واژه نانوتکنولوژی در انجمن ملی نوبنیاد تکنولوژی در کشور آمریکا که یک نهاد دولتی ست اینگونه توصیف میشود: "تحقیق و توسعه هدفمند، برای درك و دستكاری و اندازه گیریها مورد نیاز در سطح موادی با ابعاد در حد اتم" در سیستم كشاورزی امروزی، اگردامی مبتلا به یك بیماری خاص شود، می توان چند روز و حتی چند هفته یا چند ماه قبل علائم نامحسوس بیماری را شناسایی كنند و قبل از انتشار و مرگ و میر كل گله، دامدار را برای اخذ تصمیمات مدیریتی و پیشگیری كننده آگاه كند و بنابراین می توان نسبت به مقابله با آن بیماری اقدام نماید.نانوتكنولوژی به موضوعاتی در مقیاس هم اندازه با ویروسها و سایر عوامل بیماری زا می پردازد
و بنابراین پتانسیل بالایی را برای شناسایی و ریشه كنی عوامل بیماری زا دارد. نانوتكنولوژی امكان استفاده از سیستمهای آزاد كننده داروئی را كه بتواند به طور طولانی مدت فعال باقی بماند، فراهم می كند.
نانوتكنولوژی به عنوان یك فناوری قدرتمند به ما اجازه می دهد كه نگرشی در سطح مولكولی و اتمی داشته و قادر باشیم كه ساختارهایی در ابعاد نانومتر را بیافرینیم.برای تعیین و شناسایی بسیار جزئی آلودگیهای شیمیایی، ویروسی یا باكتریایی در كشاورزی و صنایع غذایی معمولا از روشهای بیولوژیكی، فیزیكی و شیمیایی استفاده می گیرد. در روشهای اخیر نانوتكنولوژی برای استفاده توام این روشها، یك سنسور در مقیاس نانو طراحی كرده اند در این سیستم جدید، مواد حاصل از متابولیسم و رشد باكتریها با این سنسورها تعیین می گردد.
به عنوان یک فناوری قدرتمند نوین،نانوتکنولوژی در سیستم مواد غذایی و کشاورزی ایالت متحده آمریکا و در گستره جهانی توانایی ایجاد انقلاب و تحولات عظیم را دارد. دیدگاههای مختلفی در نانوتكنولوژی وجود دارد كه می تواند در علوم كشاورزی و صنایع غذایی، كاربرد داشته باشد. نانوتكنولوژی قادر است كه ابزارهای جدیدی را برای استفاده در بیولوژی مولكولی و سلولی و همچنین تولید مواد جدیدی، برای شناسایی اجرام بیماری زا معرفی نماید
در میان فناوري نانو هيچ زمينه علمي را به حال خود رها نکرده استو علوم کشاورزي نيز از اين قاعده جدا نيستند و تا به حال کاربردهاي متعددي از فناوري نانو در کشاورزي ، صنايع غذايي و علوم دامي مطرح شده است.
