اختراع جالبی که جایگزین کودهای شیمیایی می‌شوند

ایسنا: دانشمندان «موسسه فناوری ماساچوست»(MIT) راهی برای بهینه‌سازی باکتری‌ها برای محافظت از گیاهان در برابر گونه‌های مهاجم پیدا کرده‌اند تا در نهایت بتوانند جایگزین کودهای شیمیایی در مزارع شوند.

به نقل از آی‌ای، تولید و استفاده از کودهای شیمیایی به میزان قابل توجهی از انتشار گازهای گلخانه‌ای مانند اکسید نیتروژن کمک می‌کند و اغلب انرژی‌بر است، زیرا از فرآیند هابر-بوش(Haber-Bosch) استفاده می‌کند که به دما و فشار بالا نیاز دارد.

به نقل از ویکی‌پدیا، فرآیند هابر-بوش روشی برای تولید صنعتی آمونیاک از طریق واکنش گاز نیتروژن و گاز هیدروژن و با استفاده از کاتالیزگرهای آهن و روتنیم(در اغلب مواقع از ترکیبات ناخالص آنها استفاده می‌شود) است. در این فرآیند به دمای ۴۵۰ سانتی‌گراد و فشار ۲۰۰ اتمسفر نیاز است.

برای جلوگیری از برخی از این پیامدهای منفی، کشاورزان اغلب از کودهای زیستی که حاوی میکروارگانیسم‌های(ریزموجودات) مفید مانند باکتری‌های تثبیت‌کننده نیتروژن هستند، برای افزایش حاصلخیزی خاک و حمایت از سلامت گیاه استفاده می‌کنند.

با استفاده از کودهای شیمیایی کمتر، این روش‌ها بخشی از شیوه‌های کشاورزی سازگار با محیط زیست و پایدار محسوب می‌شوند. با این حال، آنها در برابر آفات از گیاه محافظت نمی‌کنند.

بهینه‌سازی باکتری‌ها

اکنون دانشمندان MIT راهی برای بهینه‌سازی باکتری‌ها برای محافظت از گیاهان در برابر گونه‌های مهاجم پیدا کرده‌اند تا در نهایت بتوانند جایگزین کودهای شیمیایی در مزارع شوند.

باکتری‌ها علاوه بر دادن مواد مغذی مورد نیاز به گیاهان، به بازسازی خاک و محافظت از گیاه در برابر حشرات کمک می‌کنند. اما از آنجایی که این ریزموجودات به گرما و رطوبت حساس هستند، تولیدکنندگان قبلاً قادر به تولید آنها در مقیاس بزرگ و مورد نیاز کشاورزان نبوده‌اند.

مهندسان شیمی در MIT یک پوشش فلزی-آلی ایجاد کرده‌اند که سلول‌های باکتریایی را در برابر آسیب‌های ناشی از محیط‌شان محافظت می‌کند، بدون اینکه مانع توسعه یا توانایی آنها شود. این فرآیند آنها را برای محافظت از گیاهان در برابر آفات مزاحم، ایده‌آل و در عین حال پایدار و ایمن می‌سازد.

آریل فورست استادیار مهندسی شیمی در MIT و نویسنده ارشد این پژوهش می‌گوید: آنها همچنین می‌توانند گرمای تا ۵۵ درجه سلسیوس(۱۳۲ درجه فارنهایت) را تحمل کنند، به این معنی که شما مجبور نیستید از انبار سرد برای این میکروب‌ها استفاده کنید.

روشی ایمن

هم فلزات مورد استفاده برای این پوشش‌ها از جمله آهن، منگنز، آلومینیوم و روی و هم ترکیبات آلی این ترکیب توسط سازمان غذا و داروی ایالات متحده «ایمن» محسوب می‌شوند. این ترکیب پلی‌فنول(polyphenol) نام دارد که ماده‌ای است که به طور طبیعی در گیاهان وجود دارد و دارای خواص آنتی اکسیدانی است که از آسیب سلولی جلوگیری می‌کند.

فورست می‌گوید: ما از این ترکیبات غذایی طبیعی استفاده می‌کنیم که به خودی خود فوایدی دارند و سپس زره‌های کوچکی را تشکیل می‌دهند که از میکروب‌ها محافظت می‌کنند.

پژوهشگران ۱۲ نوع پوشش مختلف را آزمایش کردند و متوجه شدند که همه آنها از باکتری‌ها در برابر دمای ۵۰ درجه سانتیگراد(۱۲۲ درجه فارنهایت) و رطوبت تا ۴۸ درصدی محافظت می‌کنند. آنها همچنین خاطرنشان کردند که این پوشش ها سرعت جوانه‌زنی بذر گیاهان شامل انواع بذر نظیر ذرت و تربچه را تا ۱۵۰ درصد بهبود می‌بخشند.

فورست و تیمش به منظور تجاری‌سازی باکتری‌های پوشش داده شده برای کاربردهای گسترده در کشاورزی احیا کننده اکنون شرکتی به نام Seia Bio تاسیس کرده‌اند. فورست معتقد است که کشاورزان خرد که فاقد ابزار و شرایط مورد نیاز برای کشت این ریزموجودات هستند، به دلیل هزینه پایین فرآیند تولید، این کودهای میکروبی را مقرون به صرفه‌تر خواهند یافت.

وی می‌گوید: وقتی به توسعه فناوری فکر می‌کنیم، باید آن را به گونه‌ای طراحی کنیم که ارزان و در دسترس باشد و این همان چیزی است که این فناوری آن را در نظر می‌گیرد. این به دموکراتیک کردن کشاورزی احیاکننده کمک خواهد کرد.

این مطالعه در مجله American Chemical Society منتشر شده است.