来自编辑的特别报道

 

来自编辑的特别报道 Renee Targos

与行业专家的对话

纳米技术：可持续性谜题的一部分？

农业公司是很关键的一部分，他们致力于实现 2030 年可持续发展目标、提高作物产量以满足不断增长的人口需求。农业行业的一些成就归功于生物刺激素、改进的生物制品，以及低残留化学作物保护制剂的繁荣。而现在，农业公司进入了实现可持续发展解决方案的谜题的新领域——纳米技术。

到 2025 年，医疗保健纳米技术市场价值将达到 $3,060 亿美元——但它在农业市场上的表现如何呢？ 作为 Ingevity公司的农用化学品全球业务经理，Mariola Kopcinski 分享了关于纳米技术如何被引入农业行业，并且提供了一些关于未来可能性的见解。

与专家面对面： Kopcinski 在 Ingevity 公司领导全球生物基复配制剂业务，主要涉及农业化学、生物、微量营养素、肥料和助剂市场。在她超过 25 年的农业职业生涯中，她曾在杜邦、先正达和 FMC 担任领导职务。她还领导生物初创公司的开发并获得许可，而且还是美国化学工程师学会 (AIChE) 可持续发展研究所证书咨询委员会的成员。她将是2023 年 8 月 9 日至 10 日在佛罗里达州阿文图拉举行的 AgriBusiness Global℠的 贸易峰会 生物技术会议的小组发言人之一。

ABG：您如何定义纳米技术？

MK： 澄清一下，纳米技术是一个应用科学和技术领域，涉及操纵原子和分子来制造材料、设备和系统，这些材料、设备和系统的尺度为 100 纳米 (nm) 或更小。对于我们大多数人来说，想象小于 100 纳米 (nm) 的东西是非常具有挑战性的。人类头发的平均厚度在 17,000 nm 到 180,000 nm 之间。

纳米粒子是小分子，具有许多动态的物理、化学、热学、光学、磁学和生物学特性。这些颗粒具有较大的表面积与体积比，并且它们的物理化学性质不同于大宗材料。纳米技术是在分子水平上控制结构和设备的合成和加工，利用它，我们可以改善和优化任何材料的物理和化学特性。

纳米技术被认为是下一次工业革命，几乎影响到全球所有经济领域。

ABG：这项技术会给生物产品和传统化学作物保护带来哪些变化？

MK： 纳米技术影响了所有农业商业领域，其应用涵盖了整个生产链条，从种子处理、作物保护和遗传改良到农畜产品的采后管理和可追溯性。

使用纳米工程的纳米胶囊缓释施肥和控制保护作物的有效成分是目前纳米技术在农业商业领域中最具代表性的应用。

纳米涂层策略使农用化学品和生物制剂在植物和土壤中的停留时间更长，并具有更高的效力和安全性，因为使用明显较少的有效成分就可以达到同样的保护效果。此外，减少传统作物保护产品的损失将对环境产生重大影响。

纳米材料还被开发用于土壤、水和农业害虫监测的先进传感平台。此外，随着生物防治和生物农药的出现，纳米技术平台，如纳米胶囊和纳米涂层，将成为改善生物制剂的货架期和稳定性的重要工具。

ABG：谁是这项技术的领导者？

MK： 全球有几家初创公司在研究纳米农药、纳米肥料和纳米助剂，但截至目前，只有少数几家可以在市场上销售。纳米肥料最具商业意义，其次是纳米助剂，最后是纳米农药。

纳米肥料有不同的形式，例如纳米粉末、纳米胶囊和纳米乳液。叶面喷施纳米肥料是最有效的方法 ，因为研究人员报告说，大于 10 纳米的纳米粒子可以通过气孔渗透。为减少过度使用，建议使用具有纳米胶囊系统的缓释纳米肥料，使活性成分以缓慢且受控的方式从颗粒中释放出来。

纳米肥料分为三类：微量营养纳米制剂、常量营养素纳米制剂和载有营养素的纳米材料（最后一种最受欢迎）。纳米载体（纳米材料）对工人来说更安全，更环保，并且可以非常精确地释放肥料。聚合物纳米粒子、碳基纳米材料、纳米粘土和二氧化硅是最常用的。

由于这是一项新兴的农业技术，因此很难说谁是该领域的领导者。当今世界批准使用的纳米肥料及其制造商的例子有：纳米钙（AC International Network Co., Ltd.，德国）、纳米微量营养（Shan Maw Myae Trading Co., Ltd.，印度）、纳米绿色产品（ Nano Green Sciences, Inc., India)，纳米肥料（Fanavar Nano-PazhooheshMarkazi Company，伊朗）和 Aqua-Yield Operations LLC 的纳米智能肥料。对于农药领域，加拿大 Vive Crop Protection 拥有包含 Allosperse Delivery System 的相关产品。

ABG：您如何看待其与农业科技领域的合作？

MK： 由于极高的表体比，纳米产品具有更好的吸收性、渗透性和更高的效率。因此，纳米产品具有多种优势——提高药效、定向给药、改善兼容性、提高生物利用度、新功能、改善稳定性、降低使用率和控制释放——这些特点对无人机和精准农业至关重要。

ABG：您能描述一下纳米技术将如何改变市场吗？

MK： 纳米技术可以对农业生产产生深远的影响。为了增加产量以供应不断增长的全球人口，必须同时克服若干挑战，同时减少对环境的负面影响。纳米技术，从根本上通过智能输送系统和纳米载体的发展，有助于更有效地进行工程设计，减少农用化学品和化肥的污染，降低使用率，并使缓释传递系统更精确地达到目标。

ABG：与这项技术有关的法律法规是什么样的，新制剂上市的速度有多快？

MK： 随着纳米技术的应用，它将成为农业行业更现实的选择，人们越来越关注由此可能产生的对人类和环境健康的影响。例如，特别关注纳米增强材料在环境和食品价值链中的潜在生物蓄积，最终可能进入人的消费领域。

美国环境保护署 (EPA) 要求根据联邦杀虫剂、杀菌剂和灭鼠剂法案 (FIFRA) 对农业中使用的所有农药进行审查。自 2016 年以来，EPA 一直专注于调查纳米农药是否表现出比传统农药更大的益处，以及这些材料可能对环境和人类健康造成的潜在风险。

自 2011 年欧盟委员会发布纳米材料的官方定义以来，大量资源投入用于确保这些材料对人类和环境的安全性。在农业方面，植物保护产品法规 (EC 1107/2009) 负责规范农药的使用，因此要求以与调查任何其他活性成分的潜在毒性相同的方式评估纳米材料，以及其环境影响。

2018 年 12 月 3 日，欧盟委员会 (EC) 通过了 2018/1881 条例，修改现有的化学品登记、评估、授权和限制 (REACH) 法规，以直接解决纳米颗粒的问题。纳米技术法规适用于任何可能是或可能含有纳米材料（例如粉末）的物质，无论它是否是作为纳米技术制造的。至关重要的是，修订后的纳米颗粒法规适用于新化合物和已登记化合物，所有的数据包都需要更新必要的数据。

在巴西，第 880/2019 号法案旨在根据经济合作与发展组织 (OECD) 的指导方针和建议，创建纳米技术的法律框架，其中包括国家纳米安全计划。它还涵盖了巴西的科学发展、研究、科技培训和纳米技术创新。

因此，尽管我们看到一些公司将纳米产品带入农业市场，但鉴于监管安全问题，很难预测真正的市场渗透率和采用速度。 •

照片： Alphaspirit – stock.adobe.com