کاربرد فناوری نانو در آبیاری

[Mohammad Aref 120452]

محققان بخش کشاورزی به دنبال راههای مختلفی برای آبياری مستمرتری هستند. در حال حاضر، بزرگترين نقطه ضعف آبياری ها، استفاده بيش از حد از آب بوده و بيشتر آب مصرفی از طريق تبخير از بين می رود. ميزان تبخير بالا ممکن است حاصلخيزی خاک را به علت نمک زياد، کاهش دهد. محققان فناوری نانو به دنبال راهی برای استفاده از آب هستند که کمترين ميزان تبخير را داشته باشد. يکی از ايده های مطرح شده استفاده از زئوليت های معدنی است. زئوليت ها، مواد معدنی بلوری شکلی هستند با منافذ ريز که در پالايشگاههای نفت، تصفيه آب و پاکسازی محصولات مورد استفاده قرار می گيرند. این ساختارها را می توان به روشهای خاصی ایجاد کرد. این ساختارها در برگیرنده میلیونها حفره هستند. چنانچه زئولیت ها در دمای 350 تا 400 درجه سانتیگراد برای مدت چند ساعت حرارت داده شوند آب موجود در مجاری و فضای کانال مانند آزاد شده و زئولیت خشک ایجاد می‌شود. قطر فضاهای کانال مانند، مشخص و تابع ترکیب شیمیایی زئولیت است. موادی که ابعاد ملکول آنها کمتر از قطر فضای زئولیت باشد جذب شده و آنهایی که بزرگتر هستند جذب نخواهند شد. به عنوان مثال زئولیتی که قطر کانال آن 4.5 آنگستروم است، می‌تواند هیدروکربنی مانند اکتان و نپتان را که قطر آنها حدود 4.3 آنگستروم است جذب نماید و هیدروکربن های ایزواکتان و ایزوپنتان را که قطر آنها 5 آنگستروم است جذب ننماید. با استفاده از زئولیت ها می‌توان این مواد هیدروکربنی را از یکدیگر جدا نمود. بعضی از زئولیت ها نیتروژن را بطور انتخابی جذب می‌نمایند. از زئولیت ها می‌توان برای جداسازی دی‌اکسید کربن و کاهش میزان رطوبت گازهای طبیعی استفاده کرد. از زئولیت ها در ذخیره سازی انرژی خورشیدی نیز استفاده می‌شود. زئولیت های نامبرده در طول روز آب جذب شده درون خود را از دست می‌دهند و شب هنگام در حالی که رطوبت هوا را جذب می کنند با آزاد کردن گرما، انرژی ذخیره شده از نور خورشید در هنگام روز را آزاد می نمایند. زئولیت ها را در کشاورزی برای بهبود کیفیت خاک، تهیه خوراک حیوانات و همچنین در تهیه حشره کشها بکار می‌برند.

 

قطر فضاهای کانال مانند، مشخص و تابع ترکیب شیمیایی زئولیت است. موادی که ابعاد ملکول آنها کمتر از قطر فضای زئولیت باشد جذب شده و آنهایی که بزرگتر هستند جذب نخواهند شد.

حفره هاي ميکرو و نانو موجود در شبکه مواد متخلخل به ما اين امکان را مي دهد که بتوانيم از اين ترکيبات براي جداسازي گاز يا مايع، ذخيره کننده گاز، تبادل آنيوني و کاتيوني استفاده کنیم. مساحت سطح یک قاشق زئولیت برابر مساحت دو زمین فوتبال است. این افزایش سطح در یک حجم ثابت مانند افزایش سطح سیب زمینی با خلال کردن است.

 

 

میزان سطح واکنشی که یک قاشق زئولیت می دهد به اندازه دو زمین فوتبال است.

محققان مايلند در سيستم های آبياری از زئوليت ها استفاده کنند چرا که مواد معدنی می توانند تا نيمی از حجم خود آب جذب کنند. زئوليت ها به عنوان مهار کننده آب عمل می کند و به تدريج آب را برای مصرف گياهان خارج می کنند. استفاده از زئوليت ها در سيستم آبياری مزايای بسيار زيادی نسبت به ديگر روش های سنتی و معمولی آبياری دارد. اولين مزيت اين است که زئوليت ها می توانند ميزان مصارف نهایی برای محصولات کشاورزی را کاهش دهند و اين نوع آبياری در مناطقی که با مشکل کم آبی مواجه اند بسيار مفيد است. مزيت دوم هدر رفتن آب کمتر از طريق تبخير يا نفوذ در خاک است چرا که آب به تدريج و در منطقه کوچکی خارج می شود و در عين حال، نمک کمتری روی خاک باقی مانده و اين امر باعث ماندگاری کيفيت خاک می شود.

 

منبع: آموزش نانو