Cập nhật vào: Thứ năm - 06/06/2019 01:15 Cỡ chữ
Khoa học nano được định nghĩa như là khoa học nghiên cứu hiện tượng và vận hành các vật liệu ở cấp độ nguyên tử, phân tử và lớn hơn phân tử, có thuộc tính khác nhau trong phạm vi rộng (Mannino và Scampicchio 2007).  Ảnh minh họa. Nguồn: Internet. Theo GS.TS. Mai Văn Quyền, nhà nghiên cứu về phân bón hàng đầu tại Việt Nam, thuật ngữ “nano” bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp (dwarf) có nghĩa là cực nhỏ (Sangamithra và Thirupathi 2009). Khái niệm công nghệ nano là do Richard Feynman nêu ra từ 1959; nhưng thuật ngữ nano được Norio Tanguchi - một nhà chế tạo thiết bị điện tử nổi tiếng của Nhật - biến thành sản phẩm thực tế 1974 (Warad và Dutta 2005)... Về kích thước thì 1 nano mét có kích thước bằng 1 phần tỷ mét hay 1 mm bằng 1 triệu nano mét. Để dễ so sánh, ta lấy đường kính một sợi tóc có kích thước bằng 100.000 nano mét, hoặc 1 nguyên tử bằng 0,1 nano mét. Kích thước nano nhỏ như vậy làm sao để chế tạo được? Có 2 cách chế tạo ra một vật liệu có kích thước nano: (1) Phương pháp topdown là phương pháp chia nhỏ một vật liệu có kích thước lớn (bulk) thành kích thước nhỏ bằng cách nghiền, ép, tán hay bào mòn; (2) Phương pháp Bottom up là phương pháp ngược lại, tổng hợp các phần tử nhỏ hơn nano để có kích thước nano như tự lắp ghép (self - assembled) phương pháp sol-gel. Phương pháp lắng đọng hơi hóa học hay phương pháp lắp ghép tự nhiên (natural - assembled). Đặc điểm của vật liệu nano là như thế nào? Vật liệu nano thường dùng trong các lĩnh vực có kích cỡ từ 1 - 100 nano mét, do có kích cỡ nhỏ như vậy nên cùng một khối lượng vật chất thì vật liệu nano có diện tích bề mặt lớn hơn hàng triệu lần. Chính nhờ ưu việt như vậy nên vật liệu nano có thể mang một nguồn năng lượng cực lớn và có thể xuyên qua vách tế bào một cách dễ dàng để chui vào trong các vật thể. Phạm vi ứng dụng: Vật liệu nano đã được ứng dụng ở các lĩnh vực nào? Dù mới ra đời vào các thập kỷ cuối của thế kỷ 20, nhưng đến nay vật liệu nano đã có mặt trong nhiều lĩnh vực như điện, điện tử để tạo ra các vật liệu, thiết bị thông minh sử dụng rất rộng rãi trong đời sống như các đầu dò thông minh, các chip nano dùng trong các thiết bị điện tử. Ngành dệt dùng để tạo ra các chiếc áo chống khuẩn, chống nóng. Trong y học để tạo các thiết bị thăm khám bệnh, mang thuốc đến chỗ bị bệnh và chế nhiều loại thuốc điều trị bệnh như ung thư, kể cả các loại thuốc mang tính thực phẩm chức năng. Trong ngành chế biến thực phẩm được sử dụng rất đa dạng, có tác dụng chống khuẩn, chống hôi, dò tìm các vật lạ, đóng gói thực phẩm và nước uống và vận chuyển bảo quản sản phẩm… Phân bón nano ứng dụng trong nông nghiệp: công nghệ nano dù mới bén duyên với ngành nông nghiệp nhưng cũng đã có mặt trong các lĩnh vực phân bón, thuốc trừ sâu tạo các chất kích thích sinh trưởng được khách hàng tìm kiếm sử dụng khá sôi động. Nước sử dụng chế phẩm nano nhiều cho nông nghiệp là Mỹ, Trung Quốc, Hàn Quốc, Nhật và nhiều nước khác. Ở Việt Nam, có ít nhất hàng vài ba chục công ty TNHH buôn bán các loại phân bón mang chức năng vật liệu nano, phần lớn dùng để ngâm tẩm hạt giống, phun lên lá và tưới vào gốc như các dạng phân