Нанотехнологии

Нанотехнология в сельском хозяйстве 
Основными направлениями использования нанотехнологий и 
наноматериалов в сельском хозяйстве являются биотехнология, 
особенно в связи с генной инженерией, производством и 
переработкой сельскохозяйственной продукции, очисткой воды и 
проблемами качества продукции и охраны окружающей среды. 
В отличие от выбросов от промышленных и автотранспортных 
средств, загрязняющих атмосферу, выбросы от внедорожной 

---

подвижной сельскохозяйственной техники охватывают все 
обрабатываемые земли, хотя и неравномерно. При этом 
загрязняющие вещества попадают в атмосферу на высоте до 4 м над 
уровнем земли, что увеличивает их экологическую опасность. 
Газообразные выбросы от мобильного оборудования являются 
наиболее значительными с точки зрения количества и степени 
негативного воздействия на человека, животных и растения. 
Наиболее опасны сажа, бензапирен, окиси азота, альдегиды, окись 
углерода (II) и углеводороды. Степень их воздействия на организм 
человека зависит от концентрации вредных соединений в 
атмосфере, 
состояния 
человеческого 
организма 
и 
его 
индивидуальных особенностей. 
Сажа занимает одно из первых мест в общем уровне токсичности, 
так как, во-первых, ее выбросы являются значительными 
(определяющими увеличение выработки дыма) и достигают 1% от 
массового потребления топлива, а, во-вторых, она действует как 
резервуар для полициклических ароматических углеводородов 
(ПАУ). Наличие сажи в отработанных газах (OG) приводит к 
неприятным ощущениям, загрязнению воздуха и плохой видимости. 
Частицы сажи высокодисперсны (диаметр — 50-180 нм, масса — не 
более 10~10 мг), поэтому они долгое время находятся в воздухе и 
проникают в дыхательные пути и пищевод человека. Расчеты 
показывают, что частицы сажи с размером до 150 нм могут 
оставаться во взвешенном состоянии в воздухе около восьми дней. 

---

В то время как относительно крупные частицы сажи размером 2-10 
мкм могут быть легко удалены из организма, мелкие частицы (50-
200 нм) попадают в легкие и вызывают аллергию. 
Высокое содержание сажи (20-90%) обычно для твердых частиц в 
дизельных двигателях OG. Частицы сажи образуются в так 
называемой газовой фазе и вызываются неполным процессом 
горения. Частицы ниже 50 нм, содержащиеся в дизельных выбросах, 
в основном образуются из серы, которая до сих пор входит в состав 
дизельного топлива. 
Замена углерода элементами с более высокой удельной теплотой 
сгорания 
приводит 
к 
получению 
топлива 
с 
лучшими 
энергетическими характеристиками. Особое внимание уделяется 
разработке металлического топлива, которое широко используется 
в ракетных двигателях. 
Ученый СССР С. Лабинов предлагает концепцию нового двигателя 
внутреннего сгорания, работающего на твердом металлическом 
топливе. В этом двигателе система привода сочетается с системой 
отвода отработанных газов. Топливный бак, оснащенный 
специальной подвижной перегородкой, заполнен топливом на 
основе нанопорошка железа. Сжигание топлива (окисление) 
происходит в камерах сгорания с образованием в выхлопных газах 
почти чистого азота, без оксидов углерода и азота, углеводородов и 
сажи, при этом сгоревшие частицы порошка улавливаются 
специальными фильтрами или магнитами. Когда порошок 

---

используется, перегородка перемещается, и порошок оксида 
отработанных газов подается в результирующий объем. Когда весь 
порошок израсходован, топливный бак можно легко извлечь из 
транспортного средства и отправить на регенерацию, где оксиды 
разлагаются на металл и кислород при высоких температурах. 
Оксиды также могут быть восстановлены путем впрыскивания 
обожженного порошка с чистым водородом. 
По словам Дэвида Бука, заведующего отделом химии материалов в 
Окриджской национальной лаборатории, штат Теннесси, США, 
металлическое топливо, как и водород, является источником чистой 
энергии. Однако, в отличие от водорода, металлические виды 
топлива, такие как железо или алюминий, имеют более высокую 
удельную теплотворную способность. Такое топливо можно хранить 
и транспортировать при температуре и давлении окружающей 
среды и эффективно использовать в двигателе без значительных 
затрат на водородные топливные элементы. 
Коллектив лаборатории создал топливный порошок с диаметром 
металлических частиц около 50 нм, который обеспечивает процесс 
сгорания, аналогичный процессу сгорания бензина, но с выбросом 
почти в три раза большей энергии, чем в современном бензиновом 
двигателе. 
Газы из металлического топлива, которые выделяются в газовой 
турбине или двигателе Стирлинга, являются экологически чистыми: 
из воздуха выделяется кислород, в результате чего получается почти 

---

чистый азот. Бор мог бы стать еще лучшим источником энергии, если 
бы его наночастицы могли быть произведены по разумной цене. 
Основной проблемой двигателя на металлическом топливе является 
относительно высокая масса топлива, даже учитывая его более 
высокую энергетическую мощность. 33-литровый топливный бак, 
заполненный 
железным 
порошком, 
обеспечивает 
пробег, 
эквивалентный 50 литрам солярия или бензина, но весит почти в три 
раза больше. При этом общий вес автомобиля и топлива остается 
неизменным, так как отработанное металлическое топливо не 
выбрасывается в атмосферу. 
Сверло и углерод соседствуют в таблице Менделеева, оба элемента 
неметаллические, разница в размерах их атомов и ионов невелика. 
Основным следствием этого сходства является стремительное 
развитие химии бора, которая, по мнению многих ученых, в 
конечном итоге может стать «новым организмом». Помните, что 
только «органическая», органическая химия — это на самом деле 
химия углеводородов и их производных. 
Нанотехнологии в сельском хозяйстве могут быть успешно 
использованы для оптической расшифровки белково-липид-
витаминно-хлорофиллового комплекса в растениеводстве и 
создания 
биосовместимых 
материалов; 
для 
перестройки, 
рафинирования 
и 
восстановления 
тканей; 
для 
создания 
искусственных тканей и сенсоров (молекулярно-клеточной 
организации), не отвергаемых организмом в животноводстве; а 

---

также для снижения вредного воздействия автотранспорта и 
тракторного парка на природную среду. В животноводстве 
нанодобавки широко применяются в приготовлении кормов для 
животных, где они увеличивают продуктивность животных в 1,5-3 
раза 
и 
повышают 
их 
сопротивляемость 
инфекционным 
заболеваниям и стрессу. Наноразмерный характер частиц кормовых 
добавок позволяет не только значительно сократить их 
потребление, но и более полно и эффективно усваивать их 
животными.