Ngành nông nghiệp trên thế giới đang cần những giải pháp tiên tiến cho sự ổn định bền vững của thực phẩm và nước. Do khí hậu ngày càng trở lên khắc nghiệt hơn, nhu cầu lương thực gia tăng do dân số tăng và những mối đe dọa mùa màng toàn cầu.

Ngày nay, các kỹ sư môi trường nỗ lực tìm kiếm các giải pháp để quản lý sản xuất thực phẩm cho tương lai, bắt đầu từ cấp thấp nhất là cải thiện môi trường đất đai và nguồn nước.

Nghiên cứu thực tiễn hiện nay cho thấy, khoảng 95 % vi chất dinh dưỡng sử dụng và 99,9 % thuốc trừ sâu sử dụng không đến được nơi cần đến và đạt được mục tiêu đặt ra, hoàn toàn lãng phí. Những chất này tích tụ trong đất hoặc ngấm vào nước ngầm, gây ô nhiễm môi trường, làm suy thoái đất nông nghiệp, gây lãng phí nước và năng lượng sử dụng trong quá trình sản xuất và sử dụng.

 

Nếu như người nông dân có thể bằng cách nào đó đưa những chất hữu cơ cần thiết lên lá, những chất này di chuyển trực tiếp vào gốc cây, giải pháp đó có thể là công cụ làm thay đổi tình hình hiện nay, cung cấp chất kháng sinh, chất dinh dưỡng và thuốc trừ sâu với hiệu quả gần 100%.

Nghiên cứu theo hướng này, giáo sư Kỹ thuật Môi trường và Dân dụng Greg Lowry, nhà nghiên cứu sau tiến sĩ Astrid Avellan cùng một nhóm các nhà nghiên cứu thuộc trường đại học Carnegie Mellon, Pennsylvania, Mỹ tìm ra một phương pháp đưa các hạt nano vào lá cây để những hạt này có thể đi dọc thân cây và đến tận gốc.

"Kết quả từ bản báo cáo nghiên cứu khoa học của chúng tôi thực sự có khả năng biến đổi cách chúng ta cung cấp hóa chất nông nghiệp cho cây cối," ông Lowry cho biết.

Đây là lần đầu tiên trong lịch sử nông nghiệp, các nhà khoa học nghiên cứu làm thế nào để các hạt nano di chuyển qua chiếc lá một cách có hệ thống vào trong thân cây, đến gốc cây và ngấm vào trong đất. Nhóm nghiên cứu phun các hạt nano vàng trong một lớp phủ polymer lên lá của cây lúa mì. Thực vật không cần vàng, nhưng vì vàng không tồn tại ở bất cứ đâu trong cây cối, các nhà khoa học có thể xác định sự di chuyển của nano dễ dàng. Nhóm nghiên cứu sử dụng cây lúa mì vì đây là loại cây lương thực quan trọng của rất nhiều quốc gia, đặc biệt là ở Mỹ và thường xuyên bị thiếu hụt chất dinh dưỡng.

Sau khi các hạt nano được phun lên lá, di chuyển qua lớp ngoại bì mỏng, đó là lớp sáp bên ngoài bao bọc là lá. Sau đó, các hạt nano đi qua lớp biểu bì. Lớp ngoại bì và lớp biểu bì là lớp bảo vệ lá khỏi bị tổn thương, ngăn ngừa mất nước và cho phép trao đổi không khí cho cây thở.

Những  hạt nano đi vào mô lá hoặc lớp trùng bi bên trong. Sau đó, nano di chuyển vào mạch máu hoặc tĩnh mạch của cây. Từ đó hạt nano có thể di chuyển theo tất cả các mao mạch xuống thân và vào gốc, hoặc lên đến các lá cao hơn.

Các nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng một khi đến rễ, các hạt nano có thể được thoát vào đất, dính chặt vào môi trường vi mô bám vào rễ, được gọi là rhizosphere. Đó là vùng cây tương tác với đất, lấy chất dinh dưỡng, giải phóng axit nhỏ, carbon dioxide và protein v nơi vi khuẩn và nấm có thể xâm nhập vào thân cây. Cho đến nay, phương pháp duy nhất để xử lý một rhizosphere không sạch là trộn hóa chất nông nghiệp trong đất trồng hoặc phun nước cùng các hóa chất.

 

Trong thực tế trồng trọt, cả hai trường hợp đều dẫn đến một lượng lớn hóa chất bị lãng phí. Thực nghiệm nghiên cứu của các nhà khoa học chứng minh rằng, phương pháp ứng dụng nano phân phối đạt hiệu quả 100 %, làm giảm lượng hóa chất cần thiết cung cấp cho nông nghiệp, giảm chi phí và hạn chế tối đa ô nhiễm môi trường.

Các hạt nano  có thể là chìa khóa then chốt nuôi sống 10 tỷ người, sẽ có mặt trên Trái đất vào năm 2050. Nông dân cũng có thể cung cấp kháng sinh cho cây trồng. Khi vi khuẩn đã lọt vào tĩnh mạch của cây, không có nhiều khả năng để cứu mùa màng hoặc bệnh dịch. Nhưng nếu các hạt nano kháng sinh có thể được đưa qua lá vào tĩnh mạch cây, thuốc kháng sinh có thể ngăn ngừa hoặc điều trị các bệnh do vi khuẩn gây lên trên toàn thân cây.

Trịnh Thái Bằng
   0   Tổng số:
  Gửi ý kiến phản hồi
613