bón lá, bón gốc dạng lỏng. Các chế phẩm này theo kết quả khảo nghiệm của các đơn vị có chức năng báo cáo là sử dụng liều lượng rất nhỏ để ngâm tẩm hay phun lên lá, hoặc tưới vào gốc đã đưa lại hiệu quả khá hấp dẫn và lợi nhuận cũng khá cao nên được Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn cho phép lưu hành trong sản xuất (trước khi có Nghị định 108). Công ty CP Bình Điền - Ninh Bình là một trong những công ty con của Công ty CP phân bón Bình Điền đã hợp tác với một vài đối tác từ 2016 đến nay sản xuất, thử nghiệm các chế phẩm nano như nano mix, nano silic, nano kẽm, đạm nano xanh, đạm nano plus, nano amino acid, nano hữu cơ, nano chitosan… trên 155 công thức khác nhau cho cây lúa, bắp, rau, trà và khoai tây... thu lại kết quả rất khả quan.Các vi lượng dạng nano được phối trộn với liều rất nhỏ, từ 3 - 4% với các loại phân khoáng để giảm thiểu lượng bón mà vẫn mang lại năng suất, chất lượng và hiệu quả cao. Vì vậy đã được đông đảo khách hàng đón nhận. Theo KHPTO
Hiện nay, với sự phát triển nông nghiệp công nghệ cao, việc áp dụng những công nghệ tiên tiến vào sản xuất nhằm nâng cao năng suất, chất lượng và hiệu quả kinh tế cho nông sản được đặc biệt coi trọng. Trong vòng hơn 10 năm trở lại đây, công nghệ nano trên cây trồng đã khá phổ biến trên thế giới. Ứng dụng công nghệ nano trong nông nghiệp đang được nhiều nước xem là hướng đi mới để phát triển một nền nông nghiệp hiệu quả, kinh tế và an toàn hơn. Năm 2005, nhóm nhà khoa học Trung Quốc đã nghiên cứu và thấy rằng các hạt nano TiO2 thúc đẩy quang hợp và chuyển hóa nitơ, từ đó cải thiện đáng kể tốc độ tăng trưởng của rau bina ở nồng độ thấp 20 mg/l. Còn tại Nga, Trung tâm Công nghệ Nano và vật liệu Nano dùng cho nông nghiệp thuộc Đại học Tổng hợp Kỹ thuật Nông nghiệp Ryazan đã nghiên cứu về các hoạt tính sinh học của các vật liệu nano hơn 17 năm nay. Kết quả cho thấy các hạt nano sắt, coban và đồng cho hiệu quả lớn nhất khi xử lý hạt giống cây trồng, trong đó có các cây họ đậu. Nghiên cứu của Polichuck và cộng sự năm 2013 công bố hạt giống đậu tương xử lý nano sắt, đồng và coban làm tăng năng suất lần lượt là 5,6%, 11,3% và 20%. Tại Việt Nam, nhằm mục tiêu nâng cao hiệu quả sản xuất nông nghiệp trong tương lai, việc nghiên cứu ứng dụng vật liệu nano vào sản xuất nông nghiệp trong nước cũng được các viện, trung tâm nghiên cứu và các nhà khoa học đặc biệt quan tâm. Mới đây, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam (KH&CN) vừa hoàn thành quy trình nghiên cứu và bước đầu triển khai ứng dụng công nghệ nano trong trồng trọt, chăn nuôi và thủy sản. Đó là nỗ lực của các nhà khoa học Việt Nam trong việc tìm ra những giải pháp bắt kịp xu thế chung của thế giới. Được triển khai từ năm 2015, với mục tiêu tạo được một số chế phẩm nano sử dụng có hiệu quả trong trồng trọt, chăn nuôi, thủy sản và ứng dụng có hiệu quả công nghệ nano để tăng năng suất, chất lượng, giảm chi phí, tăng tính chống chịu điều kiện bất lợi của các đối tượng nông nghiệp chính; dự án “Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano trong nông nghiệp” do Viện Công nghệ Môi trường, Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam chủ trì đã được thử nghiệm