رابطه ميان فناوري نانو وعلوم کشاورزي در زمينه هاي زير قابل بررسي است:
• نياز به امنيت در کشاورزي و سيستم هاي تغذيه اي
• ايجاد سيستم هاي هوشمند براي پيشگيري و درمان بيماريهاي گياهي
• خلق وسايل جديد براي پيشرفت در تحقيقات بيولوژي و سلولي
• بازيافت ضايعات حاصل از محصولات کشاورزي
استفاده از آفت کش ها و سموم از بين تدابير موجود در مديريت آفات کشاورزي سريعترين و ارزان ترين روش براي واکنش به يک وضيت اضطراري است .چراکه روش های کنترل زیستی در حال حاضر بسیار هزینه بر است. در اين روش ها کنترل آفت از طريق يکي از دشمنان طبيعي آن آفت صورت مي گيرد هرچند امروزه . مصرف بي رويه آفت کش ها مشکلات زيادي را ايجاد کرده اند اين مشکلات شامل اثرات سوء بر سلامت انسان ( ايجاد مسموميت هاي حاد يا بيماري هاي مزمن ) ، تاثير اين مواد بر حشرات گرده افشان و حيوانات اهلي مزارع و همچنين ورود اين مواد به آب و خاک و تاثير مستقيم وغير مستقيم آن در اين نظام هاي زيستي مي باشد .مصرف بي رويه آفت کش ها محصولات کشاورزي را نيز به منبع ذخيره سم تبديل مي کند. استفاده از داروهاي (سموم) هوشمند در ابعاد نانو مي تواند راه حل مناسبي باشد،. اين داروها که قابليت حرکت در گياه را دارند در بسته هايي که حاوي نشاني خاصي هستند قرار ميگيرند .برچسب نشاني يک کد مولکولي است که بر روي بسته نصب شده و به بسته اجازه ميدهد که به بخشي از گياه که مورد حمله عامل بيماري يا آفت قرار گرفته تحويل داده شود . اين ناقلين در ابعاد نانو همچنين داراي خود تنظيمي نيز مي باشند به اين معني که دارو فقط به ميزان لازم به بافت گياهي تحويل داده مي شود . دقت در رديابي بافت هدف و ميزان اندک اما موثر دارو باعث مي شود استفاده از سموم در کشاورزي به حداقل برسد .
از ديگر کاربردهاي فناوري نانو در صنايع غذايي ايجاد پلاستيک هاي جديد در صنعت بسته بندي مواد غذايي است . در توليد اين پلاستيک ها از فناوري نانو ذرات استفاده شده است . اکسيژن مسئله سازترين عامل در بسته بندي مواد غذايي است زيرا اين عنصر باعث فساد چربي مواد غذايي و همچنين تغيير رنگ آنها ميشود . در اين پلاستيک جديد نانوذرات به صورت زيگزاگ قرار گرفته اند و مانند سدي مانع از نفوذ اکسيژن مي شوند .
به بيان ديگر مسيري که گاز بايد براي ورود به بسته طي کند طولاني مي شود . به همين خاطر مواد غذايي در اين بسته ها تازگي خود را بيشتر حفظ مي کنند .
با طولاني کردن مسير حرکت مولکولهاي اکسيژن، مواد غذايي ديرتر فاسد مي شوند.
فناوري نانو با استفاده از فرايندهاي طبيعي زيستي ، شيميايي و فيزيکي در بازيافت مواد باقيمانده از محصولات کشاورزي و تبديل آنها به انرژي و يا مواد شيميايي صنعتي نيز نقش دارد . به طور مثال از زمان برداشت پنبه تا توليد پارچه بيش از 25 % الياف به ضايعات تبديل مي شوند . در دانشگاه کرنل در آمريکا روشي تحت عنوان «ريسندگي الکتريکي» ابداع شده که با استفاده از اين روش از ضايعات پنبه محصولاتي مانند کلافهاي پنبه و نخ البته با کيفيت پايين تر توليد ميکنند . دانشمندان علوم پليمر از اين روش براي توليد نانو فيبرها از سلولز که 90% الياف پنبه را تشکيل مي دهد استفاده کرده اند و اليافي کمتر از 100 نانومتر توليد کرده اند که 1000 بار کوچکتر از الياف فعلي است .
نانو حسگرهای بکار رفته در بسته بندی مواد غذایی، می تواند برای نمایش کیفیت مواد غذایی بسته بندی شده و اعلام وضعیت سلامت آن بکار رود. بطور خلاصه حوزه های مختلف کاربردی فناوری نانو در غذا و صنایع غذایی را می توان به شش دسته نگهداری غذا، بهبود طعم و رنگ، سلامت غذا، بسته بندی، تولید غذا و فرایندهای غذایی تقسیم کرد.
. کاربرد نانو مواد مرکب، می تواند کیفیت بسته بندی را با افزایش خاصیت مانع بودن آن، قیمت کمتر، نمایش بهتر و مواد سازگار با محیط زیست، بهبود دهد.
- بسته بندی
بسته بندی غذا با طراحی قاب های مختلف، مزیت های عملی مانند مقاومت در برابر آتش، جاذب گاز و مقاومت های حرارتی و مکانیکی، زمینه را برای افزایش توانایی مصرف و غیره فراهم می کند.
