Use of Nanotechnology for Safe Agriculture and Food Production : Challenges and Limitations

Geleneksel tarım yöntemleri gübre ve ekim normu değerlerine dikkat edilmeksizin (aşırı miktarda gübre ve pestisit kullanımı) uygulanması artık günümüz koşullarında sürdürülebilir değildir. Geleneksel tarım yöntemleriyle uygulanan gübrelerin büyük bir kısmı bitkiler tarafından emilmeden sızma veya buharlaşma yoluyla kaybolmakta bu durumda toprakta tuzluluk (çoraklaşma), su kirliliği ve ekonomik kayıplara neden olmaktadır. Nanoteknoloji ise bu verimsizliği gidermek ve gıda güvenliğini sağlamak için çözüm oluşturmaktadır.

Nanoteknolojinin tarımda uygulanması üç ana başlık altında incelenmiştir :

Nano Gübreler: Geleneksel gübrelere kıyasla besin maddelerinin kontrollü ve yavaş salınımını sağlarlar. Bu sayede besin kaybı (sızıntı) azalır, bitkiler tarafından emilim (biyoyararlanım diğer bir deyişle elde edilen verim) artar ve uygulama sıklığı düşer. Nano boyuttaki parçacıklar bitki hücre duvarlarını kolayca aşabilir.

Nano Pestisitler: Aktif bileşenlerin nanoenkapsülasyonu (kapsüllenmesi) sayesinde, pestisitler hedef zararlıya daha kolay ulaşır. Bu yöntem ; gerekli kimyasal miktarını düşürür, çevreye verilen zararı azaltır ve hedef dışı organizmaları korumayı amaçlar. Örneğin : Gümüş (Ag) ve Çinko Oksit (ZnO) nanopartikülleri antimikrobiyal özellikleriyle bitki patojenlerine karşı etkilidir.

Nano Sensörler : Akıllı tarım uygulamalarının temelidir. Toprak nemi, pH, besin seviyeleri ve hastalıkların erken teşhisi konularında hassas izleme yapabilirler. Ayrıca gıda güvenliği için toksinlerin ve pestisit kalıntılarının tespitinde kullanılırlar.

Nano Taşıyıcılar ve Sürdürülebilirlik : Aktif maddelerin taşınması için kullanılan nano taşıyıcılar, tarımsal üretimdeki nanoteknoloji uygulamalarında büyük bir öneme sahiptir. Özellikle kitosan gibi biyolojik olarak parçalanabilir polimerler ve lipid bazlı sistemler, kimyasalların kontrollü salınımını sağlayarak çevresel kirliliği en aza indirmektedir.

Çevresel ve Sağlık Riskleri : Nanoteknolojinin faydaları olduğu kadar elbette zararları da bulunmaktadır. Örneğin ;

Toprak Sağlığına Etkisi : Nanopartiküller, toprak mikrobiyotasını (faydalı bakteri ve mantarlar) olumsuz etkileyebilir. Örneğin, Titanyum Dioksit (TiO2) ve Çinko Oksit (ZnO) nanopartikülleri, toprak solucanlarına zarar verebilir ve mikrobiyal çeşitliliği azaltarak besin döngülerini bozabilir.

Toksisite ve Birikim: Nanopartiküllerin besin zincirine girerek birikmesi (biyoakumülasyon) ve biyolojik büyütme yoluyla üst basamaklara taşınması ciddi bir endişe kaynağıdır.

İnsan Sağlığı : Biyolojik bariyerleri aşabilme yetenekleri nedeniyle, bu maddelerin solunması veya tüketilmesi insanlarda toksisite ve genotoksisite riski oluşturabilir.

Tarımda nanoteknolojinin yaygın olarak kullanılmamasındaki önemli nedenlerden biri ise başlangıç maliyetlerinin yüksek olmasıdır. Bu durum özellikle gelişmekte olan bölgelerde çiftçilerin bu teknolojiye erişimini zorlaştırmaktadır.

Sonuç Olarak ; Tarımda nanoteknolojinin birçok faydası olsa da göz ardı edilemeyecek zararları da bulunmaktadır. Nanoteknolojinin kullanılması ; tarımda verimi arttırmakta, üretim yapılırken toprakta oluşabilecek çoraklaşmayı önlemekte, çevre kirliliğinin önlenmesinde büyük bir rol oynamaktadır ancak endüstriyel ölçekte uygulama ve üretim maliyetlerinin düşürülmesi pek mümkün olmadığı için günümüzde gelişmekte olan ülkelerde henüz uygulama alanı ne yazık ki bulabilmiş değildir.

Science Direct (Elsevier)