کاربرد نانو کپسول در جلوگیری و کنترل آفات - جلسه هفتم

بخش پروژه های دانش آموزی - الهام گارسچی

اهداف جلسه:
·آشنایی با آفت‌کش‌های نانو کپسوله شده
·آشنایی با تاثیرات آفت کش های نانو کپسوله
·آشنایی با روش های فرایند رهایش ماشه‌ای
·آشنایی با اهداف کلی تحقیق و سئوالات پژوهشی

وسایل مورد نیاز:
·کامپیوتر مجهز به اینترنت

مقدمه
آفت کش های شیمیایی خام یا غیر فرموله ماده فعال، برای کنترل آفات مناسب نیستند یعنی ماده شیمیایی غلیظ، ماده موثره ممکن است به تنهایی با آب بخوبی حل نشوند یا بدلیل ناپایداری و مشکلات نقل و انتقال و دسترسی فاقد کاربرد باشند به همین دلیل تولید کنندگان از مواد بی اثری مانند خاك رس و حلال به منظور بهبود اثر بخشی آنها، ایمنی، کاربرد و ذخیره سازی استفاده می کنند. مواد کمکی و بی اثر فاقد ماده موثره آفت کش بوده و بعنوان حامل به ماده موثره اضافه می شوند. به مخلوط ماده موثره و مواد بی اثر فرمولاسیون آفت کش گویند.
7-1 آفت‌ کش‌ های نانو کپسوله شده
یک روش پیشرفته جهت فرمولاسیون آفت‌کش‌ها در مقیاس نانو، کپسوله کردن آنهاست : در این روش ماده موثره نانومقیاس در داخل یک محفظه یا پوسته کوچک بسته‌بندی می‌گردد. طبق اطلاعات صنعتی، فرموله کردن آفت‌کش‌ها در کپسول‌ها باعث تغییرات انقلاب گونه‌ای می‌گردد که توانایی کنترل رهایش آفت‌کش در شرایط مختلف را فراهم می‌آورد. همچنین این اقدام باعث بالا رفتن حلالیت، کاهش تماس مواد فعال با کاربران و حفاظت از محیط زیست می گردد.
شرکت مونسانتو، بزرگ‌ترین تولیدکننده بذر GM و علف‌کش پرمصرف رانداپ، در آمریکا، تاکنون تعدادی از آفت‌کش‌های میکروکپسوله شده را به فروش رسانده است. در سال 1998 مونسانتو تفاهم‌نامه‌ای را با شرکت فناوری نانو فلامل جهت گسترش نانوکپسول‌های اگسم حاوی رانداپ منعقد نمود ، که از نظر شیمیایی باید مؤثرتر از فرمولاسیون های معمول باشد.
هم چنین شرکت سینجنتا که خود را رهبر جهانی در فناوری میکروکپسوله کردن معرفی نموده و ادعای پیشرو بودن در به‌کارگیری این فناوری در آفت‌کش‌ها را دارد، محصولی به نام تجاری زئون تولید می‌کند که هر لیتر از فرمولاسیون میکروکپسوله آن حاوی حدود 50 تریلیون کپسول است. طراحی این فراورده به‌صورتی است که در تماس با برگ سریعاً آزاد می شود. با توجه به این که این کپسول‌ها به سختی به برگ‌ها می‌چسبند، حتی در اثر بارش باران ، از برگ جدا نمی شوند. محصول دیگر سینجنتا که مشابه این مورد است، در مورد بذرها و به منظور کنترل آفت‌های خاکی دانه‌های جوانه زده به کار می‌ رود.
دانشمندان سینجنتا در حال تحقیق بر روی کپسول‌ هایی هستند که با سازوکار ماشه‌ای آزاد می‌شوند و در آنها دیواره بیرونی کپسول فقط در شرایط خاصی باز می‌گردد. برای مثال سینجنتا پتنتی را در اختیار دارد که به آن میکروکپسول گات باستر گفته می‌شود و مزیت آن این است که تنها در محیط قلیایی، نظیر معده انواع خاصی از حشرات می‌تواند باز شود. به گفته سینجنتا، میکروکپسوله کردن روشی است که می‌تواند اثرات جدید و اعجاب‌آوری از مواد مؤثره شناخته شده کنونی را تولید کند؛ این عمل فروش را به گونه‌ای افزایش می دهد که گویی یک ماده موثر جدید اختراع شده است.
