Nanoteknoloji atomdan atoma manipülasyonla ilgilenir, bu nedenle geliştirilen stratejiler ve ürünler çok hassastır. Nanoteknolojinin enerji, çevre ve sağlık konularında açık bir şekilde kullanılmasına rağmen, nanoteknolojinin tarım bilimlerindeki potansiyeli henüz araştırma aşamasındadır. Uygulamalar arasında, nano-gübre teknolojisi son derece devrim niteliğindedir ve geliştirilen ürünlerin ekonomik olarak uygulanabilir ve sosyal olarak sürdürülebilir olması durumunda ekonomik bir avantaj sağladığı bilinmektedir. Bu nano-gübrelerin, sızıntı, emisyon ve toprak mikroorganizmalarının uzun vadeli müdahalesinden kaynaklanan besin kayıplarını azalttığı söyleniyor.
Nanogübreler atomdan atoma manipülasyonla ilgilenir ve geliştirilen süreçler ve ürünler oldukça hassastır. Nanoteknolojinin enerji, çevre ve sağlık alanlarındaki muazzam sömürüsüne rağmen, araştırma, tarım biliminin su yüzüne yeni çıkmaya başladığı yönündedir. Tersine, nanogübre teknolojisi son derece yenilikçidir ve geliştirilen ürünlerin ekonomik olarak uygun ve sosyal olarak sürdürülebilir olması durumunda ekonomik faydalar sağladığı bilinmektedir. Bu özelleştirilmiş nano-gübrelerin, toprak ekosistemindeki sızıntı ve emisyonlardan kaynaklanan besin kayıplarını azalttığı rapor edilmiştir.
Yavaş salınımlı, nano bazlı kapsüllü gübreler, besin alımını artırır, toprak verimliliğini artırır ve aşırı gübre kullanımından kaynaklanan toksik etkileri azaltır. Coimbatore’deki Tamil Nadu Ziraat Üniversitesi’nde nitrojen, fosfor, potasyum ve kükürt ile çeşitli nano ve zeolit bazlı gübre araştırmaları sentezlenmiş, sınıflandırılmış ve çeşitli alanlarda incelenmiştir.
Yukarıda bahsedilen araştırma göz önüne alındığında, akıllı nano-gübrelerin hassas şekilde konsantre alanlarda sürekli olarak kimyasalları salma ve besin eksikliklerini etkili bir şekilde kontrol etme yeteneğini artırmaya acil bir ihtiyaç vardır. Nano tabanlı akıllı dağıtım sistemi, hedef odaklı ve ihtiyaçlara dayalı, yavaş salınan, mahsul salan bir düzenleyicidir. Çevresel ekosistem üzerinde herhangi bir olumsuz etki olmaksızın mahsulün büyümesini ve verimini etkin bir şekilde artıran önemli bir mahsul bazlı nano gübre veya nano formül üretilmiştir. Nano gübre daha küçük boyuta, daha geniş yüzey alanına, yüksek emme ve adsorpsiyon kapasitesine, besin maddelerinin uzun süre yavaş salınmasına sahiptir. Aksine, ürünler için nano gübre kullanırken güvenlik önlemlerini çevreye uyarlamamız gerektiğinden, nanoteknoloji gelişmekte olan bir bilimdir.
Nano gübre teknolojisi
Nano gübre, bitkiye besin sağlamanın nano ölçeğini ifade eder ve ayrıca geleneksel gübrenin yerini alan mevcut buluş, nano gübrenin salınmasının ve besin maddelerinin toprağa emiliminin ve veriminin yüksek olduğunu göstermektedir. Nano gübre, besin emilimini artıracak, potansiyel olarak fotosentezi artıracak ve mahsul üretimini artıracaktır. Enkapsülasyon teknolojisi, taşıyıcıdaki besin maddelerinin polimer ile birlikte muhafaza edilmesi ve ürün içerisine sürekli olarak salınması için kullanılmaktadır. Nanoteknoloji alanında genç araştırmacılar arasında zeolit bazlı nanogübrelerin kullanımı ve ilgisi artacaktır. Nano gübreler, besin maddelerinin kök bölgesine transferini sağlayabilir ve besin kaybını azaltabilir, uygulanan gübrelerin kullanım etkinliğini daha da artırır.
