نقش پلیمرها در مواجهه و مقابله با بحران آب در کشور/ پلیمرها و کاربرد آنها در کشاورزی

بسپار/ ایران پلیمر  بسپارها، گروهی از مواد نرم با خواص مکانیکی و شیمیایی متنوع هستند که می­توانند بر اساس کاربردشان طراحی شوند. کشاورزی به دلیل نیاز جمعیت جهانی رو به رشد به غذا، یک حوزه در حال گسترش است. در نتیجه، توسعه فناوری برای بهبود کیفیت مدیریت خاک و کشاورزی هنوز در حال پیشرفت است. مواد مصرفی کشاورزی هوشمند (مواد شیمیایی و ابرجاذب­های آهسته رهش) و زیست­ جاذب­ها (biosorbents) با استفاده از فناوری بسپارها به گسترش این نقش زیستی خاص (niche) کمک می­کنند. این مقاله، پیشرفت­ها در این حوزه را توضیح می­دهد و برخی از جنبه­ های مهم استفاده از بسپارها در کود­های هوشمند و هم­چنین فرایندهای ابرجاذب، زیست­ جاذب و زیست­ تخریب­ پذیر در کشاورزی را که از لحاظ زیست محیطی، فنی، اجتماعی و اقتصادی ماندگار (sustainable) هستند، مورد بحث قرار خواهد داد.

 

1- مقدمه

اصلی­ترین شیوه­ های رو به رشد برداشت و فراورش در کشاورزی به طور قابل ملاحظه­ ای از طریق بهره ­برداری از منابع طبیعی مانند آب و خاک، همراه با استفاده بیش از حد از مواد کشت­ شیمی (agrochemical) حاصل شده است. مصرف زیاد آب شیرین، افزایش هزینه­ های تولید مواد کشت­ شیمی و هم­چنین افزایش آگاهی از اثرات منفی بوم­ شناسی (ecological) آن­ها، شیوه­ های غیرماندگار آن­ها را برملا کرده است. با این حال، پیشرفت­های علم و فناوری مواد برای بهبود شرایط خاك، مواد مغذی و هم­چنین مدیریت آب و گیاه نقش داشته است. بسپارها، گروهی از مواد هستند که در بسیاری از کاربردهای کشاورزی به دلیل توانایی مهندسی بسپار برای هر کاربرد، استفاده شده­اند. بسته به نوع کاربرد، طول عمر و کارکرد اقتصادی آن­ها، انواع مختلف بسپارها به طور گسترده­ای در کشاورزی استفاده می­شوند. هدف این مقاله نشان دادن این است که چگونه علم بسپار بر فناوری و شیوه­ های کشاورزی در چهار کاربرد مهم زیر تاثیر می­گذارد:

1) سامانه ­های رهایش کنترل شده (controlled delivery)؛ 2) حذف فلزات سنگین از خاک و آب؛ 3) ابرجاذب­ها (superabsorbents)؛ و 4) روند زیست ­تخریب ­پذیری بسپار.

 

2- رهایش کنترل شده مواد کشاورزی از طریق بسترهای بسپاری

یک مسئله مهم در کشاورزی، تامین نیازهای غذایی گیاهان است که از درشت­ مغذی (macronutrients) مثل N، P، K، Ca، Mg و S تا ریزمغذی (micronutrients) مانند B، Cl، Co، Cu، Fe، Mn، Mo، Ni و Zn را شامل می­شود. با این حال، این مواد مغذی به مقدار کافی برای رشد خوب گیاه در محیط در دسترس نیستند. بنابراین استفاده از مواد کشت­ شیمی مانند کودها، علف­ کش­ها (herbicides) و آفت­کش­ها (pesticides) ضروری است. از سوی دیگر، با افزایش دانش چرخه حیات مواد کشت­ شیمی، نگرانی نسبت به این­که برخی از اثرات زیست محیطی نامطلوب، از جمله فرایندهای زیست­ انباشت (bioaccumulation) در زنجیره غذایی و آلودگی بالقوه بوم­سامانه­ ها (ecosystems) چگونه است، بیشتر مورد توجه قرار گرفته است.

توسعه و استفاده از مواد کشت­ شیمی همراه با بسپارها، چاره ­ای برای این مشکل شده است. زیرا مواد کشت ­شیمی را به درون خاک رها می ­سازد و مستقیما نیازهای گیاهان به مواد مغذی را بدون ایجاد آلودگی تامین می­کند. ترکیب مواد کشت­ شیمی و بسپارها می­تواند بر اساس فرایندهای فیزیکی یا شیمیایی طبقه ­بندی شود. برای مثال، کنترل آهنگ رهایش، فیزیکی است، در حالی­که چگونگی تثبیت مواد کشت­ شیمی در بستر بسپار یک سازوکار شیمیایی است. خواص زیستی و شیمیایی این عامل (agent) و برهم­ کنش­های فیزیکی- شیمیایی آن به انتخاب بهترین سامانه برای رهایش عامل فعال کمک می­کند. علاوه­بر این، روند رهایش به دو گروه، سامانه­ های آهسته­ رهش و کنترل شده، دسته­ بندی می­شود. کود آهسته­ رهش (SRF، Slow-release fertilizer) در مقایسه با کود رهایش کنترل شده (CRF) که بستگی به نوع سازوکار برای رهایش مواد مغذی به درون محیط دارد، رهایش را به تاخیر می­اندازد. کود رهایش کنترل شده عوامل شناخته شده­ای دارد که بر آهنگ و الگوی رهایش اثر می­گذارند، از این رو آن­ها می­توانند کنترل کنند.

 

برگردان : دکتر فاطمه خودکار

[email protected]

(ادامه دارد …)

 

متن کامل این مقاله را در شماره 197ام بسپار که در نیمه بهمن ماه منتشر شده است بخوانید.

در صورت تمایل به درخواست نسخه نمونه رایگان و یا دریافت اشتراک سالانه با شماره های 02177523553 و 02177533158 داخلی 3 سرکار خانم ارشاد تماس بگیرید.