7-2 تاثیرات آفت کش های نانو کپسوله
به عبارت دیگر اندازه کوچک، تأثیرات یک آفت‌کش را بهینه می‌سازد و طراحی کپسول نیز می‌تواند به‌صورتی باشد که آزاد شدن جزء فعال فقط در شرایط ویژه‌ ای اتفاق افتد. این شرکت همچنین در حال تحقیق و بررسی روی آفت‌کش‌های نانو کپسوله شده است.
به هر حال این واضح است که استفاده از مقیاس نانو باعث تغییرات شگرفی در رفتار محصول فرموله شده می‌شود؛ از آن جمله می‌توان به افزایش تأثیر ماده مؤثره و فعالیت بیولوژیکی طولانی‌تر آن و در خصوص آفت‌کش‌های کپسوله شده به رهایش کنترل‌شده ماده مؤثره اشاره نمود.
مزیت بزرگ فناوری کپسوله کردن سموم، ایجاد توانایی رهایش کنترل شده آنهاست که در این مسیر فناوری نانو شرکت‌ها را قادر به دستکاری کردن خواص قشر بیرونی کپسول به‌منظور کنترل رهایش ماده می سازد. رهایش کنترل شده علاوه بر صنایع شیمی-کشاورزی در صنایع دیگر همچون داروسازی نیز بسیار با اهمیت است.
7-3 روش های فرایند رهایش ماشه‌ای
فرایند رهایش ماشه‌ای ماده قرار گرفته در نانو یا میکرو کپسول را می توان با روش های مختلف انجام داد، مثال هایی از انواع آنها در ادامه آورده شده است:
رهایش تدریجی: در این شیوه کپسول محتویات خود را به‌آهستگی و در زمان بیشتری آزاد می‌کند؛ برای مثال رسانش تدریجی یک ماده به بدن
رهایش سریع: در این فرایند پوسته کپسول در تماس با یک سطح می شکند؛ برای مثال هنگامی که آفت‌کش به برگ برخورد می‌کند
رهایش با رطوبت: در این شیوه پوسته کپسول در تماس با آب می شکند و محتویاتش را خالی می‌کند؛ برای مثال رهایش آفت‌کش در خاک مرطوب
رهایش با حرارت: هنگامی که دمای محیط از یک درجه حرارت به خصوص بیشتر شود پوسته کپسول می‌شکند و محتویاتش را آزاد می کند.
7-4 اهداف کلی تحقیق
-جایگزینی آفت کش گیاهی به جای آفت کش مخرب شیمیایی
-رشد سریع تر گیاه
-حفاظت از اثرات نامطلوب زیست محیطی آفت کش ها
-کنترل رهایش ماده مؤثر آن ها
-عوارض جانبی کم
-ماندگاری طولانی
-کاهش هزینه تولید
- استفاده بهینه از مواد

سوالات پژوهشی:
-از چه گیاهانی می توان در تولید آفت کش گیاهی استفاده کرد؟
-نحوه ساخت آفت کش کشاورزی چگونه است؟
-در تهیه آفت کش نانوکپسول پلیمری بهتر است یا امولسیونی؟
-چرا باید از نانو کپسول استفاده کنیم؟
تکلیف1: با توجه به مطالب ارائه شده در این درس در مورد تاثیرات آفت کش های نانو کپسوله تحقیق و بررسی نمایید و مطالب خود را دسته بندی کنید.
تکلیف2: با جایگزینی آفت کش های نانو کپسوله به جای آفت کش های شیمیایی چه تغیری در محصولات کشاورزی شاهد خواهیم بود؟
محل بازدید/ اردو/ خرید: _________

منابع مطالعه: برای کسب اطلاعات بیش تر در زمینه مطالب مرتبط این درس کتاب " کنترل آفتان بدون سموم شیمیایی" را مطالعه نمایید.


تنظیم: زینب شاه مرادی