Son yıllarda nanoteknoloji birçok boyutta hayatımızda kendine yer edinmiş durumda. 7 milyar olan Dünya nüfusunun 2050 yılına kadar artış hızıyla beraber 9 milyara çıkacağı düşünülecek olduğunda gıda talebindeki ihtiyaç miktarı da artacaktır. Bunun içinde tarımsal üretimdeki bazı yöntem ve tekniklerin verimliliğinin artırılmasına ihtiyaç duyulacaktır. Nanoteknoloji tarımsal üretim yöntemlerinin geliştirilmesinde bize büyük vaadler sunmaktadır.

1. TARIMIN GELECEĞİ NANOTEKNOLOJİDE SAKLI
MELİH TÜRKMEN
Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Bitki Koruma Bölümü
ÖZET:
Belki farkındasınız, son yıllarda "nano" kelimesi bir çok alanda hayatımıza girmeye
başladı. Önüne veya sonuna geldiği kelimeye ilgi çekici bir mana kazandırıyor.
Ipodnano bir MP3 çaların küçüklüğünü ve hafifliğini ifade ederken, nanoboya kendi
kendini temizleyen dolayısıyla kirlenmeyen yeni nesil boyaları akla getirmektedir.
Nanoteknoloji; fizik, kimya, biyoloji ve mühendislik gibi disiplinler arası bir konuma
sahip olmasının yanısıra, endüstri, savunma, ilaç, elektronik, tarım, sağlık gibi bütün
alanlara potansiyel etkileri bulunmaktadır. Bu nedenle bir çok gelişmiş ülke
tarafından kritik araştırma alanı olarak görülmekte ve desteklenmektedir. Ayrıca bu
bilime çok büyük AR-GE yatırımları yapmaktadırlar. Örneğin; ABD' de
nanoteknoloji ürünü kalp ameliyatlarında kullanılan tıkanmayan stentlerin maliyeti 10
$ iken 10.000 $ dan dışsatımı gerçekleştirilmektedir. Bir çiftçinin bu stentin
karşılığında yaklaşık 7 ton kiraz veya 20 ton domates üretebilmesi gerekir (Bayındır,
2006).
Tarımda nanoteknoloji; zirai ilaç kullanımını azaltma, bitki ve hayvan ıslahı
geliştirme, bitki hastalıklarını önlemede, aynı zamanda hastalık tesbitinde ve yeni
nano-bioendüstriyel ürünler oluşturma da gelecek vaat etmektedir. Tarım için
kullanılan tüm girdiler (tohum, tarım ilacı, gübre vb.) teknolojik olarak
değiştirilebileceği gibi ayrıca bitkinin büyümesi, bitkilerin ihtiyacı olan bitki besin
maddeleri ve pH seviyelerini uzak mesafeden kontrol edilebilecek ve bu sayede
işgücü azalabilecektir.
Nanoteknoloji bilimi; ülkemizde daha yeni yeni keşfedilmeye başladığı için etki alanı
sadece belli başlı üniversitelerle sınırlı kalmaktadır. Bilim adamları ve araştırmalarına
göre önümüzdeki 15-20 yıllık süreç içerisinde "Nanoteknoloji Çağı" olarak
adlandırılan çağa girileceği konusunda hem fikir olunmuştur. Bu teknolojiyle beraber
uzun vadede dünyanın en büyük problemleri olan çevre kirliliği, açlık, gıda güvenliği
gibi problemlerinde ortadan kalkacağı öngörülmektedir.
Anahtar sözcükler: nano teknoloji, tarım, nano-bioendüstriyel

