अमृता शेलार

Indian Agriculture : पारंपारिक शेती पद्धती पिकांचे संरक्षण आणि उत्पादनाची वाढ सुनिश्चित करण्यासाठी अपुरी पडताना दिसते. हवामान बदलाच्या काळात बियाण्याची उगवणक्षमता तसेच त्यांचे कीड, रोगापासून संरक्षण करण्यासाठी नॅनो तंत्रज्ञानाचा वापर महत्त्वाचा आहे. संशोधनातून असे दिसून आले आहे, की जगात नॅनोतंत्रज्ञानाच्या साहाय्याने बियाण्यांची उगवण क्षमता वाढवून पीक उत्पादन वाढविण्यात शास्त्रज्ञांना यश मिळाले आहे.

बियाण्यांची उगवण क्षमता हा वनस्पतीच्या जीवनचक्रातील सर्वात महत्त्वाचा टप्पा आहे. पारंपरिकपणे, शेतकरी बियाण्यांची कार्यक्षमता वाढविण्यासाठी आणि पिकांचे विविध ताणांपासून संरक्षण करण्यासाठी पारंपरिक कृषी रसायनांवर अवलंबून असतात. ही रसायने अल्पावधीत मदत करतात. मात्र काही वेळा पर्यावरणीय हानी आणि कालांतराने कमी होत चाललेले पीक उत्पादन अशा समस्या निर्माण होतात. यावर एक आश्वासक पर्याय म्हणजे नॅनोटेक्नॉलॉजीवर आधारित कृषी रसायनांचा वापर.

बीज प्रक्रियेसाठी विकसित केलेले नॅनोप्राइमर हे नॅनोस्केल घटक आहेत. जे बियाणे उगवण, रोपांची वाढ आणि वातावरणाचा ताण सहनशीलता वाढविण्यासाठी वापरतात. हा घटक बहुतेकदा धातू, धातूचे ऑक्साइड किंवा इतर नॅनोकणांपासून बनवलेला असतो. हा घटक बीजप्रक्रिया दरम्यान नॅनोप्राइमर प्रक्रियेसाठी वापरतात. नॅनोप्राइमर्सच्या लहान आकारामुळे त्यांना पारंपरिक उपचारांपेक्षा बियाण्यांच्या थरांमध्ये अधिक प्रभावीपणे प्रवेश करण्याची संधी मिळते, पोषक आणि बायोॲक्टिव्ह संयुगे बियाणे अचूकपणे वितरित करतात.

नॅनोप्राइमर्स आण्विक स्तरावर बियाण्याशी संपर्क साधून, विविध जैवरासायनिक आणि शारीरिक प्रक्रियांना उत्तेजित करून कार्य करतात. ते बियाण्यास अधिक कार्यक्षमतेने पाणी आणि पोषक द्रव्ये शोषून घेण्यास मदत करतात, पर्यावरणीय ताणांना (दुष्काळ, क्षारता आणि कीटक) प्रतिकार सुधारतात आणि निरोगी, अधिक जोमदार वनस्पती वाढीस प्रोत्साहन देतात. उगवणी दरम्यान आणि वनस्पतींच्या विकासाच्या सुरुवातीच्या टप्प्यात चांगला उपयोग होतो.पारंपरिक कृषी रसायनांवरील अवलंबित्व कमी करून शेतीला अधिक शाश्वत बनवण्यासाठी हे तंत्रज्ञान उपयोगी ठरणारे आहे.

पारंपरिक पद्धतीमधील अडचणी

अजैविक ताण, जसे की दुष्काळ, क्षारता आणि अति तापमान, कीटक आणि रोगांचे जैविक ताण हे घटक बियाणे उगवण आणि वनस्पतींच्या वाढीस अडथळा आणतात. पारंपारिक पद्धतीमध्ये रासायनिक कीडनाशके, बुरशीनाशकांची प्रक्रिया केली जाते. काही वेळा बीजप्रक्रियेसाठी वापरलेली रासायनिक कीडनाशके जमिनीमध्ये तशीच राहतात. जमिनीतील उपयुक्त घटकांना हानी पोहोचवू शकतात, पाण्याचे स्रोत प्रदूषित होतात, जैवविविधता कमी करू शकतात. कालांतराने, कीटक आणि तण देखील या रसायनांना प्रतिरोधक बनते. त्यामुळे अधिकची मात्रा वापरावी लागते. त्याचप्रमाणे, बियाण्याच्या वाढीस चालना देण्यासाठी अनियंत्रित पद्धतीने वापरल्या जाणाऱ्या रासायनिक खतांमुळे जमिनीचे आरोग्य खराब होऊन दीर्घकालीन उत्पादकता कमी होते. हे लक्षात घेता नॅनोटेक्नॉलॉजीचा वापर उपयुक्त ठरतो.

‘नॅनोप्राइमर्स’चे कार्य

नॅनोप्रिमर्स हे मूलत: नॅनोस्केल घटक आहे. जे बियाण्यांशी अत्यंत लक्षित पद्धतीने वापर करण्यासाठी विकसित करण्यात आले आहे.

