Biorąc pod uwagę rosnącą liczbę ludności świata, konieczne jest wykorzystanie w naukach rolniczych nowoczesnych technologii, takich jak bio- i nanotechnologie. Nanotechnologia została zdefiniowana jako odnosząca się do materiałów, systemów i procesów, które działają w skali 100 nanometrów (nm) lub mniejszej. Nanotechnologia ma wiele zastosowań we wszystkich etapach produkcji, przetwarzania, przechowywania, pakowania i transportu produktów rolnych. Nanotechnologia zrewolucjonizuje rolnictwo i przemysł spożywczy poprzez wprowadzenie nowych technik, takich jak: techniki rolnictwa precyzyjnego, zwiększenie zdolności roślin do absorbowania składników odżywczych, bardziej efektywne i ukierunkowane wykorzystanie środków produkcji, wykrywanie i zwalczanie chorób, odporność na presję środowiska oraz efektywne systemy przetwarzania, przechowywania i pakowania. Skuteczność medycyny wzrasta dzięki zastosowaniu nanocząstek w naukach o zwierzętach. Nanocząstki srebra i żelaza są stosowane w leczeniu i dezynfekcji zwierząt gospodarskich i drobiu. Poziomy zanieczyszczenia środowiska mogą być szybko oceniane przez nanointeligentne czujniki pyłu i gazu.

Pierwszą i najważniejszą potrzebą każdego człowieka jest potrzeba jedzenia, a zaopatrzenie w żywność dla ludzi związane jest bezpośrednio i pośrednio z rolnictwem. Wzrost sektora rolnego jako kontekst dla celów rozwojowych jest postrzegany jako niezbędny w krajach rozwijających się. Obecnie, po latach zielonej rewolucji i spadku stosunku produktów rolnych do wzrostu liczby ludności na świecie, oczywista jest konieczność zastosowania nowych technologii w przemyśle rolniczym bardziej niż kiedykolwiek. Nowoczesne technologie, takie jak bio- i nanotechnologie mogą odegrać ważną rolę w zwiększeniu produkcji i poprawie jakości żywności produkowanej przez rolników. Wiele osób uważa, że nowoczesne technologie zabezpieczą rosnące światowe potrzeby żywnościowe, a także zapewnią ogromny zakres korzyści środowiskowych, zdrowotnych i ekonomicznych. Bezpieczeństwo żywnościowe zawsze było największym problemem ludzkości. Narody, społeczności i rządy zmagają się z tym problemem od dawna. Ostatnie dekady przyniosły jeszcze większe wyzwania w tym zakresie. Przyszłość wygląda jeszcze bardziej ponuro, a problem niedoboru żywności staje się coraz poważniejszy. Wyzwanie polega na tym, jak wyżywić rosnącą populację, produkując więcej w warunkach stagnacji lub kurczenia się krajobrazu, przy mniejszych kosztach produkcji i mniejszym zagrożeniu dla ekosystemu. W międzyczasie nanotechnologia udowodniła swoją przydatność w naukach rolniczych i pokrewnych branżach, jako technologia interdyscyplinarna i pionier w rozwiązywaniu problemów i braków. Nanotechnologia ma wiele zastosowań na wszystkich etapach produkcji, przetwarzania, przechowywania, pakowania i transportu produktów rolnych. Zastosowanie nanotechnologii w rolnictwie i leśnictwie prawdopodobnie przyniesie korzyści dla środowiska. Rolnicze zastosowania nanotechnologii również przyciągają uwagę. Opracowywane są nanomateriały, które dają możliwość bardziej efektywnego i bezpiecznego stosowania pestycydów, herbicydów i nawozów poprzez precyzyjną kontrolę czasu i miejsca ich uwalniania. Nanotechnologia jako nowa potężna technologia ma zdolność tworzenia ogromnych zmian w systemach żywności i rolnictwa. Nanotechnologia jest w stanie wprowadzić nowe narzędzia do wykorzystania w biologii komórkowej i molekularnej oraz nowe materiały do identyfikacji patogenów roślinnych. Dotychczas zaproponowano liczne zastosowania nanotechnologii w rolnictwie, naukach o żywności i zwierzętach. Zastosowanie nanotechnologii w rolnictwie i przemyśle spożywczym może zrewolucjonizować ten sektor dzięki nowym narzędziom do wykrywania chorób, ukierunkowanemu leczeniu, zwiększeniu zdolności roślin do wchłaniania składników odżywczych, zwalczania chorób i wytrzymywania presji środowiska oraz efektywnym systemom przetwarzania, przechowywania i pakowania. Nanotechnologia dostarczyła nowych rozwiązań problemów w roślinach i nauce o żywności (produkty po zbiorze) oraz oferuje nowe podejścia do racjonalnego doboru surowców lub przetwarzania tych materiałów w celu poprawy jakości produktów roślinnych. Inteligentne czujniki i inteligentne systemy dostarczania pomogą przemysłowi rolniczemu w walce z wirusami i innymi patogenami roślin uprawnych. Nanotechnologia jako potężna technologia pozwala nam spojrzeć na poziom atomowy i molekularny, a także jest w stanie tworzyć struktury w skali nanometrowej. Nanotechnologia w rolnictwie i produkcji żywności, powodująca powrót gruntów rolnych do normalnej pozycji, budowa szklarni o wysokiej wydajności i produktywności, zapobieganie wymieraniu i niszczeniu gatunków roślin i zwierząt, a także ogólna nanotechnologia zapewnia efektywność rolnictwa dla większej populacji. W sektorze rolniczym badania i rozwój w zakresie nanotechnologii prawdopodobnie ułatwią i obramują kolejny etap rozwoju genetycznie modyfikowanych upraw, środków do produkcji zwierzęcej, chemicznych pestycydów i technik rolnictwa precyzyjnego. Rolnictwo precyzyjne oznacza, że istnieje sterownik systemu dla każdego czynnika wzrostu, takiego jak odżywianie, światło, temperatura itp. Dostępne informacje dotyczące czasu sadzenia i zbiorów są kontrolowane przez systemy satelitarne. System ten pozwala rolnikowi wiedzieć, kiedy jest najlepszy czas na sadzenie i zbieranie, aby uniknąć napotkania złych warunków pogodowych. Najlepsza pora na osiągnięcie najwyższych plonów, najlepsze wykorzystanie nawozów, nawadnianie, oświetlenie i temperatura są kontrolowane przez te systemy. Ważną rolą nanotechnologii jest wykorzystanie czułych ogniw jądrowych w kontrolerze systemów GPS. Związek nanotechnologii z naukami rolniczymi może być badany w następujących dziedzinach:

• potrzeba bezpieczeństwa w systemach rolniczych i żywieniowych;
• inteligentne systemy zapobiegania i leczenia chorób roślin;
• tworzenie nowych narzędzi postępu w badaniach komórkowych i biologicznych;
• recykling odpadów otrzymywanych z rolnictwa.

Dzięki zastosowaniu nanotechnologii zwiększa się zdolność wzrostu roślin i wyznacza najlepszy czas zbioru, aby osiągnąć najwyższą wydajność. W ostatnich dekadach zanieczyszczenie gruntów rolnych i gleby niebezpiecznymi pierwiastkami i związkami obecnymi w ściekach przemysłowych i miejskich to najważniejsze czynniki ograniczające produkcję roślinną i spożywczą na świecie. Nanostrukturalne katalizatory są w stanie bezpiecznie wyeliminować szkodliwe składniki z ekosystemów rolniczych. Temat ten jest ważny z punktu widzenia fizjologicznych chorób roślin, eliminacji zatruć pokarmowych, produktów ekologicznych i wreszcie produkcji zdrowszych produktów. Zastosowanie nanotechnologii pomoże zmniejszyć zanieczyszczenia i uczynić rolnictwo bardziej przyjaznym dla środowiska z wykorzystaniem nano filtrów do oczyszczania ścieków przemysłowych, nano proszków do oczyszczania zanieczyszczeń gazowych i nano rurek do przechowywania czystego paliwa wodorowego.

Czym jest nauka o nanotechnologii?