- نانو ذرات و نانوساختارها
این مواد می توانند بطور موثری باکتری های مضر را در غذا از بین ببرند و سلامت غذا را افزایش دهند.
- بسته بندی هوشمند با استفاده از نانو حسگرها
این بسته بندی ها می توانند تغییرات و فساد محتویات درون خود را آشکار سازند و به مصرف کننده، مواد مغذی دقیق را نشان دهند و قبل از فاسد شدن غذا به وی اطلاع دهند.
استفاده از فناوری نانو برای تولید قطره چکان های تنظیم کننده فشار و مقاوم به نفوذ ریشه، لوله های پلاستیکی تراوا و لوله های رسی، از مهمترین دستاوردهای فناوری نانو در علم آبیاری می باشند که با استفاده از آنها راندمان آبیاری از 30-40 درصد به 92-93 درصد افزایش می یابد. با توجه به اینکه 94 درصد از منابع آبی کشور در بخش کشاورزی مصرف می شود و با وجود خشکسالی های پی در پی، دستیابی به این میزان افزایش در راندمان مصرف آب می تواند کمک انکار ناپذیری برای خروج از بحران آب در پی داشته باشد. در این زمینه استفاده از یک هسته نانویی برای آمیخته شدن پلاستیک و علف کش هنگام ساخت لوله های پلاستیکی سبب شده است که از تجمیع ریشه و شکسته شدن لوله هنگام استفاده از آن در آبیاری زیرزمینی جلوگیری شود.
امروزه فناوری نانو علاوه بر اصلاح انواع محصولات کشاورزی در مقابل تنش ها ی گرمایی، بیماری ها و آفات، می تواند آنها را در مقابل خشکسالی نیز مقاوم سازد. از آنجاییکه 95 درصد از آب های موجود در جهان را آب های نامتعارف تشکیل می دهد، فیلترهای نانو در کشاورزی و برای استفاده در آبیاری مزارع نیز می تواند به کار برده شود.
نانوفیبرهایی اکسید آلومینیم با اندازه های 2 نانومتر، قادرند ویروس ها، باکتری ها و کیست ها را در آب از بین ببرند. کشورهایی چون هند و آفریقای جنوبی با همکاران آلمانی خود و با تخصیص منابع مالی هنگفت چند میلیون دلاری از بودجه تحقیقاتی خود، توانسته اند گام های موثری را در این مسیر بردارند.
علم گیاه پزشکی نیز از پیشرفت هایی که فناوری نانو به ارمغان آورده است بی بهره نخواهد بود. فناوری نانو می تواند علم گیاه پزشکی را دگرگون کند. دستاورد های جدید ناشی از فناوری نانو مانند تیمار مولکولی بیماری ها، ردیابی سریع بیماری ها، افزایش توامندی گیاهان برای جذب مواد غذایی همگی از عوامل تحول زا در بهبود کارایی علم گیاه پزشکی می باشند
. صنعت ماشین های کشاورزی می تواند توسط فناوری نانو از یک پتانسیل جدید برای توسعه خود بهره مند شود. بسیاری از پیش بینی های کنونی نشان می دهد که تا 10 سال آینده طراحی و تولید خودروها به میزان 60 درصد تحت تاثیر فناوری نانو و زیر شاخه های آن قرار خواهد گرفت. بعنوان مثال کاربردهای انرژی نوین ، کاهش وزن خودرو، افزایش کارکرد مواد، افزایش راحتی و افزایش بهره وری در برابر هزینه های تمام شده از جمله مزایای قابل تعریف برای صنعت خودرو و ماشین های کشاورزی است. ساخت و تولید ماشین های کشاورزی می تواند از فناوری نانو در زمینه های فراوانی همچون شاسی و بدنه، موتور و سیستم های انتقال نیرو، رنگ و لایه گذاری ها، روغن کاری و روان سازها، تایرها، سیستم تخلیه و مبدل های کاتالیستی و تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی سود برد.