हे लहान कण, बहुतेकदा धातू किंवा धातूच्या ऑक्साइडपासून बनवलेले असतात, ते आवश्यक पोषक आणि बायोॲक्टिव्ह संयुगे थेट बियांमध्ये पोहोचवण्यासाठी वापरले जातात. त्यांच्या अत्यंत लहान आकारामुळे (१०० नॅनोमीटरपेक्षा कमी) ते पारंपरिक रसायनांपेक्षा बियांच्या थरांमध्ये अधिक कार्यक्षमतेने प्रवेश करू शकतात. बियाण्याच्या आत गेल्यावर, ते विविध जैवरासायनिक प्रक्रियांना उत्तेजित करतात, ज्यामुळे बियाणे वेगाने अंकुरते. रोपांची वाढ झपाट्याने होते.

नवकल्पनांमागील विज्ञान नॅनोमटेरियल्सच्या अद्वितीय भौतिक आणि रासायनिक गुणधर्मांमध्ये आहे. पारंपारिक उपचारांच्या विपरीत, ज्यामध्ये रसायनांचा समावेश होतो, नॅनोप्रिमर्स आण्विक स्तरावर कार्य करतात. हे पाणी आणि पोषक द्रव्ये शोषून घेण्याची बियाण्याची क्षमता सुधारतात. वनस्पतींना ताण सहन करण्याची शक्ती देतात. उदाहरणार्थ, नॅनोप्राइमरने उपचार केलेले बियाणे अधिक प्रभावीपणे दुष्काळ परिस्थितीत टिकून राहते. क्षारपड जमिनीत नॅनोमटेरियल्स बियाण्यास क्षाराच्या विषारीपणाचे व्यवस्थापन करण्यास मदत करतात. त्याचप्रमाणे कीड,रोगांपासून बियाण्याचे संरक्षण करतात. वाढत्या हंगामात अतिरिक्त रसायनांची आवश्यकता कमी करू शकतात.

‘नॅनोप्राइमर’चे फायदे

रोपांची जोमदार वाढ आणि पीक उत्पादनात लक्षणीय सुधारणा दिसते. बियाण्याच्या सुरुवातीच्या वाढीचा टप्यात चांगली वाढ होते. त्यामुळे ताणाच्या काळामध्ये बियाणे चांगल्या पद्धतीने अंकुरित होतात.

वापरामुळे आवश्यक असलेल्या कृषी रसायनांचे एकूण प्रमाण कमी होऊ शकते. हे घटक अधिक कार्यक्षमतेसाठी विकसित केले असल्यामुळे चांगले परिणाम मिळतात. या तंत्रज्ञानाच्या वापराने खर्चात बचत होते. पारंपरिक रसायनांच्यामधून होणारा धोका देखील कमी होतो.

नॅनोप्राइमर्सचा वापर बीज प्रक्रियेसाठी केल्यामुळे पीक उत्पादन सुधारते. तसेच पर्यावरणाचे नुकसान कमी होते.

नॅनोप्राइमर्सप्रमाणेच नॅनो टेक्नॉलॉजी हे तंत्रज्ञान दुष्काळ, किडीचा प्रादुर्भाव आणि हवामान बदलासारख्या आव्हानांना तोंड देण्यासाठी उपयुक्त आहे. भविष्यातील पिढ्यांच्या अन्न गरजा शाश्वतपणे पूर्ण करण्यासाठी नॅनोप्राइमर्स जगभरातील शेती पद्धतींचा एक प्रमुख भाग बनणार आहेत.

तंत्रज्ञान वापरातील जोखीम

नॅनोटेक्नॉलॉजीने शेतीमध्ये क्रांती घडून येणार आहे. परंतु हे तंत्रज्ञान वापरताना काळजी घेणे आवश्यक आहे. बियाण्याच्या वाढीस चालना देण्यासाठी वापरल्या जाणाऱ्या नॅनोप्राइमरर्स या लहान कणांबद्दल चिंता निर्माण होत आहे. पीक उत्पादन वाढ तसेच दुष्काळ, कीड आणि रोगांबाबत प्रतिकारशक्ती सुधारण्यासाठी नॅनोमटेरियल्सच्या वापराबाबत शास्त्रज्ञ उत्साहित आहेत. तथापि, त्यांच्या दीर्घकालीन सुरक्षेबद्दल प्रश्न उपस्थित केले जात आहेत.

माती, पाणी आणि शक्यतो अन्नसाखळीमध्ये नॅनोकण साठण्याची क्षमता ही एक मोठी चिंताजनक आहे. हे कण खूप लहान असल्याने, ते वातावरणात टिकून राहू शकतात, जे आपल्याला पूर्णपणे समजत नाहीत. ज्यामुळे अज्ञात पर्यावरणीय परिणाम होण्याची शक्यता आहे. याव्यतिरिक्त, या घटकांचा पिकांसाठी वापर केला असल्यास त्याचा मानवी आरोग्यावर काय परिणाम होऊ शकतो,याबाबत अधिक संशोधनाची गरज आहे.

जोखमींचे मूल्यांकन करण्यासाठी आणि नॅनोप्राइमरचा वापर जबाबदारीने करण्यासाठी तज्ञ सखोल अभ्यास करत आहेत. अनपेक्षित परिणाम टाळण्यासाठी सुरक्षा उपाय करणे आवश्यक आहे.

सध्याच्या अभ्यासानुसार वापरताना योग्य काळजी घेतली तर नॅनोप्रिमर्सचे फायदे जोखमींपेक्षा जास्त आहेत. याबाबत सखोल संशोधन सुरू आहे.

amrutavijaykumarshelar@gmail.com ( रासायनिक अभियांत्रिकी आणि जैवतंत्रज्ञान विभाग, सावित्रीबाई फुले पुणे विद्यापीठ, पुणे)