Ukierunkowane badania i rozwój, mające na celu zrozumienie, manipulację i pomiar materiałów o wymiarach atomowych, molekularnych i super-molekularnych nazywane są nanotechnologią. Nanotechnologia została wstępnie zdefiniowana jako odnosząca się do materiałów, systemów i procesów, które działają w skali 100 nanometrów (nm) lub mniejszej. Nanometr to jedna miliardowa część metra. Ogólnie rzecz biorąc, nano odnosi się do skali wielkości pomiędzy 1 nanometrem (nm) a 100 nm. Dla porównania, długość fali światła widzialnego wynosi od 400 nm do 700 nm. Leukocyt ma wielkość 10000 nm, bakteria 1000-10000 nm, wirus 75-100 nm, białko 5-50 nm, kwas dezoksyrybonukleinowy (DNA) ~2 nm (szerokość), a atom ~0,1 nm W tej skali fizyczne, biologiczne i chemiczne właściwości materiałów różnią się zasadniczo od siebie i często obserwuje się ich nieoczekiwane działania. Nanotechnologia rozważa tematy z wirusami i innymi patogenami w skali. Ma więc duży potencjał do identyfikacji i eliminacji patogenów. Nano materiały składają się z komponentów o bardzo małych rozmiarach, które mają wpływ na właściwości materiałów na poziomie makro. Nanocząstki mogą służyć jako „magiczne pociski”, zawierające herbicydy, substancje chemiczne lub geny, które celują w określone części roślin, aby uwolnić ich zawartość. Nanokapsułki mogą umożliwić skuteczne przenikanie herbicydów przez kutikulę i tkanki, pozwalając na powolne i stałe uwalnianie substancji aktywnych. Ta konwergencja technologii z biologią na poziomie nano nazywana jest nano biotechnologią. Nanobiotechnologia jest wysoce interdyscyplinarną dziedziną badań i opiera się na współpracy chemików, fizyków, biologów, lekarzy medycyny i inżynierów. Nanopolimery i nanopowłoki to najważniejsze nanozwiązki, które mają wiele zastosowań w różnych naukach. Nanopolimery to trójwymiarowe cząsteczki, które uzyskuje się w wyniku nano syntezy, a nanopowłoka to nanocząstka z dielektrycznym rdzeniem i bardzo cienką powłoką ze złota.

Zastosowania nanotechnologii w nauce o zwierzętach

Nanotechnologia ma potencjał i możliwości na przyszłe podejścia w weterynarii i leczeniu zwierząt domowych. Nanotechnologia ma zdolność do zapewnienia odpowiednich rozwiązań w zakresie dostarczania artykułów spożywczych, opieki weterynaryjnej i leków na receptę oraz szczepionek dla zwierząt domowych. Zastosowanie nanokapsułek do kapsułkowania i ochrony niektórych konkretnych enzymów i białek byłoby skuteczne w racjach żywnościowych zwierząt gospodarskich i drobiu w celu zwiększenia wydajności i skuteczności w określonym kontekście. Biorąc niektóre leki, takie jak antybiotyki, szczepionki i probiotyki, byłoby bardziej skuteczne w leczeniu zakażeń, zaburzenia odżywiania i metabolizmu, gdyby je użyć w poziomie nano. Stosowanie leków na poziomie nano ma wielostronne właściwości pozwalające na usunięcie barier biologicznych w celu zwiększenia efektywności medycyny. Odpowiedni czas uwalniania leku, zdolności samoregulacyjne i planowana pojemność to główne zalety wykorzystania nanotechnologii w leczeniu farmakologicznym. Nanocząstki srebra zostały uznane za silny środek antyseptyczny (przeciwbakteryjny i przeciwdrobnoustrojowy) i są szeroko stosowane do dezynfekcji w miejscach hodowli zwierząt i drobiu. W leczeniu raka, nano cząstki są podłączone do receptorów membranowych komórek rakowych, a komórki rakowe są niszczone przez zwiększenie ich temperatury do 55 ° C przez fale podczerwone generowane przez nano cząsteczki. Również nanocząstki żelaza niszczą komórki rakowe poprzez wytworzenie promieniowania magnetycznego.