tại 18 tỉnh, thành trong cả nước. Đây được xem là dự án trọng điểm về nghiên cứu chế tạo công nghệ vật liệu nano trong trồng trọt, chăn nuôi, thủy sản. Dự án với sự tham gia của tám viện nghiên cứu chuyên ngành của Viện Hàn lâm KH&CN và một số viện, trung tâm thuộc Bộ Nông nghiệp và PTNT. Đến nay, dự án đã chủ động được quy trình công nghệ chế tạo vật liệu nano và kết quả ứng dụng trong nông nghiệp bước đầu rất khả quan. Chế phẩm phân bón nano qua lá bao gồm nhiều nguyên tố vi lượng như sắt, măng-gan, cô-ban, đồng, kẽm… được tạo ra từ các phương pháp hóa học và vật lý với kích thước nano mét. Để làm được điều này, nhất là việc vật liệu mới đạt kích thước mong muốn chỉ từ 2 - 3 nanomet, nguyên liệu đầu vào được nhóm nghiên cứu lựa chọn kỹ, quy trình chế tạo vật liệu, kiểm định kích thước hạt nano được kiểm soát, thiết bị, máy móc hiện đại, đồng bộ. Theo đánh giá, hạt nano vi lượng đóng vai trò như một yếu tố kích thích sinh học. Trong cây trồng có rất nhiều quá trình sinh hóa, bình thường không xảy ra nhưng khi có tác động của nguyên tố vi lượng có kích thước nano sẽ đánh thức tiềm năng và cây sẽ phát triển ở mức độ khác. Khi phun lên lá các hạt nano vi lượng, lá cây hấp thụ và cây được bổ sung chất dinh dưỡng cần thiết, như vậy cây sẽ phát triển tốt và cho năng suất cao. Khi bón phân qua lá, việc kết hợp thuốc phòng trừ sâu bệnh rất đơn giản ở giai đoạn cây con và hình thành quả. Tỷ lệ đậu quả cao hơn so với cây đối chứng, quả chắc và tỷ lệ quả ba hạt nhiều. Thời gian sinh trưởng chín sớm hơn so với cây đối chứng khoảng 2 ngày. Năng suất tăng hơn so với cây đối chứng hơn 10% trong điều kiện đã giảm 50% lượng đạm, Ka-li. Thử nghiệm phân bón lá nano trên 1ha trồng đậu tương. Mặc dù, đợt trồng đậu tương ảnh hưởng của bão số 12 nên đậu tương gieo hạt muộn, đất trồng không được chuẩn bị tốt. Thế nhưng, theo đánh giá của người nông dân, nhờ sử dụng phân bón lá nano cây đậu tương vẫn sinh trưởng, phát triển tốt, cho năng suất cao, chất lượng đậu tốt hơn so với những vụ mùa trước đây. Trong khi đó, thời gian thu hoạch được rút ngắn đáng kể. Mặt khác, tiết kiệm được hơn một nửa các loại phân đạm, Kali bón cho cây. Cùng với việc nghiên cứu ứng dụng công nghệ nano trong trồng trọt, các sản phẩm nano đã được ứng dụng trong chăn nuôi và nuôi trồng thủy sản. Hạt nano sử dụng làm phụ gia thức ăn chăn nuôi thay thế một số nguyên tố vi lượng dạng muối giúp vật nuôi dễ hấp thu các nguyên tố vi lượng kích thước nano, cũng như hạn chế tác dụng phụ của các muối kim loại trong thức ăn chăn nuôi. Để đáp ứng yêu cầu của việc phát triển một nền nông nghiệp hiện đại, đã có sự quan tâm đáng kể đối với việc nghiên cứu, sử dụng công nghệ nano trong nông nghiệp. Những kết quả nghiên cứu nêu trên là bằng chứng cho thấy nỗ lực của các nhà khoa học Việt Nam trong việc tìm ra những giải pháp bắt kịp xu thế phát triển chung của nền nông nghiệp thế giới. Công tác nghiên cứu vẫn đang được tiếp tục để có nhiều hơn nữa những sản phẩm nano phù hợp với nhiều đối tượng của ngành nông nghiệp. Đây là công nghệ đang được kỳ vọng là một trong những giải pháp hữu hiệu giúp nâng cao hiệu quả sản xuất nông nghiệp trong tương lai./. Trang Trần |
