Индивидуальный учебный проект "Нанотехнологии в сельском хозяйстве"

Мы все чаще слышим слова нанонаука, нанотехнология, наноструктурированные материалы и объекты. Отчасти они уже вошли в повседневную жизнь, ими обозначают приоритетные направления научно-технической политики в развитых странах.

Раньше я никогда не задумывался над регулярно звучащими с экрана телевизора словами «нанотехнологии», «наночастицы», «наномир», мне казалось, что все эти слова – из области фантастики. Но однажды я посмотрел документальную передачу «Территория заблуждений», и очень озадачился. Оказывается, многие вещи, которые нас окружают, и которые мы считаем элементарными, изготовлены с применением нанотехнологий – от зубной пасты до мобильных телефонов. Я очень заинтересовался этой темой: а какие разработки на основе нанотехнологий применяются сегодня? Я изучал материалы по данной теме, используя телевизионные передачи, интернет-ресурсы, свои знания по физике, наблюдал, исследовал.

Данная исследовательская работа посвящена изучению истории возникновения нанотехнологий, их развитие, а также рассмотрению роли нанотехнологий в различных сферах деятельности человека.

Актуальность темы исследования нанотехнологии связана с её малоизученностью и необходимостью восполнения недостающей научной информации, т. к. нанотехнология - это современная наука, которая не стоит на месте. Сейчас нет ни одной технологии, в которой бы не использовались нанотехнологии.

Цель работы: раскрыть понятие нанотехнологии, изучить физические основы этого направления науки, провести эксперимент и сделать выводы.

Основная цель работы: доказать, что гидрофобизаторы можно сделать в домашних условиях, и они будут надежно защищать древесину от влаги.

Объект исследования: нанотехнологии в современном мире.

Предмет исследования: гидрофобизация поверхностей.

Задачи:

1.                 Изучить литературу по теме;

2.                 Изучить историю появления нанотехнологии;

3.                 Выяснить значение терминов нанотехнологии, смачивание, гидрофобизаторы;

4.                 Провести эксперимент;

5.                 Проанализировать полученные результаты;

6.                 Сравнить эффективность выпускаемых в промышленных условиях и самодельных гидрофобизаторов.

Термин «нанотехнологии» уже не первый год на слуху. Однако разбираются в нем далеко не все. Так, считается, будто это наука будущего и применяется она в узкоспециализированных областях. Но это, мягко говоря, не совсем так. Например, нанотехнологии уже активно используются в сельском хозяйстве.

Сельское хозяйство не обходится без спецтехники и от ее работы во многом зависят результаты труда человека. Поэтому именно спецтехника стала одним из первых проводников нанотехнологий в сельском хозяйстве. Так, благодаря обработки деталей наночастицами, ресурс узлов и агрегатов вырастает в 7-8 раз.

Например, в фермерских хозяйствах Омской области обрабатывают самую уязвимую часть комбайна, стрельчатые лапы, золотыми наночастицами. В итоге их ресурс вырос с 18 до 120 гектаров на лапу.

Нанотехнологии в овощеводстве

Специалистами доказано, что применение нанопрепаратов в растениеводстве обеспечивает повышение их устойчивости к неблагоприятным погодным условиям. Кроме того, нанотехнологии существенно повышают урожайность культур – для картофеля, зерновых, овощных, плодово-ягодных, хлопка и льна в 1,5-2 раза.

Интересная технология разработана Санкт-Петербургским аграрным университетом. Наноудобрения заключаются в микрокапсулы из малорастворимых восков. В результате питательные вещества выделяются постепенно и равномерно. Это позволяет получить не только максимум пользы от удобрений, но и снизить до минимума химическую нагрузку на почву.

В Рязанской сельскохозяйственной академии уже 10 лет проводят исследования по обработке семян наноудобрениями, состоящими из разных металлических порошков. И достигли успеха. Протравливание семян определенной концентрацией железа, кобальта и меди (всего 3-5 мг на 1 га посевов) многократно окупается прибавкой урожая.