Zastosowania nanotechnologii w zwalczaniu szkodników i chorób roślin

Obecnie stosowanie środków chemicznych takich jak pestycydy, fungicydy i herbicydy jest najszybszym i najtańszym sposobem zwalczania szkodników i chorób. Również biologiczne metody kontroli są obecnie bardzo drogie. Niekontrolowane stosowanie pestycydów spowodowało wiele problemów takich jak: niekorzystny wpływ na zdrowie ludzi, niekorzystny wpływ na owady zapylające i zwierzęta domowe oraz przedostawanie się tych materiałów do gleby i wody oraz ich bezpośredni i pośredni wpływ na ekosystemy. Odpowiednim rozwiązaniem tego problemu może być inteligentne wykorzystanie substancji chemicznych w skali nano. Materiały te są stosowane w części rośliny, która została zaatakowana przez chorobę lub szkodnika. Również te nośniki w skali nano mają samoregulację, oznacza to, że lek w wymaganej ilości jest dostarczany tylko do tkanki roślinnej. Nanotechnologia pomaga w naukach rolniczych i zmniejszeniu zanieczyszczenia środowiska poprzez produkcję pestycydów i nawozów chemicznych za pomocą nano cząstek i nano kapsułek z możliwością kontroli lub opóźnienia dostawy, wchłaniania i bardziej skutecznych i przyjaznych dla środowiska; oraz produkcję nanokryształów w celu zwiększenia wydajności pestycydów do stosowania pestycydów z niższą dawką. Nano cząstki do dostarczania aktywnych składników lub cząsteczek leków będą w najbliższej przyszłości na czele w terapii wszystkich patologicznych cierpień roślin. Istnieje wiele nano materiałów, w tym polimerowe nanocząstki, nanocząstki tlenku żelaza i nanocząstki złota, które mogą być łatwo syntetyzowane i wykorzystywane jako pestycydy lub pigułki do dostarczania leków. Parametry farmakokinetyczne tych nanocząstek mogą być zmieniane w zależności od rozmiaru, kształtu i funkcjonalizacji powierzchni. Mogą one być również wykorzystywane do zmiany profili kinetycznych uwalniania leków, co prowadzi do bardziej trwałego uwalniania leków przy zmniejszonym zapotrzebowaniu na częste dawkowanie. Choroby są jednym z głównych czynników ograniczających wydajność upraw. Problem z zarządzaniem chorobami polega na wykryciu dokładnego etapu zapobiegania. W większości przypadków pestycydy są stosowane w sposób zapobiegawczy, co prowadzi do toksyczności resztkowej i zagrożenia dla środowiska, a z drugiej strony stosowanie pestycydów po pojawieniu się choroby prowadzi do pewnych strat w uprawach. Spośród różnych chorób najtrudniej jest kontrolować choroby wirusowe, ponieważ trzeba powstrzymać rozprzestrzenianie się choroby przez wektory. Jednak gdy choroba zacznie dawać objawy, stosowanie pestycydów nie będzie zbyt użyteczne. Dlatego wykrycie dokładnego etapu, takiego jak etap replikacji wirusowego DNA lub produkcji początkowego białka wirusowego jest kluczem do sukcesu w kontroli chorób, szczególnie wirusowych. Diagnostyka wirusowa oparta na nanotechnologii, w tym rozwój multipleksowych zestawów diagnostycznych, nabrała tempa w celu wykrycia dokładnego szczepu wirusa i etapu zastosowania jakiejś terapii w celu powstrzymania choroby. Nowym obszarem badań jest również wykrywanie i wykorzystanie biomarkerów, które precyzyjnie wskazują na etapy choroby. Pomiar zróżnicowanej produkcji białek zarówno w stanie zdrowym jak i chorym prowadzi do identyfikacji rozwoju kilku białek w cyklu infekcji. Te zestawy diagnostyczne oparte na nanotechnologii nie tylko zwiększają szybkość detekcji, ale także zwiększają jej moc. W przyszłości urządzenia w skali nano o nowatorskich właściwościach mogłyby zostać wykorzystane do uczynienia systemów rolniczych „inteligentnymi”. Na przykład, urządzenia mogłyby być wykorzystywane do identyfikacji problemów zdrowotnych roślin, zanim staną się one widoczne dla rolnika. Urządzenia takie mogą być zdolne do reagowania na różne sytuacje poprzez podejmowanie odpowiednich działań zaradczych. Jeśli nie, będą one ostrzegać rolnika o problemie. W ten sposób inteligentne urządzenia mogą działać zarówno jako system zapobiegawczy, jak i wczesnego ostrzegania. Urządzenia takie mogłyby być wykorzystywane do dostarczania substancji chemicznych w sposób kontrolowany i ukierunkowany, podobnie jak nanomedycyna ma wpływ na dostarczanie leków u ludzi. Rozwój nanomedycyny zaczyna obecnie umożliwiać nam leczenie różnych chorób, takich jak rak u zwierząt z dużą precyzją, a ukierunkowane dostarczanie leków (do konkretnych tkanek i organów) stało się bardzo skuteczne.

