La scienza riguarda le grandi idee che cambiano il mondo. Ma a volte, grandi impatti provengono dal più piccolo degli oggetti.

La nanotecnologia potrebbe sembrare fantascienza, ma rappresenta tecnologie sviluppate da decenni. Gli approcci nanotecnologici hanno trovato applicazioni nel mondo reale in una vasta gamma di aree, dai materiali compositi nel tessile all'agricoltura.

L'agricoltura è una delle più antiche invenzioni umane, ma la nanotecnologia fornisce innovazioni moderne che potrebbero migliorare notevolmente l'efficienza del nostro approvvigionamento alimentare e ridurre l'impatto ambientale della sua produzione.

L'agricoltura ha costi che gli agricoltori conoscono fin troppo bene:le colture richiedono notevoli quantità di acqua, terra e combustibile da produrre. I fertilizzanti e i pesticidi sono necessari per ottenere i necessari raccolti elevati, ma il loro uso comporta effetti collaterali ambientali, anche se molti agricoltori esplorano come le nuove tecnologie possono ridurre il loro impatto.

Il più piccolo degli oggetti

La nanotecnologia è la scienza degli oggetti larghi pochi nanometri, miliardesimi di metro. A questa dimensione, gli oggetti acquisiscono proprietà uniche. Per esempio, la superficie di uno sciame di particelle su scala nanometrica è enorme rispetto alla stessa massa raccolta in un unico ammasso su larga scala.

Variare le dimensioni e altre proprietà degli oggetti su scala nanometrica ci offre una capacità senza precedenti di creare superfici di precisione con proprietà altamente personalizzate.

Impiegando particelle

Tradizionalmente, l'applicazione di sostanze chimiche comporta prima la miscelazione degli ingredienti attivi nell'acqua e quindi la spruzzatura della miscela sulle colture. Ma gli ingredienti non si mescolano facilmente, rendendo questo un processo inefficiente che richiede grandi quantità di acqua.

Per migliorare l'efficienza e ridurre l'impatto ambientale, gli agricoltori hanno bisogno dei loro fertilizzanti e pesticidi per raggiungere i loro raccolti ed essere assorbiti dalla pianta esattamente dove sono necessari:nelle radici o nelle foglie, Per esempio. Idealmente, potrebbero usare quanto basta della sostanza chimica per migliorare la resa del raccolto o proteggerlo da attacchi o infezioni, che impedirebbe di sprecare l'eccesso.

I sistemi su scala nanometrica su misura possono utilizzare la chimica di precisione per ottenere una consegna ad alta efficienza di fertilizzanti o pesticidi. Questi principi attivi possono essere incapsulati in modo simile a quanto avviene nella somministrazione mirata di farmaci. La tecnica dell'incapsulamento può essere utilizzata anche per aumentare la quantità disciolta in acqua, riducendo la necessità di grandi quantità.

Applicazioni attuali

Starfarma, un'azienda farmaceutica, sono entrato in questo gioco qualche anno fa, quando ha costituito una divisione per applicare le sue innovazioni nanotecnologiche al settore agricolo. Da allora l'azienda ha venduto la sua attività agrochimica.

Psigryph è un'altra azienda nanotecnologica innovativa in agricoltura. La sua tecnologia utilizza nanostrutture biodegradabili derivate dall'estratto di amarene di Montmonercy per fornire molecole bioattive attraverso le membrane cellulari delle piante, animali e umani.

Il mio laboratorio ha passato anni a lavorare nel campo delle nanoscienze, e sono orgoglioso di vedere che la nostra comprensione fondamentale della manipolazione dell'incapsulamento polimerico su scala nanometrica si fa strada verso le applicazioni in agricoltura. Un ex studente, Darren Anderson, è il CEO di Vive Crop Protection, nominata una delle aziende in maggiore crescita del Canada:prendono pesticidi chimici e biologici e li sospendono in "nanopacchetti" - che fungono da navette polimeriche incredibilmente piccole - per farli raggiungere facilmente il loro obiettivo. Gli ingredienti possono essere controllati e diretti con precisione quando applicati sulle colture.

Infrastrutture esistenti

Un vantaggio di questi sviluppi nanotecnologici è che in realtà non richiedono alcuna nuova attrezzatura, che è un enorme vantaggio nel settore agricolo finanziariamente difficile. Gli agricoltori semplicemente mescolano questi prodotti utilizzando meno acqua e carburante per ottenere guadagni di efficienza.

Altri usi agricoli per le nanotecnologie includono prodotti per la salute degli animali, materiali per imballaggio alimentare e nanobiosensori per il rilevamento di agenti patogeni, tossine e metalli pesanti nel suolo. Non sarebbe una sorpresa vedere l'uso diffuso di queste nuove applicazioni nel prossimo futuro.

Mentre le nanotecnologie prendono il volo, questo tipo di aumento della produttività sarà fondamentale per gli agricoltori e un grosso problema per il resto di noi, poiché la popolazione della Terra continua a crescere e gli effetti del cambiamento climatico diventano sempre più evidenti. Gli agricoltori dovranno fare di più con meno.

Fortunatamente, pochi miliardesimi di metro è la definizione stessa di meno. Con l'aiuto di minuscole nanotecnologie, l'agricoltura globale è sull'orlo di alcune cose molto grandi.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.