Giải pháp “bám dính” cho bài toán thất thoát thuốc bảo vệ thực vật

Một công thức nền nước ứng dụng công nghệ nano do Đại học Waterloo phát triển được đánh giá là thân thiện với môi trường hơn, đồng thời mang lại hiệu quả vượt trội so với các phương pháp sử dụng thuốc bảo vệ thực vật truyền thống.

Giải pháp mới này cải thiện đáng kể khả năng bám dính của thuốc bảo vệ thực vật trên bề mặt lá cây, kể cả trong điều kiện mưa gió, qua đó hạn chế hiện tượng bắn tung tóe và rửa trôi, những nguyên nhân chính dẫn đến thất thoát thuốc và ô nhiễm môi trường.

Trong các thử nghiệm đồng ruộng ban đầu trên ruộng bắp cải, được thực hiện cùng một đối tác công nghiệp tại Singapore, công thức mới cho thấy hiệu quả vượt trội so với các phương pháp phun thuốc truyền thống. Công nghệ này không chỉ thay thế các hóa chất và dung môi thường được dùng để tăng độ bám dính của giọt thuốc trên lá, mà còn nâng cao hiệu quả phòng trừ sâu hại trong khi sử dụng lượng thuốc ít hơn.

“Với công thức mới này, thuốc bảo vệ thực vật được phân tán trong nước”, TS. Michael Tam, giáo sư ngành kỹ thuật hóa học tại Đại học Waterloo, cho biết. “Việc sử dụng nước thay cho dung môi giúp phương pháp này thân thiện hơn với môi trường và phù hợp hơn với mục tiêu phát triển nông nghiệp bền vững”.

Chuỗi hình ảnh động cho thấy công thức mới (bên phải) do các nhà nghiên cứu tại Đại học Waterloo phát triển đã cải thiện đáng kể khả năng bám dính của các giọt nước trên bề mặt lá cây kỵ nước và siêu kỵ nước. Nguồn: Đại học Waterloo.

Việc đưa thuốc bảo vệ thực vật đến cây trồng một cách hiệu quả vẫn là một thách thức lớn đối với ngành nông nghiệp. Hiện nay, thuốc thường được phun bằng vòi phun, hệ thống phun sương hoặc máy bay nông nghiệp. Tuy nhiên, các phương pháp này thường không đưa được thuốc đến đúng vị trí cần thiết. Nhiều giọt thuốc có thể bật khỏi bề mặt lá, phát tán vào không khí hoặc bị rửa trôi xuống đất và nguồn nước, gây thất thoát và làm gia tăng nguy cơ ô nhiễm môi trường.

Để góp phần giải quyết những vấn đề này, các nhà nghiên cứu tại University of Waterloo đã điều chỉnh bề mặt của các hạt tinh thể nano cellulose (CNCs), qua đó tạo ra một công thức có cấu trúc nano giúp ổn định các giọt thuốc bảo vệ thực vật mà không cần sử dụng hóa chất hay dung môi hỗ trợ. Công thức này sử dụng các CNCs trung hòa carbon, được tạo thành từ nước, thuốc bảo vệ thực vật cùng các hạt nano vô cơ và kim loại.

“Cấu trúc nano độc đáo này giúp gia tăng đáng kể độ ổn định của giọt thuốc, từ đó hạn chế hiện tượng bắn tung tóe khi tiếp xúc với bề mặt lá”, TS. Tam cho biết. Ông cũng nhấn mạnh rằng các hình ảnh ghi tốc độ cao đã xác nhận hiệu quả của cấu trúc này.

Thay vì bị bắn tung tóe, phân mảnh hoặc bật khỏi bề mặt lá, các giọt thuốc vẫn giữ được độ ổn định khi tiếp xúc, rồi dàn đều thành một lớp màng mỏng bám chặt lên bề mặt lá. Cơ chế ổn định này vẫn phát huy hiệu quả ngay cả khi sức căng bề mặt suy giảm dưới tác động của mưa và gió, qua đó tạo nên ưu thế đáng kể so với các công nghệ hiện có.

Hiện nay, nhóm nghiên cứu đang tìm kiếm các đối tác công nghiệp nhằm mở rộng quy mô sản xuất và thương mại hóa công nghệ này. Các kết quả nghiên cứu liên quan đã được công bố trên các tạp chí khoa học Journal of Colloid and Interface Science and ACS Nano.

Huỳnh Thị Đan Anh theo Đại học Waterloo.