Yürütülen bir nanogübre çalışması, üreyi kapsüllemek ve yavaş salınan nitrojen gübresi üretmek için gözenekli silika nanoparçacıklarının kullanılmasının, fosfat nanogübre kaynağı olarak apatit olarak su ekosistemindeki riskleri ve ötrofikasyon problemini azaltacağını bildirdi. Gübre yapısındaki nano boyutu bitki hücresi üzerinde herhangi bir zararlı etkiye neden olmadan çok kolaydır.Çalışmalar, biyolojik olarak parçalanabilen kitosan polimer molekülünün azot, fosfor ve potasyum bazlı nano gübrelerin üretiminde kaynak olarak kullanıldığını bildirmiştir.
Nano doldurucuların önemli faydaları
Nano gübreler, tüketim için yetiştirilen bitki ve tohumların kalitesini ve miktarını iyileştirmek, üretim maliyetini düşürmek ve sürdürülebilir gıda üretimi için çevre dostu olmak için daha yüksek yüzey alanına ve yüzey alanına sahiptir. Nano gübreler boyut, şekil ve partikül yükü olarak daha küçüktür ve belirli ürün ve talebe göre üretilir. Gümüş, titanyum, zeolit, bakır, silika, alüminyum, karbon, çinko ve nitrojen bazlı nano-gübreler gibi bol miktarda parçacık mevcuttur.
Genel olarak, nanogübreler yavaş salınımlıdır: belirli bir süre için, besinler tüm yaşam döngüsü boyunca mahsul için mevcut olacaktır. Hızlı Salım: Nanopartiküllerin dış kabuğu kolayca kırılır ve besin maddelerinin toprağa hızlı bir şekilde salınmasını sağlar. Spesifik salım: Bazı spesifik kimyasal moleküller, nanopartiküllerin zarfını kırmayı içerir. Nem salımı: Nano doldurucuda su moleküllerinin varlığında besin maddelerini kolayca serbest bırakır. Isı salımı: Nanopartiküller belirli bir sıcaklıkta salınır. Serbest bırakma pH’ı: Belirli bir alkalin veya asidik durum, nano gübrenin yavaş salınımını destekler. Nano bileşikler ve gübreler, çevreden besin kaybını etkili bir şekilde azaltır ve besin kullanım verimliliğini artırır. Ötrofikasyon ve nano gübrelerin konvansiyonel gübrelere bir alternatif olması nedeniyle, kronik sorunu etkili bir şekilde azaltmak için nano gübrelerin tarımsal üretimde %35-40’a varan oranlarda önemli rol oynadığı tespit edilmiştir.
Nano gübre almanın faydaları
• Yüzey alanı: Nano gübreler, yüzey alanında artışa neden olan küçük parçacık boyutuna sahiptir. Artan yüzey alanı, nanogübrelerin diğer bileşiklerle etkileşimini arttırır, böylece besin kullanım etkinliği ve besin alımı artar.
• Çözünürlük: Su gibi çözücüler içeren nano gübreler çözünürlüğü arttırır. Nano-gübrelerin aşırı çözünürlüğü, toprakta çözünmeyen besinleri çözerek ve yayarak besinlerin topraktaki biyoyararlanımını artırır.
• Parçacık boyutu: nano gübre parçacıklarının boyutu <100 nm'dir. Parçacık boyutunun küçültülmesi nedeniyle, nano gübreler bitkilere yayılır ve besin alımını artırır.
• Nano-gübrelerin kapsüllenmesi: Kapsüllenmiş nano-gübre, mevcut besinlerin bitki emilimini arttırır. Zeolit bazlı kapsüllenmiş nanogübreler, denitrifikasyon, buharlaşma ve toprağa besin sızmasını önlemek için çinko ve nitrojenin mevcudiyetini arttırır.
• Kontrollü gübre salınımı: Kontrollü gübre salınımı, gübre toksisitesini azaltır. Yer fıstığı tohumlarındaki çinko oksit nano gübre, kontrollü salım özelliği nedeniyle toplu çinko sülfattan daha yüksek oranda kök büyümesi ve çimlenme sağlar.