2. GeleceğinTeknolojisi:Nanoteknoloji
Dünya, insanın tüm yaşamını etkileyecek kadar büyük yeni bir teknolojik devrimin
eşiğinde."Nanoteknoloji" adı verilen ve atomlar veya molekülleri tek tek alıp hassas
bir şekilde birleştirerek her istenen ürünü elde etmek olarak tanımlayabileceğimiz bu
teknolojinin temeli doğadaki atomik dizilimi taklit etme esasına dayanıyor.
Bu bilmin esas amacı çeşitli iş dallarında yeteneğimizi artıracak fırsatlar ve
yöntemler için hızlı, güvenilir ve daha duyarlı analitik sistemler geliştirmektir.
Bilim ve
teknolojideki temel
ilerlemeler her
yüzyılda iki kere
gerçekleşir ve büyük
güç yaratılmasına yol
açar.
Teknolojinin hızla
değiştiği ve geliştiği
günümüzde bir
sonraki teknolojik
gelişmenin ne olacağı
konusunda birçok
öngörü çalışması
yapılmıştır. Bu öngörüler ile geleceğin teknolojileri tahmin edilmeye çalışılmaktadır.
Öngörüler ışığında gelişmiş ülkeler tarafından potansiyel yeni teknolojilere yönelik
önemli Ar-Ge çalışmaları yapan ve bu çalışmaları ürüne dönüştüren ülkelerle,
bahsedilen teknolojik çalışmaları yapmayan ülkeler arasında önemli güç ayrılıkları ve
her alanda büyük uçurumların oluşacağı tahmin edilmektedir (Özer , 2008).
Dünya' nın şu anda nüfusunun yaklaşık 7 milyar olduğu bilinmektedir. 2050 yılına
kadar artan büyüme hızıyla birlikte bu rakamın 9 milyar olabileceği tahmin
edilmektedir. Nüfusun artmasıyla doğal olarak gıda talebinin de artacağı düşünülürse
bu talebi karşılayacak yeni teknolojilere ihtiyaç duyulacaktır. Nanoteknolojinin
hedeflerinden birisi de uzun vadede Dünya' daki açlık sorununu ortadan kaldırmaktır
(Chen and Yada, 2011).

3. Nedir bu Nanoteknoloji?
Yunanca'da "cüce" anlamına gelen "nano", 1 metrenin milyarda biri ölçü birimidir.
Bu tanıma göre "Nanoteknoloji" insan saç kılının 50 binde biri veya 1 DNA molekül
uzunluğu kadar büyüklüklerle veya parçalarla uğraşan bilimdir.
Bilindiği gibi bütün maddeler atomlardan oluşmuştur. Özelliklerini de atomların
dizilişlerinden alırlar. Atomları hareket ettirebilecek boyutlarda aletler
geliştirilebildiği taktirde, doğadaki atomik dizilim taklit edilerek her şey
kopyalanabilir. Çünkü maddeleri farklı kılan; en küçük birim olan atomların
dizilişlerindeki çeşitliliktir. Atomları hareket ettirebilecek bir teknoloji de bu
çeşitliliğe bir ölçüde ulaşabilir. Sözgelimi kömür moleküllerindeki atomları
düzenleyebilirsek aynı moleküllerin farklı bir dizilimi olan elması elde edebiliriz.
Nanoteknolojide Nasıl Bir Üretim Gerçekleşir?
Günümüzde kullanılan üretim teknikleri, moleküler anlamda çok kaba tekniklerdir.
Döküm, taşlama, tornalama vs. atomların büyük kitleler halindeki hareketlerine
dayanır. Maddelerin yapıtaşları olan atomlar tek tek alınıp istenildiği gibi, üstelik de
ucuza mâl olacak şekilde birleştirilebilir. Buna nanoteknolojide "mikro montaj"
denmektedir. Mikro montajı yapabilmek içinse moleküler robotlara ihtiyaç duyulur.
Bu robotlara en iyi örnek tüm canlıların hücrelerinde bulunan ve hemen her çeşit
proteini üretebilen ribozomlardır. Ribozomlar oldukça küçük organellerdir ve
aminoasitleri hassas çizgisel bir sırayla arka arkaya dizer ve proteinleri oluştururlar.

