نانوتکنولوژی در تمام بخش های صنعتی ، از دارو گرفته تا آب اشامیدنی و انرژی، کاربرد دارد و می تواند راهکارهایی برای تصویه آب، کشاورزی و غذا و همچنین توسعه زیرساخت ها فراهم کند و مزایایی برای کشور داشته باشد.
پیشرفت روزافزون از یک سو و نیازهای روز افزون کشورهای در حال توسعه، نیاز به فناوری جدید برای پاسخگویی به این نیازها را افزایش داده است. فناوری نانو نیز به دلیل قابلیتهای منحصر به فرد آن، روز به روز توجه بیشتری را به خود جلب میکند. در ادامه مهمترین معضلاتی که با استفاده از این فناوری قابل حل است، به صورت اجمالی بیان خواهد شد.
الف) آب
به گفته شورای جهانی آب، 600 میلیون نفر با کمبود آب مواجه هستند. تا سال 2025 بسته به میزان رشد جمعیت، بین 2.7 تا 3.2 بیلیون نفر ممکن است در شرایط کم آبی یا کم فشاری آب زندگی کنند. استفاده از نانوتکنولوژی در پنج بخش کلیدی مربوط به آب- شامل تشخیص، نظارت، نمک زدایی، تصفیه، تصفیه فاضلاب- می تواند نقش به سزائی در مقابله با بحران های آبی پیش رو ایفا کند.
یکی از حوزه های فعال در حال ظهور در خصوص نانوتکنولوژی و تصفیه آب ، توسعه ی نانومواد است. مزایای استفاده از نانومواد می تواند ناشی از واکنش پذیری افزایش یافته ، سطح مقطع و ویژگی های متخلخل آنان باشد. تحقیقات در مورد نانومواد در مراحل مختلفی می باشد که هرکدام دارای ویژگی های منحصر به فردی هستند که بطور بالقوه برای تصفیه پساب های صنعتی، آب های زیرزمین، آب های سطحی و آب آشامیدنی قابل استفاده هستند. فرایندهای غشایی، اجزای کلیدی تصفیه آب پیشرفته و تکنولوژی های نمک زدایی هستند و نانوموادهایی چون کربن نانوتیوب ها، نانوذرات، و پلیمرهای شاخته دار به توسعهی فراینده های تصفیه آب کارآمدتر و مقرون به صرفه تر کمک می کنند.
ب) دارو
پیشرفت های دارویی از طریق نانوتکنولوژی شامل تشخیص و هم روش های درمانی ممکن هستند. تشخیص بیماری و غربالگری نقش مهمی در کشورهای در حال توسعه ایفا می کند، زیرا دستیابی به امکانات دارویی سخت یا غیر ممکن است. روش های تشخیص ارزان و استفاده ی اسان به شکل تکنولوژی های قابل حمل آزمایشگاهی و دستگاه های حسگر برای آزمایش های خون و تشخیص پاتوژن مخصوصا در مناطق روستایی مفید خواهد بود.
شکل 1: نمونه هایی از نانوداروها و کاربرد آنها در بیماری HIV
تلاش های تحقیقاتی متعددی در زمینه نانوموارد در تشخیص و مبارزه با ویروس ایمنی بدن (HIV) مسبب ایدز(سبب سندرم کمبود ایمنی) ، می شود. نانوتکنولوژی، فرصتی منحصر به فرد برای ترکیب و بهبود پروفایل های دارویی ضد نقض ایمنی بدن، با استفاده از داروهای مناسب تر و جواب بهتر بیمار به درمان HIV فراهم می کند.
ج) کشاورزی و غذا
افزایش تولیدات کشاورزی (افرایش بیشتر مواد غذایی با همان منابع یا منابع کمتر؛ کشت صحیح با زباله کمتر) و فراوری و ذخیره مواد غذایی، زمینه های اصلی مهم برای یک سوم کشورهایی است که تامین مواد غذایی معمولا محدود هستند و کیفیت غذاهای موجود سبب مشکلات تغذیه ای می شود.
با توجه به چالش های جهانی همچون رشد جمعیت، تغییرات آب و هوایی و دسترسی محدود به مواد غذایی مهم مثل فسفر و پتاسیم، نوآوری صنعتی مهم است. نانوتکنولوژی به کار برده شده در تولید محصولات کشاورزی می تواند نقش اساسی برای این هدف داشته باشد.
شکل 2: نانوذرات روی به گیاه لوبیای مانگ اعمال شده و این گیاه بزرگتر شده و لوبیای بیشتر تولید می کند
بر خلاف کودهای معمولی، که شامل منابع زیادی هستند، نانوتکنولوژی بر مقادیر کم تمرکز می کند. محققات به صورت فعال در حال تحقیق بر طیفی از نانوذرات فلزی و اکسید فلزی، و همچنین شناخته شده به نام نانوکود، تحقیق می کنند.
نانوکپسول ها، نانوذرات و حتی لایه‌ی خارجی ویروسی نمونه هایی از استفاده برای بهبود جذب مواد مغذی در گیاهان و انتقال عناصر فعال به جایگاه های خاص است. استفاده از نانوذرات هدفمند می توانند سبب کاهش آسیب به بافت های غیرهدف و کاهش میزان مواد شیمیایی آزاد شده به محیط شود.
فراوری مواد غذایی، بسته بندی مواد غذایی، و مکمل های غذایی، همه زمینه هایی هستند که نانوتکنولوژی روی آن ها تاثیر دارد. مثال هایی عبارتند از: سیستم های نانوحامل برای انتقال مواد مغذی و مکمل ها در شکل لیپوزوم ها یا مواد نانوکپسول شده با پایه ی پلیمری؛ مکمل های با اندازه نانو برای مواد غذایی، مکمل ها و خوراک حیوانات.
د) انرژی
نانوتکنولوژی در تولید انرژی، توزیع، ذخیره سازی، و تبدیل انرژی، حوزه هایی هستند که بسیاری تحقیقات و بهبود کاربردی آن ها در آزمایشگاه های سراسر جهان در حال انجام است. با توجه به چشم انداز جهانی انرژی تا 2016، حدود 1.2 بیلیون نفر-16% جمعیت جهان- به برق دسترسی ندارند. ذخیره انرژی (باطری ها و سلول های سوختی) و فتوولتائیک (پنل های خورشیدی ارزانتر و کارآمدتر) ، زمینه های کلیدی برای بهبود وضعیت آنها است.
شکل 3: فتوولتائیک برای پمپاژ آب در روستایی در زیمباوه
با وجود پیشرفت در استخراج انرژی های تجدیدپذیر از منابع زیاد طبیعی از طریق نانوتکنولوژی، گروه های تحقیقاتی در سراسر جهان شروع به توسعه ی نانوژنراتورهای برق مالشی (اصطکاکی) برای جمع آوری انرژی محیط زیست – برای مثال راه رفتن انسان و امواج اقیانوسی -کرده اند.