Zastosowania nanotechnologii w przemyśle spożywczym

Tlen jest problematycznym czynnikiem w opakowaniach żywności, ponieważ może powodować psucie się żywności i odbarwienia. Jednym z zastosowań nanotechnologii w przemyśle spożywczym jest opracowanie nowych tworzyw sztucznych dla przemysłu opakowań spożywczych. Nanocząstki są wykorzystywane w produkcji tych tworzyw. Nano cząstki okazały się świetnym rozwiązaniem w nowym plastiku, a zapobieganie penetracji przez tlen stało się wyzwaniem. Produkuje się nanopowłoki na owoce, które całkowicie pokrywają owoce i zapobiegają utracie wagi i kurczeniu się owoców. Rozwój inteligentnych opakowań w celu optymalizacji okresu trwałości produktów jest celem wielu firm. Takie systemy pakowania byłyby w stanie naprawić małe dziury/rozerwania, reagować na warunki środowiskowe (np. zmiany temperatury i wilgotności) i ostrzegać klienta, jeśli żywność jest zanieczyszczona. Nanotechnologia może dostarczyć rozwiązań w tym zakresie, na przykład modyfikując zachowanie folii w zakresie przenikania, zwiększając właściwości barierowe (mechaniczne, termiczne, chemiczne i mikrobiologiczne), poprawiając właściwości mechaniczne i termoodporne, rozwijając aktywne powierzchnie przeciwbakteryjne i przeciwgrzybiczne oraz wyczuwając, jak również sygnalizując zmiany mikrobiologiczne i biochemiczne. Dzięki pokryciu enzymów nanotechnologią, możemy utrzymać je z dala od środowiska i zapobiec ich działaniu. W ten sposób degradacja składników odżywczych zostanie odłożona w czasie, a ich żywotność wzrośnie. Absorbent etylenowy jest najważniejszym materiałem, który jest produkowany przez nanotechnologię. Absorbujące etylen nano materiały, pochłaniają gaz etylenowy, który jest produkowany przez owoce (gnicie owoców zwiększa się przez gaz etylenowy) i zwiększa trwałość owoców przez długi czas. Nanokody kreskowe i nanoprzetwarzanie mogą być również wykorzystane do monitorowania jakości produktów rolnych. Wraz z pojawieniem się technologii nano, dostępne są również kody kreskowe oparte na nano, które mogą pełnić tę samą funkcję, co konwencjonalne kody kreskowe, pomagając w ten sposób w śledzeniu i kontrolowaniu jakości produktów spożywczych oraz podając wszystkie istotne szczegóły w ciągu minuty. Biosensor składa się ze składnika biologicznego, takiego jak komórka, enzym lub przeciwciało, połączonego z maleńkim przetwornikiem, urządzeniem zasilanym przez jeden system, który następnie dostarcza energię (zwykle w innej formie) do drugiego systemu. Biosensory wykrywają zmiany w komórkach i cząsteczkach, które są następnie wykorzystywane do pomiaru i identyfikacji badanej substancji, nawet jeśli jest jej bardzo niskie stężenie. Gdy substancja wiąże się ze składnikiem biologicznym, przetwornik wytwarza sygnał proporcjonalny do ilości substancji. Jeśli więc w danej żywności znajduje się duże stężenie bakterii, biosensor wytworzy silny sygnał wskazujący, że żywność jest niebezpieczna do spożycia. Dzięki tej technologii, masowe ilości żywności mogą być łatwo sprawdzone pod kątem ich bezpieczeństwa spożycia.

Nanowłókna

Nanotechnologia z wykorzystaniem procesów biologicznych, chemicznych i fizycznych odgrywa rolę w recyklingu pozostałości produktów rolnych na energię i chemikalia przemysłowe. Na przykład, gdy bawełna jest przetwarzana na tkaniny lub odzież, część celulozy lub włókien jest wyrzucana jako odpad lub wykorzystywana do wytwarzania produktów o niskiej wartości, takich jak kulki bawełniane, przędza i wata bawełniana. Przy użyciu nowo opracowanych rozpuszczalników i techniki zwanej elektrospinaniem, naukowcy wytwarzają włókna o średnicy 100 nanometrów, które mogą być wykorzystane jako absorbent nawozów lub pestycydów. Te wysokowydajne absorbenty umożliwiają ukierunkowaną aplikację w pożądanym czasie i miejscu. Nanowłókna są również wykorzystywane do enkapsulacji pestycydów chemicznych, aby zapobiec ich rozproszeniu w środowisku oraz zanieczyszczeniu wody i gleby. Technologia ta zwiększa trwałość pestycydów chemicznych i ich bezpieczeństwo. Kiedy włókna są degradowane przez biologiczne, materiały chemiczne są uwalniane powoli w glebie. Kiedy hydrofobowe zanieczyszczenia organiczne wchodzą do gleby przez wodę, łatwo wchłaniane przez nierozpuszczalne w wodzie substancje stałe. Porowate nano-polimery mają bardzo podobne do cząsteczek zanieczyszczeń i uważane są za najbardziej odpowiednie środki do oddzielania zanieczyszczeń organicznych z gleby i wody. Podobne tkaniny oparte na nano włóknach są wykorzystywane jako platforma technologiczna do wykrywania i izolowania patogenów. Nanowłókna w tej tkaninie są osadzone z przeciwciałami przeciwko konkretnym patogenom. Tkaninę można przetrzeć po powierzchni i przetestować, aby określić, czy patogeny są obecne, być może wskazując ich obecność poprzez zmianę koloru.