4. Üstelik bizim nanoteknolojide aminoasitleri seçmek için veya izleyeceğimiz sıra için
mRNA ve tRNA' ya ihtiyacımız da olmayacak. İşte ribozomların bu işleyiş prensibi,
mühendislik alanında uygulanabildiğinde nanoteknoloji hayatımızın her yönüne hitap
edecektir.
Kullanım Alanları
Nanobilim fizik, kimya, biyoloji, malzeme bilimi, mühendislik gibi bilimsel araştırma
alanları ile tıp, enerji, çevre, elektronik, haberleşme ve bilgisayar gibi teknolojik alanlarda
çok geniş uygulama potansiyeline sahiptir.
Nanoteknoloji her ne kadar yeni bir alan olarak görülse de doğada bir çok ortamda
yansımaları mevcuttur. Bilim adamları için doğada var olan bu uygulamalar birer yol
gösterici olmuştur. Lotus çiçeği (Beyaz Nilüfer), köpek balığı derisi, gecko kertenkelesi,
kelebek kanadı, su örümceği bu örneklerden birkaçıdır.
LOTUS ÇİÇEĞİ
Lotus çiçeği, çamurlu ve kirli ortamlarda yaşayan ancak
yaprakları sürekli temiz olan bir bitki çeşididir. Yaprağın
yüzeyinde bulunan nano boyutlardaki tüycük yapılar
sayesinde, yaprak üzerine düşen su damlaları yüzeyde
tutunamamakta, yaprağın toprağa dogru eğimli olması
sebebiyle de aşağı doğru kayarken toz, kir vb. maddeleri
beraberinde götürmektedir. Dolayısıyla Lotus çiçeği
sürekli olarak temiz kalmaktadır. Bu çiçek araştırmacılara
günümüzde kullanılan kendi kendini temizleyen ve kir
tutmayan boya, kumaş ve camların icat edilmesine ilham
kaynağı olmuştur. (Özer, 2008).
NanoteknolojininAvantajları
 Çevre kirliliğini azaltır.
 Açlık sorununa çözüm olabilir.
 Gıda güvenliğinde çığır açacak niteliktedir.
 Hücre biyolojisini daha iyi incelememizi sağlar.
 Bitkisel ve hayvansal üretimde akıllı sistemlerle maliyet ve zamandan kazanç sağlar.
 Bitkisel ve hayvansal hastalıkların tedavisinde kolaylık sağlar. (Erken Teşhis)
 Kimliği bilinmeyen tarımsal bileşenleri saptayarak endüstriyel veya diğer alanlarda
kullanılabilirliğini test etmek.
 Enerji sıkıntısı problemini ortadan kaldırabilir.

5. Dezavantajları
 İlk tesis masrafları yüksektir.
 Bilinmeyen bir bilimdir.
 Uçuşan nano parçacıklar ve nanofiberleri içine çekmek fibröz gibi birçok akciğer
hastalığına neden olabilir.
 Nano titanyumdioksit (TiO2) tüketen laboratuvar faresinde; kanser, kalp rahatsızlığı,
nörolojik rahatsızlık ve yaşlanma gibi belirtilere sebep olacak şekilde DNA ve
kromozom hasarı görülmüştür. (UCLA's Schoolof Public Health)
Nanoteknoloji Tarım için Neden Önemli
Değer Yaratma Maliyet Düşürme (Özbay, 2008).
Nanoteknolojinin Tarımda Kullanım Alanları
1) Ürün Yetiştirme
2) Nanobiyoteknoloji
3) Gen Analizleri ve Yönetimi (Islah çalışmaları)
4) Toprak Yönetimi
5) Bitki Hastalıklarının Erken Teşhisi
6) Pestisit ve gübrelerin verimli bir şekilde kullanımı
7) Su Yönetimi
8) Biyomalzemelerin üretimi
9) Hasat öncesi ve sonrası makina teknolojileri
10)Tarımsal ürünlerin verim ve kalitesini izleme
Zararlı Atık Azaltma
Verimlilik Artışı
Daha çok Fonksiyon
Kalite Artışı