• Besin alım etkinliği: Nano gübreler, uygulanan gübrenin alım etkinliğinin artması ve sınırlı filtrasyon kaybı olarak tanımlanır.
Zeolit bazlı nano gübre
Mezogözenekli zeolit partikülü potansiyel olarak nano-gübrelerin sentezi için kullanılır ve zeolitin daha yüksek yüzey alanı onu çok verimli bir iyon değiştirici yapar. Nano boyutlu zeolit mineralinin istenilen fiziksel ve kimyasal özelliklerinden dolayı yüzey alanı, besin alma kapasitesi, su tutma kapasitesi ve yüksek iç gözenek sayıları yüksektir.
Zeolit, azotlu gübreler, fosfor, potasyum ve mikro besinlerin taşıyıcısı olarak işlev görür ve ürün verimini artırır. Buna göre, zeolit bazında hazırlanan nano gübreler, üre gibi konvansiyonel gübrelerin 10-12 gün içinde son kullanma tarihlerini gösterirken, 50 güne kadar başarılı bir şekilde besin sağlar. Amonyum ve potasyumun klinoptilit içinde kapsüllenmesinin çözünürlüğünü artıracağını belirtti. Ürün içerisine besin, zeolit ve azot taşıyan montmorillonite gibi nano killerin konvansiyonel gübrelere göre (<500 saat) daha uzun süre (>1000 saat) verebildiği bildirilmiştir.
Nano-zeolit adsorbanlar kullanılarak nitrojen kullanım etkinliği arttırılabilir. Geleneksel ürenin nitrojen kullanım verimliliği nadiren %30-35’i aşar ve nano-zeolitler nitrojen deşarjını normalleştirmek için yaygın olarak kullanılabilir ve nitrojen kapsüllü üre nitrojenin oldukça gözenekli bir zeolit yapısına adsorpsiyonunu destekler. Üre ve nano-zoria’nın nitrojen içeriği, üre durumunda 34-48 gün boyunca nitrojen salınımının sırasıyla %18.5 ve %28’i olmuştur. Bu kombinasyon, amonyum ve nitrat iyonlarının mevcudiyetini arttırdığı için tek başına üreye göre daha faydalıdır.
Zeoponic, substrat olarak zeolit ile yetiştirilen bir bitkidir ve talep üzerine bir besin dağıtım sistemini serbest bırakır. Fosfor, değiştirilmemiş zeolit yüklü gübreden ve yüzeyi değiştirilmiş zeolit, bir defalık sabit akışlı filtre reaktörü kullanılarak güçlü potasyum dihidrojen fosfattan salındı. Daha önce, yüzeyi modifiye edilmiş zeolitlerden gelen fosfor kaynağı, 1080 saatlik sürekli filtrelemeden sonra bile mevcutken, potasyum dihidrojen fosfattan gelen fosfor, 264 saat içinde bir kez tükeniyordu.
Nanozeolitlerin bu özelliğinden dolayı, nanoparçacıklar anyonik gübreleri ve sülfatları daha yüksek yüzey alanı olarak yavaş ve istikrarlı bir şekilde salar. Saf amonyum sülfat ve yüzeyi değiştirilmiş kükürt nanozeolitler, filtre reaktörleri kullanılarak bir test besin salım modeline tabi tutuldu. Araştırma verileri, saf amonyum sülfattaki mevcut tüm sülfatların 384 saat sonra tükendiğini ve sülfat yüklü yüzeyde modifiye nano-zeolitten SO 42’nin başlamasının 912 saat sonra bile devam ettiğini ve konsantrasyonların 47.56 ila 47.56 saat arasında değiştiğini açıkça göstermektedir. 8.27’ye. Yüzeyi değiştirilmiş nano kükürt, geleneksel kükürt ile karşılaştırıldığında etkili bir nano kükürt gübresidir.
kaynak:
Nanoteknoloji ve çevre
https://www.nature.com/articles/srep46032
https://www.researchgate.net/publication/275255968_Novel_Slow-Release_Nanocomposite_Nitrogen_Fertilizers_The_Impact_of_Polymers_on_Nanocomposite_Properties_and_Function
yazar: Özlem Güvenç Ağaoğlu
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]
İlk Yorumu Siz Yapın