Нанотехнологии уже активно внедряются в послеуборочной обработке подсолнечника, табака и картофеля, при хранении яблок в регулируемых средах, озонировании воздушной среды. А недавно было сделано очень важное открытие в изучении биологической роли кремния для живых организмов. Применение кремнеорганических биостимуляторов в растениеводстве позволяет повысить холодостойкость, выносливость к жаре и засухе, помогает благополучно выйти из стрессовых погодных ситуаций (возвратные заморозки, резкие перепады температуры и т.д.), усиливает защитные функции растений к болезням и вредителям.

Нанотехнологии в животноводстве

В настоящее время наибольшее распространение в сельском хозяйстве нанотехнологии получили в ветеринарии, животноводстве и птицеводстве. Их применение повышает продуктивность, улучшает качество продукции и условия содержания животных.

К примеру, в Калужском региональном центре «Нанобиотехнология» ведутся исследования по использованию спецдобавок в корм. Разработанный специалистами состав не нарушает геном наследственности, микрофлору пищеварительного тракта. Наоборот, налицо улучшение усвоения пищи, продуктивности животных. Плюс нанодобавки обладают высокими бактерицидными свойствами.

А ещё российские ученые применяют на практике экологически чистую технологию электроконсервирования силосного корма. Делается это взамен дорогостоящих органических кислот, требующих соблюдения строгих мер техники безопасности. Такая нанотехнология повышает сохранность кормов до 95%. В животноводстве и птицеводстве это обеспечивает повышение продуктивности в 1,5-3 раза, сопротивляемость стрессам, и падеж уменьшается в 2 раза.

При формировании микроклимата в помещениях, где содержатся животные и птицы, использование нанотехнологий позволяет заменить энергоемкую приточно-вытяжную систему вентиляции электрохимической очисткой воздуха. Также наноустройства можно имплантировать в животных. Это автоматизирует многие процессы и дает возможность передавать в реальном времени необходимые данные.

Нанотехнологии в переработке агропродукции

Широкое распространение сегодня получает технология мембранной фильтрации. Использование мембран на основе наноматериалов позволяет проводить высокую очистку воды, соков, молока и других жидкостей.

Создана наноэлектротехнология комбинированной сушки зерна. В нагретом зерне создается избыточное давление влаги при температуре ниже температуры кипения воды. Вследствие этого ускоряется фильтрационный перенос влаги из зерновки на поверхность в капельножидком состоянии. С поверхности влага выпаривается горячим воздухом. Расход энергии на сушку зерна по сравнению с традиционной конвективной сокращается в 1,3 раза и более. Снижаются микроповреждения семян до 6%, их посевные качества улучшаются на 5%. Для низкотемпературной досушки и обеззараживания зерна дополнительно используется озон, что уменьшает количество бактерий в 24 раза и снижает в 1,5 раза энергозатраты.

Перспективно применение нанотехнологий и в хлебопекарной промышленности. Сегодня примерно 60% муки производится из зерна невысокого качества. Это, естественно, отражается и на микробиологических показателях хлеба. Ученым из Сибири удалось создать нанокомпозит. Его незначительное введение в рецептуру хлебобулочного изделия делает его более полезным для потребителя.

Анкета для мастера п/о.

1.     Ф.И.О.

2.     Какова база с/х техники в нашем техникуме?

3.     Соответствует или нет база с/х техники для получения профессии тракторист- машинист с/х производства?

4.     Когда в последний раз Вы получали новую технику?

5.     Какие проблемы в рамках страны существуют в с/х?

6.     Чтобы Вы хотели изменить для развития с/х в нашем районе, и в целом по стране?

Анкета для преподавателя спец дисциплин.

1.  Ф.И.О.

2.  Какова база с/х техники в нашем техникуме?

3.Соответствует или нет материально- техническая база кабинета для получения профессии тракторист- машинист с/х производства??

4.  Какие проблемы в рамках страны существуют в с/х?

5.  Чтобы Вы хотели изменить для развития с/х в нашем районе, и в целом по стране?