6. 11)Hassas tarım uygulamaları
(WHO- Department of Food Safety and Zoonoses, 2010).
Bunlardan birkaçının çalışma prensibini ve uygulanabilirliğini ele alalım.
Ürün Yetiştirme
Bu konu üzerindeki çalışmalar DNA molekülü üzerinden gerçekleştirilmektedir.
DNA molekülü mikroskop altında gözlendiğinde 6 farklı yönde uzanır ve 3 boyutlu
kristal yapı oluşur. DNA kristallerindeki "yapışkan uçlar" ya da "küçük yapışkan
diziler" hedef alınarak üründe veya organizmada ıslah çalışmaları yürütülür. Bu
teknikle beraber ürünlerin özelliklerinin iyileştirilmesinde ve geliştirilmesinde önemli
aşamalar kaydedilmiştir.
Etanol Üretimi
Son yıllarda biyoyakıt olarak kullanımı yaygınlaşan etanolün talebinin artması
nedeniyle hammaddeleri olan mısır ve şeker kamışına olan ilgiyi de artırdı.
Nanobilim selülozun içindeki etanolun dönüştürülmesinde kullanılan enzimlerin
performansını artırmakta. Bilim adamları atık bitki parçalarında bulunan selülozun
basit ve maliyeti az olacak şekilde etanole dönüşmesini sağlayacak enzimler üzerinde
çalışıyor.
Benzer bir durum çeltiğin hasat sonrası ürünü olan ve termal enerjide ya da
biyoyakıtta kullanılan pirinç kabuğunda da görülmektedir.
Nano İlaçlar:KapsülPestisitler(Nanositler)
Günümüzde nano ölçekli etken madde içeren birçok tarım ilacı piyasada mevcut.
Özellikle BASF, Dow, Monsanto, Du Pont gibi büyük ilaç firmaları bu ilaçların
üzerinde yoğun çalışmalar yürütmekte. Bitki koruma ilacı olan kapsüller ortalama
olarak 10-150 nm boyutlara sahiptir.
Nano formulasyona sahip ilaçlar suda çok kolay çözünebilir olduğundan özellikle
hububatta uygulaması çok kolaylık sağlamaktadır. Ayrıca diğer kapsül olmayan
kimyasallara göre öldürme kapasitesi ve etki süresi çok daha fazladır.

7. İlaç verme sisteminde kapsülün yapısındaki polimer
ilaç konjugatlarında (polimerik miseller, polimerik
nanokürecikler) dayanıklı nano plastik türevi bir
kaplama kullanılır. Bu kaplama ilacın çözünürlüğünü
ve stabilitesini artırarak hastalık üzerindeki etkisini
arttırır.
Aynı mantık gübreler içinde geçerlidir. Nano kapsül
içinde bulunan nano elementlerin kapsülün iç içe
geçmiş olan çeperleri eriyinceye dek hem yavaş
salınımla gübreden tasarruf etmiş oluruz hem de
gübrenin etkinliğini uzun süre göstermesini sağlarız.
Bu uygulamalarla beraber çevre kirliliğini de en aza
indirgemiş oluruz.
Fakültemiz bünyesinde de nano gübrelerle ilgili
çalışmalar devam etmektedir. (Güneş ve ark,2014).
Nanosensörler: Taşıyıcı Sistemler ve İzleyici
Sistemler
Nanosensörler ve nano tabanlı akıllı dağıtım
sistemleri, hassas tarım yoluyla su, besin ve
hormonlar gibi tarımsal doğal kaynakların verimli
kullanımına yardımcı olabilir.
Nanosensörlerin; tarımsal alanda hemen her türlü
konuda potansiyeli bulunmaktadır. Bunlardan
birkaçını inceleyelim.
1) Hormon ve antibiyotikleri rahat bir şekilde hücreye
iletme
Kontrollü salınan bir ilaç ile biyolojik olarak uyumlu
olan bir malzemeden yapılmış bir aygıt yardımıyla
hedef hücreye teslim edilir ve hastalıklı bölgelerde serbest olarak hareket edebilir.
2) Tarımsal alana dağılmış nanosensörler bitkideki zararlı veya patojen varlığını
tespit ederek bitkiyi korumada çok önemli rol oynar.

