تحقیق بر روی فناوری نانو در کشاورزی بایستی بر روی درک و تحلیل تفاوت‌های حاصل از ابعاد کوچک متمرکز شود.
افزایش جمعیت جهان در چند دهه‌ی آینده می‌تواند توزیع نامتعادل منابع را تشدید کند. امنیت غذایی یکی از مهمترین مسائلی است که دولت‌ها باید به آن بپردازند. دومین هدف توسعهی پایدار سازمان ملل متحد که هدف آن ریشهکن کردن گرسنگی، دستیابی به امنیت غذایی، بهبود تغذیه و ترویج کشاورزی پایدار است، همگی گواهی بر درک اهمیت این مساله از سوی دولتمردان دارد.
دستیابی به امنیت غذایی نیازمند یکسری از فعالیت‌های اقتصادی و اجتماعی است. این فعالیتها شامل کاهش دورریز غذایی، بهبود کارایی سیستم آبیاری، حمایت از تعاونی‌های روستایی و مدیریت فرسایش خاک می‌شود. بدون شک نوآوری‌های علمی و فناوری نقش مهمی در افزایش تولید محصولات کشاورزی خواهند داشت.
مانند بسیاری از حوزه‌ها، نانومواد بصورت ویژه میتوانند نقش مهمی در افزایش میزان تولید محصولات کشاورزی ایفا کنند. برای مثال نانوذرات از طریق افزایش مقاومت غلات در شرایط سخت، به وسیله‌ی بهبود مکان و زمان آزاد کردن هر دو مورد مواد مغذی و آفت‌کش‌ها، میتوانند نقش بسیار مهمی ایفا کنند. به طور کلی ما می‌توانیم تصور کنیم که اندازهی کوچک نانومواد با نسبت سطح به حجم بالا، به عنوان کودها یا آفتکشهای معمول منجر به تاثیرات یکسان اما با مصرف مقدار کمتری از مواد خواهد شد.
در پژوهشهای انجام شده توسط ملانی و همکارانش در این موضوع، نویسندگان گزارش مفصلی از فرابررسی نتایج موجود بر اهمیت نانوشیمی کشاورزی -مانند کودهای نانو وسموم نانو– و همچنین خطرات بالقوه‌ای که میتوانند برای محیط زیست داشته باشند ارائه می‌کنند. نتیجه‌گیری محسوس این تلاش این است که نانوشیمی کشاورزی، بهبود راندمان 30-20 درصد را نسبت به اجزای غیرنانو دارند. این نتیجه به خودی خود باعث استفاده از آن می‌شود. البته قسمت مهم این مقاله برای یک موضوع جدید تحقیقاتی، بررسی نقاط ضعف آن است. موردی که بخوبی واضح است، کمبود داده‌ها در زمینۀ اثرات سمیّت نانوشیمی کشاورزی نسبت به کودها و آفتکشهای سنتی است. نکته‌ی اساسی دیگری که مورد تاکید قرار گرفته این است که اکثر نتایج بدست آمدهی حاضر، در شرایط آزمایشگاهی هستند و داده‌های مربوط به شرایط خارج از محیط آزمایشگاهی وجود ندارند. بویژه در مورد میزان سمی بودن در شرایط کشاورزی واقعی، نتایج معنادار بیشتری درخصوص مزایای نانوشیمی کشاورزی تنها می‌تواند از مطالعاتی که در مقیاس بزرگتر باشد، حاصل گردد. نهایتا به نظر میرسد که مطالعات جامعی از اثرات محیطی که به عنوان مثال انرژی و آب استفاده شده را مورد بررسی قرار می‌دهند، وجود ندارند. اینگونه مطالعات برای برنامهریزی استفاده یا عدم استفاده از روش‌های فناوری نانو در حوزهی کشاورزی بسیار مهم و حیاتی به نظر می‌رسند.
موضوع جالب دیگری که از این بررسی حاصل می‌شود، مقایسهی اندازهی ذرات مورد استفاده در کشاورزی با اندازههای موجود در قوانین نانومواد است. اندازه‌ها برای نانو آفت‌کش‌ها نسبت به نانوکودها بزرگتر هستند. مهمتر اینکه آن‌ها اغلب بزرگتر از 100 نانومتر هستند و این بدین معنی است که برطبق قوانین اتحادیه اروپا، آن‌ها به عنوان نانومواد در نظر گرفته نخواهند شد. تعریف اتحادیه اروپا از نانومواد براین اساس است که حداقل 50 درصد ذرات یک مجموعه باید کوچکتر از 100 نانومتر باشند. به نظر میرسد که در قوانین اتحادیه اروپا بایستی تجدید نظر شود تا بتوان اندازههای بزرگتر را نیز مشمول عنوان نانومواد دانست. براین اساس باید توجه داشته باشیم که شاخص ارزیابی ریسک نانومواد در غذا و کشاورزی که توسط سازمان امنیت غذایی اروپا در چهارم جولای 2018 انتشار یافته است، مواد بزرگتر از 100 نانومتر را که خواص معمولی نانوذرات را حفظ کرده‌اند را جزء نانومواد می‌پذیرد.
فراتر از این قوانین، درک رابطهی بین اندازه و خواص خیلی مهم است. پژوهش انجام شده توسط کا و همکارانش نشان می‌دهد که فقط در یک بخش کوچک از گزارش‌ها (11مورد از 78 مورد بررسی شده) مستقیما به بررسی این رابطه پرداخته‌اند. اهمیت چنین تحقیقاتی این است که بدون توجه به اهمیت رابطهی اندازه و خواص، مشخص نیست که آیا بهبود مشاهده شده در فرمولاسیون جدید کشاورزی شیمیایی مشخصا مربوط به نانوذرات هست یا خیر.
بطور کلی درست است که اندازههای کوچک و نسبت سطح به حجم بالا در نانوذرات می‌تواند سودمند باشد اما صرف این توجیه، بدون درک مناسب از فرایند تعامل بین نانوذرات و غلات که نتیجتا باعث طراحی مناسب از نانوشیمی کشاورزی می‌شود، ممکن است در بلند مدت باعث تضعیف کاربرد بالقوهی فناوری نانو در کشاورزی شود، همان‌گونه که شاید هم اکنون در دیگر شاخه‌ها اتفاق افتاده باشد.
منبع
An opportunity not to be spoiled. Nature Nanotech 13, 619 (2018).