 10 دقائق) ولقد قمنا باستخدام جسيمات النانو للاكاسيد المعدنية (الحديد والزنك) بتركيزات مختلفة (0 -100 - 300 – 500 جزء في المليون) عن طريق الرش علي المجموع الخضري بمفرده. ثم قمنا بزراعة البذور المشعة بالليزر الهليوم نيون مع استخدام جسيمات النانو للاكاسيد المعدنية (الحديد والزنك).
غير مكلفة
ما مزايا هذا البحث والنتائج التي توصلت إليها من هذه الأبحاث؟
مزايا عديدة أهمها إن استخدام أشعة الليزر مع تقنية النانو تكنولوجي يساعدان علي الوصول إلي زيادة وجودة الإنتاجية للمحاصيل الزراعية واستخدامهما كبديل للاسمدة والمخصبات الزراعية آمن جدا مع العلم أن هذه التقنيات غير مكلفة. وبالتالي زيادة كمية المحاصيل التي يتم تصديرها وتقليل سعر المعروض من المحاصيل الزراعية في السوق المحلي.
ومن النتائج التي توصلت اليها أنه عند استخدام أشعة الليزر موضع الدراسة علي زيادة النمو والمحصول أعطي الهليوم- نيون عند 10 دقائق أعلي معدلات للنمو الخضري وكذلك المحصول مقارنة بغير المعاملة. وعند استخدام جسيمات نانو أكسيد الحديد عند تركيز ( ppm300) أعطي اعلي معدلات النمو الخضري وكذلك المحصول النهائي. وعند استخدام جسيمات نانو أكسيد الزنك عند تركيز (100 ppm) أعطي أعلي معدلات النمو الخضري وكذلك المحصول النهائي وقد أظهرت النتائج أن أفضل وقت للتعرض لأشعة الليزر هي 10 دقائق مع (ppm300) لجسيمات نانو أكسيد الحديد وعند تركيز (100 ppm لجسيمات نانو أكسيد الزنك).