8. 3) Toprağın katmanlarına rahatlıkla nüfuz edebildikleri için toprakta bulunan zehirli
bileşenler, zararlı organizmalar, besin elementi düzeyi veya organik madde düzeyini
ölçerek verim açısından çok büyük yarar sağlar. Ayrıca bitki köklerinin marjinal
topraklara nasıl bir uyum sağlayacağı konusunda yorum yapabiliriz.
4) Nano barkodlar ile tarımsal urunlerin kalite düzeyini izleyebiliriz.
5) Bitkinin hormonal bakımdan duzenli çalışması da mümkün olacaktır. Örneğin; kök
gelişimini teşvik eden oksin hormonuna bitkinin verdiği tepkiyi elektrik sinyali
kullanarak belli bir noktadan kontrol edebiliriz.
6) Tarımsal alanların uydudan görüntülenmesi ve GPS yoluyla uzaktan kuraklık,
tuzluluk gibi stres faktörleri tespit edilebilir.
7) Zararlılar veya kuraklığın tespitiyle beraber pestisit uygulamalarının ve sulama
seviyelerinin otomatik ayarlanabilir olması sağlanabilir. (Nanayakkara, 2014).
Tarımda Belirlenen Öncelikli Alanlar
 Ham tarım ürünlerinde patojen veya zararlı kontaminasyonunu tespit etmek.
 Bitkilerdeki hastalıkları tespit etmek için geliştirilen nano-tüp cihazlarının
geliştirilmesi
 Mali açıdan değeri olmayan bitkilerdeki kanserojenleri tespit etmek ve bunun
için kullanılan biyosensörleri geliştirmek.
 Nano parçacıkların etki alanını genişletmek için biyo uyumlu Kitosanlar
geliştirmek.

9. Gelecekte Nanoteknoloji
Nanoteknolojinin geldiği seviyeyi ve hayatımıza ne tür yenilikler kattığını anlattık.
İş alanının oldukça geniş olması ve pazar hacminin trilyon dolar seviyelerinde olduğu
düşünüldüğünde Dünya piyasasındaki bir çok girişimci şirketin Ar-Ge
departmanlarının gözdesi olmasına neden olmuştur.
Benim görüşüm ise; kaba tabirle zayıf olanın kaybettiği bu Dünya' da ancak bu
teknolojiye sahip olan ülkelerin milli birlik ve dirliklerini koruyabilecekleridir.
Diğer akla gelen soru ise nano çağda paranın değerinin ne olacağıdır. Ne de olsa
atomlardan her şey sonsuz kere tekrar dönüştürülebilecek. Tuzlu deniz suyundan bile
altın ve kobalt üretmenin mümkün olduğu bir çağda altının ne anlamı kalır?
Paylaşımı üzerine savaşların yapıldığı kaynaklar anlamını yitirince nasıl bir
uygarlıkta yaşayacağız?
Kaynakça
Bayındır M. (2006) Nanoteknoloji Devrimi Geliyor. Ulusal Nanoteknoloji
Araştırma Merkezi (UNAM), Bilkent Üniversitesi
Bozkaya Y. (2006) Nanoteknoloji ve Uygulamaları. Anadolu Üniversitesi İleri
Teknolojiler Araştırma Birimi
Chen H. and Yada R. (2011) Nanotechnologies in Agriculture: New Tools for
Sustainable Development. National Institute of Food and Agriculture, U.S.
Department of Agriculture, Washington
Dunford N. Nanotechnology and Opportunities for Agriculture and Food Systems.
Oklahoma State University, FAPC-139
Ellur V. Nanotechnology: Its Application in Crop Improvement. University of
Agricultural Sciences, Raichur, Karanataka State (India)
FAO/WHO (2010) Expert Meeting on the Application of Nanotechnologies in the
Food and Agriculture Sectors: Potential Food Safety Implications:
Meeting Report. Rome
Jones, Neye and Greenberg.(2008) Nanotechnology in Agriculture and Food
Technology. The University of Wisconsin Madison

10. Joseph T. and Morrison M. (2006) Nanotechnology in Agriculture and Food.
Institute of Nanotechnology
Nanayakkara D. (2014) Nanotechnology Used in Agriculture. Uva Wellassa
University of Sri Lanka
Özer Y. (2008). Nanobilim ve Nanoteknoloji: Ülke Güvenliği/ Etkinliği
Açısından Doğru Modelin Belirlenmesi. (10-15-32-33). Yayınlanmış
Yüksek Lisans Tezi, Kara Harp Okulu Savunma Bilimleri Enstitüsü
Özbay E. (2008) Nanoteknoloji ve Metamalzemelerin Sihirli Dünyası. Ulusal
Nanoteknoloji Araştırma Merkezi (UNAM), Bilkent Üniversitesi
White J. (2013) Nanotechnology Use in Agriculture: Benefits and Potential Risks.
The Connecticut Agricultural Experiment Station, New Haven CT