Nanofiltracja

Ze względu na duże zapotrzebowanie na słodką wodę na świecie, opracowanie nowych metod jest niezbędne do jej produkcji. Zastosowanie nanocząsteczek i nanofiltracji daje możliwość uszlachetniania i ulepszania wody z szybkością i dokładnością. Ponadto, nano-filtr ma szerokie zastosowanie w eliminacji mikrobiologicznych zanieczyszczeń wody. W nowej metodzie odsalania wody, gorąca słona woda przechodzi przez cienkie arkusze membran z nanorurek węglowych, które mają małe otwory (nano-otwory). Tylko para wodna przechodzi przez te otwory, a ciecz z wody, sole i inne minerały pozostają w membranie. Po drugiej stronie membrany znajdują się zbiorniki z zimną wodą, która po przejściu przez nie zamienia się w ciecz. Do najważniejszych cech nanorurek węglowych można zaliczyć: mniejsze i gęstsze otwory; umożliwienie dużego przepływu przechodzącego przez każdy otwór. W przetwórstwie produktów mleczarskich wykorzystywane są również nanofiltry. Nanofiltry, zapewniają selektywne przepuszczanie cząstek. Również nano-filtracja jest wykorzystywana do wykrywania metabolitów kontroli jakości w przemyśle spożywczym oraz czynników patogennych, a także stanowi istotną zmianę w pakowaniu i przechowywaniu żywności.

Zastosowanie nanotechnologii w agronomii

Ogólnie rzecz biorąc, rolnictwo precyzyjne to nowe podejście w zarządzaniu gospodarstwem. Nanosensory pomagają rolnikom w utrzymaniu gospodarstwa z precyzyjną kontrolą i zgłaszają w porę potrzeby roślin. Nanosensory i oparte na nich inteligentne systemy dostarczania mogą pomóc w efektywnym wykorzystaniu zasobów naturalnych w rolnictwie, takich jak woda, składniki odżywcze i chemikalia poprzez rolnictwo precyzyjne. Dzięki zastosowaniu nano materiałów i globalnych systemów pozycjonowania z satelitarnym obrazowaniem pól, zarządzający gospodarstwami mogą zdalnie wykryć szkodniki upraw lub kataklizmy, takie jak susza. Po wykryciu szkodników lub suszy, nastąpiłoby automatyczne dostosowanie aplikacji pestycydów lub poziomów nawadniania. Nanosensory rozproszone na polu mogą również wykrywać obecność wirusów roślinnych i poziom składników odżywczych w glebie. Nanonawozy będą szybko i całkowicie wchłaniane przez rośliny. Nano zamknięte nawozy o powolnym uwalnianiu stały się również trendem w celu zaoszczędzenia zużycia nawozów i zminimalizowania zanieczyszczenia środowiska. Super adsorbenty wody wykonane przez nanotechnologię, odgrywają ważną rolę w magazynowaniu i ochronie wody w regionach suchych i półsuchych. Nanotechnologia ma wiele zastosowań w dziedzinie maszyn rolniczych, takich jak: zastosowanie w strukturze maszyn i narzędzi rolniczych w celu zwiększenia ich odporności na zużycie i korozję oraz promienie ultrafioletowe; produkcja mocnych elementów mechanicznych z wykorzystaniem nanopowłok i zastosowanie bioczujników w inteligentnych maszynach do mechaniczno-chemicznego zwalczania chwastów; produkcja nanopowłok na łożyska w celu zmniejszenia tarcia; zastosowanie nanotechnologii w produkcji paliw alternatywnych i zmniejszenie zanieczyszczenia środowiska. Nanotechnologia wykazała również swoją zdolność do modyfikacji genetycznej konstytucji roślin uprawnych, pomagając w ten sposób w dalszym ulepszaniu roślin uprawnych.