Công nghệ nano giúp tăng năng suất mà không cần nhiều phân bón

Đến năm 2050 khi dân số đạt 9 tỷ người, thế giới sẽ phải đối mặt với nguy cơ thiếu lương thực trầm trọng. Nhưng cái khó không phải là tăng cường sản lượng, mà là làm sao để làm vậy mà không làm ảnh hưởng tới tài nguyên thiên nhiên. Công nghệ nano có tiềm năng lớn trong việc cách mạng hóa nông nghiệp trong tương lai.

Hiện nay, phân bón được người dân sử dụng rộng rãi để phát triển cây trồng để nuôi sống dân số thế giới ngày càng gia tăng. Tuy nhiên, cây chỉ có thể sử dụng khoảng 42% phốt pho được bón vào đất, do đó phần còn lại sẽ chảy vào các dòng nước nuôi dưỡng tảo và gây ô nhiễm nguồn nước. Ngoài ra, còn xuất hiện nguy cơ tiềm tàng không đủ phốt pho để sản xuất phân bón. Ramesh Raliya - nhà khoa học từ Đại học Washington - cho biết: “Nếu người nông dân sử dụng cùng một lượng phốt pho như họ đang sử dụng hiện nay thì nguồn cung của thế giới sẽ bị cạn kiệt trong khoảng 80 năm tới. Đây là thời điểm để thế giới tìm hiểu phương pháp sử dụng phốt pho một cách bền vững hơn”.

 

Raliya cùng các cộng sự tại Viện Nghiên cứu khu vực khô cằn ở Jodhpur (Ấn Độ) đã tạo ra các hạt nano oxit kẽm từ một loại nấm xung quanh gốc của cây trồng, giúp cây trồng huy động và hấp thụ các chất dinh dưỡng trong đất. Nhóm nghiên cứu đã áp dụng các hạt nano kẽm vào lá của cây đậu xanh sau 14 ngày kể từ ngày hạt nảy mầm, làm tăng khả năng hấp thu phốt pho gần 11% và hoạt động của ba enzyme lên 84 - 108%. Cây đã hấp thụ đủ chất dinh dưỡng và người dân không cần phải sử dụng quá nhiều phân bón nữa. Phương pháp này có thể làm giảm việc sử dụng phân bón thông thường, bảo tồn trữ lượng khoáng sản tự nhiên và giảm ô nhiễm nước. Công nghệ nano còn nâng cao giá trị dinh dưỡng của thực vật.

 

 

Ngoài ra, Tiến sĩ Ramesh Raliya và Giáo sư Pratim Biswas cũng sử dụng các hạt nano kẽm oxit và titan oxit để tăng hàm lượng dinh dưỡng và sinh trưởng của cây cà chua. Nhóm nghiên cứu sử dụng một bình xịt sử dụng các kỹ thuật dưới dạng khí dung mới để trực tiếp đưa các hạt nano đến lá của các cây nhằm đạt được sự hấp thu tối đa. Kỹ thuật phun xịt giúp cây trồng hấp thu được nhiều chất dinh dưỡng hơn so với việc đưa các hạt nano vào đất. Cây trồng chỉ có thể hấp thu khoảng 20% các chất dinh dưỡng thông qua đất, các chất dinh dưỡng còn lại hoặc tạo thành dạng phức ổn định với thành phần đất hoặc bị rửa trôi. Trong cả hai trường hợp trên, các chất dinh dưỡng đều không đến được với cây.

 

Ngoài lợi thế tăng trọng lên 82% so với các cây khác, cà chua từ các cây này còn tăng thêm được lượng lycopene lên từ 80-113%. Đây là chất chống oxi hoá giúp cà chua và các loại rau quả khác có được màu đỏ, làm giảm nguy cơ gây ung thư. GS Pratim Biswas cho biết hàm lượng hạt nano tối ưu để cung cấp cho cây vẫn chưa được xác định, nhưng cây trồng và cà chua thu hoạch được có dư lượng dưới mức tiêu chuẩn và thậm chí còn ít hơn so với cây trồng theo phương pháp bón phân thông thường.

 

Nhóm nghiên cứu đang phát triển một công thức mới không bao gồm kẽm và bổ sung thêm 17 loại nguyên tố cần thiết cho cây phát triển. Họ hy vọng kỹ thuật này sẽ giúp cung cấp đầy đủ lương thực cho 9 tỷ dân số dự tính vào năm 2050 mà không cần tiêu tốn quá nhiều nguồn tài nguyên nước cũng như các nguồn năng lượng khác.

 

Nghiên cứu công nghệ nano trong nông nghiệp vẫn còn ở giai đoạn đầu và tiến triển nhanh chóng. Trước khi phân bón nano có thể được sử dụng trên các trang trại, các nhà khoa học cần nghiên cứu kỹ hơn về cách thức hoạt động và các quy định để đảm bảo chúng được sử dụng một cách an toàn. 

 

Các hạt nano cũng đang được nghiên cứu và ứng dụng trong ngành thực phẩm, chăm sóc cá nhân và các sản phẩm tiêu dùng khác. Ví dụ như các hạt nano silica trong sữa bột trẻ em, các hạt nano titan dioxide trong bánh rán và vật liệu nano khác trong sơn, nhựa, sợi giấy, dược phẩm và kem đánh răng.

 

Tuy nhiên, tác dụng phụ của công nghệ nano đến đâu vẫn còn đang được nghiên cứu. Do đó, các nhà khoa học đang tiến hành thực hiện đánh giá vòng đời của các tác động hạt nano đối với sức khoẻ con người và môi trường, và phát triển những cách để đánh giá và quản lý rủi ro có thể gây ra, cũng như cách bền vững để sản xuất chúng

>