فناوری آزمایشگاهی می‏تواند سیاره را نجات دهد.

 

 

 

کشاورزی جهان را کامل کرده اما در نرخ فعلی توسعه‏ی آن، برای محیط زیست به طور فزاینده‏ای ناکارامد، پرهزینه و مضر می‏باشد. آیا تکنولوژی پاسخگو می‏باشد؟
با توجه به اهمیت صنعت کشاورزی و ارتباط آن با اقتصاد محلی، بهبود سیستم‏ها و فرایندهای قدیمی در حال حاضر نسبت به قبل حیاتی‏تر می‏باشد. با چنین وظیفه‏ی بزرگ در دست، بهنرین موسسات تحقیقاتی در جهان عهده‏‏ دار حل مشکلات تجارت محصولات زراعی پیش روی جهان امروزه می‏باشند. یک چنین موسسه‏ای که این چالش‏ها را در نظر می‏گیرد، آزمایشگاه مهارت تخصصی نانو فناوری مبتنی بر آلبرتا بوده که در حال کار بر روی کاهش تاثیر منفی کشاورزی نه تنها در حیاط پشتی خود، بلکه همچنین برای کل سیاره می‏باشد.
بخش کشاورزی یک نقش حیاتی را در اقتصادهای استانی و فدرال کانادا، با کمک به تولید ناخالص داخلی کشور که بیش از 10 میلیادرد دلار در هر سال می‏باشد، ایفا می‏کند. در واقع، کانادا پنجمین صادر کننده‏ی کشاورزی در جهان بوده و با بیش از 2/2 میلیون نفر جمعیت در حال کار در این بخش، 12 درصد کل اشتغال در کانادا را نشان می‏دهد. به عنوان دومین کشور تولید کننده‏ی کشاورزی، آلبرتا یک شهرت بین المللی را به عنوان منبعی از فناوری کشاورزی پیشرفته به دست آورده که 22 درصد از وجوه پول نقد کشاورزی کشور را به خود اختصاص داده است.
از آنجا که کشاورزی یکی از صنایع هسته‏ای کانادا می‏باشد، آزمایشگاه ابتکار و مهارت کشاورزی را به عنوان یکی از حوزه‏های کلیدی تمرکز خود انتخاب کرده است. تیم تحقیقاتی ما در این زمینه بر روی توسعه‏ی فناوری‏های نوین برای کشاورزی پایدار متمرکز شده است، در حالی که کیفیت محیط زیست حفظ گردد. "چارلز وان نست" رهبر گروه توسعه‏ی ابزار در آزمایشگاه مهارت گفت که استراتژی‏هایی که ما استفاده می‏کنیم، مقرون به صرفه، سریع و دقیق در جهت کمک به کشاورزان برای بهبود عملکرد محصول خود با منابع کمتر می‏باشد". "در نهایت، اهداف فناوری ما با اولویت‏های محلی به منظور پشتیبانی از بخش کشاورزی برای پایداری در بازار ملی و همچنین در بازارهای جهانی هماهنگ شده است.
آب، آب در همه جا
بخش کشاورزی با تعداد فزاینده‏ای از چالش‏ها مواجه می‏باشد که شامل کاهش منابع، آلودگی آب، مدیریت زمین و مدیریت دام می‏باشد، با این حال همه‏ی این موضوعات حول محور یک پایه‏ی ثابت می‏باشد: خاک.
یک خاک سالم مواد غذایی و آب کافی را به منظور حمایت از رشد گیاه فراهم می‏آورد که سپس انسان‏ها و حیوانات می‏توانند تغذیه کنند. با این حال، شیوه‏های کشاورزی صنعتی سیستم‏های تک کشتی و شخم زدن شدید باعث تخلیه‏ی مواد غذایی و فرسایش خاک در مقیاس وسیع می‏گردند. از طرف دیگر، پارشانتی کاور رهبر گروه آزمایشگاه‏های مهارت و نبوغ برای ساختار و ابزارها می‏گوید که کاربرد بیش از حد کودها و استفاده‏ی مداوم آفت کش‏ها باعث آلودگی خاک و آب‏های زیر زمینی می‏گردند. چرخه‏ی مواد تغذیه‏ای خاک تا حد زیادی توسط برداشت مکرر محصولات زراعی و همچنین چرای دام‏ها تحت تاثیر قرار می‏گیرد. متاسفانه، هیچ منبع پایداری از مواد گیاهی در حال تجزیه برای ترمیم سطوح مواد تغذیه‏ای درون خاک وجود ندارد. علاوه بر این مشکلات ضایعات غذایی را ایجاد می‏کند. " یک سوم مواد غذایی جهان در طول تولید، حمل و نقل و مصرف از بین می‏رود. برای مثال، در آمریکای شمالی، درصد زیادی از این تلفات از ضایعات غذایی مصرف‏کنندگان حاصل می‏گردد. محل‏های دفن زباله‏ی پر شده با زباله‏های آلی بزرگترین منبع انتشار گازهای گلخانه‏ای می‏‏باشند.
اگرچه آب آلوده شده معمول‏ترین ارتباط را با صنایع سنگین داشته، به دلیل مواجه شدن با رشد جمعیت و افزایش تقاضا توسعه‏ی کشاورزی به یک موضوع بسیار گسترده تبدیل کرده است، که ایجاد کننده‏ی یک تاثیر عمیق زیست محیطی بوده که اغلب نادیده گرفته می‏شود. به منظور مقابله با این مشکل رو به رشد، آزمایشگاه مهارت در حال توسعه‏ی پیشرفته‏ترین سیستم تصفیه‏ی آب با استفاده از نانو تکنولوژی بوده که قادر به بازگرداندن خاک و آب به حالات طبیعی خود می‏باشد. همانطور که پژوهش در رابطه با نانو تکنولوژی ادامه یافت، آزمایشگاه مهارت انتظار یافتن روشی به منظور احیای نیتروژن از رواناب خاک را دارد که می‏تواند یک تاثیر بزرگ بر عملکرد کشاورزی داشته باشد.
با توجه به انقلاب صنعتی، آلودگی به یک موضوع جهانی تبدیل شده است. یکی از راه حل‏های ما در رابطه با این موضوع ارائه‏ی روشی بوده که می‏توانیم آب آلوده شده را تصفیه کرده و سپس آن آب را برای اهداف کشاورزی مورد استفاده‏ی مجدد قرار دهیم. آزمایشگاه مهارت در حال توسعه‏ی یک سیستم غشایی ترکیبی الهام گرفته از طبیعت به منظور پرداختن به اثر زیست محیطی آلاینده‏ها به منبع آب ما می‏باشد، این سیستم‏های غشایی اسمز معکوس الهام گرفته از طبیعت برای کاربردهای در مقیاس صنعتی و تجاوز از عملکرد فناوری‏های غشای موجود مناسب می‏باشد.
رشته‏ی دیگری از پژوهش آزمایشگاه مهارت توسعه‏ی فناوری نمک‏زدایی می‏باشد. وان نست گفت که "فناوری‏های نمک‏ زدایی که ما را در توسعه‏ی مناطق ساحلی با آب نوشیدنی حمایت کرده و به آن‏ها به منظور رشد محصولاتشان کمک می‏کند".
در حالی که تجارت محصولات کشاوری به طور فزاینده‏ای در حال آسیب رساندن به محیط زیست بوده، صنایع سنگین همچنان به عنوان یک مقصر اصلی در این داستان باقی مانده‏اند. کاور گفت " اثر مضر بالقوه‏ی آلودگی صنعتی بر کشاورزی از جمله ضایعات آلی و فعالیت‏های استخراج توسط بسیاری از سازمان‏های زیست محیطی مطرح شده‏اند. فعالیت های استخراج مرتبط با سطوح بالای آلودگی و از دست رفتن معیشت کشاورزی بوده که منجر به پوشش گیاهی مشکل و تولید روبه پایین محصولات می‏گردد. به عنوان یک تیم در آزمایشگاه مهارت، ما همیشه درباره‏ی روش‏هایی که می‏توانیم پساب صنعتی را تمیز کنیم و آن را به منظور رشد محصولات استفاده کنیم و آلودگی در مقیاس صنعتی را با یک راه حل کشاورزی تغییر دهیم، فکر می‏کنیم. در حال حاضر، ما در حال کار بر روی توسعه‏ی پیشرفته‏ ترین فناوری‏های غشایی به منظور تصفیه‏ی ضایعات و افزایش جریان آب در سراسر غشاء با سطوح بالایی از دفع نمک می‏باشیم، به طوری که آب تمیز حاصله می‏تواند برای اهداف کشاورزی مورد استفاده قرار گیرد.
بیشتر یا کمتر
کشاورزی استفاده ی غالب از زمین در کانادا و منبع عمده ی آلودگی می‏باشد. یک چالش در جریان آلودگی خاک و آّب توسط آفت کش‏های بیش از حد، افزدن ترکیبات آمونیومی که به سیستم‏های دریایی از طریق رواناب وارد می‏گردد، ایجاد می‏‏شود. این سموم در محیط برای نسل‏های بعد باقی می‏ماند، و بسیاری از اکوسیستم‏های ما را دچار اختلال می‏کند. با این حال، با به حداقل رساندن مکانیزم‏های انتقال سموم، نظارت بر سلامت گیاه و اطمینان از تشخیص زود هنگام بیماری‏ها، ما می‏توانیم سطوح بیش از حد آفت کش‏ها را کاهش دهیم.