ایران در کمربند خشک جهان قرار دارد و از این رو، اغلب سطح کشور را پهنه‌های کویری که قابلیت نگه‌داشت آب کمی دارد، تشکیل می‌دهد. علت اصلی پایین بودن این قابلیت، پتانسیل تبخیر بالا و درشت‌دانه بودن بافت خاک در آن مناطق است که موجب می‌شود رطوبت به سرعت از منطقه در دسترس گیاهان به اعماق بیشتر خارج شود. این مسئله به‌انضمام شوری بالا و ماده آلی پایین خاک در این مناطق دلیل عمده فقدان پوشش گیاهی در این‌گونه مناطق است. کلید خاکسازی از شن و ماسه بیابان یا کوهستان، اعمال محدودیت ODI (محدودیت های یکپارچه سازی چند وجهی) در میان دانه‌های شن و ماسه است تا خصوصیات مکانیکی آن تغییر یابد و امکان ایجاد حالت و رفتار رئولوژیک در صورت مرطوب بودن (خاک مرطوب) و حالت جامد در صورت خشک بودن (خاک خشک) را فراهم سازد. این دو حالت به طور مداوم و پیوسته بین همدیگر جابجا می شوند.

از سویی دیگر، رس ریزترین نوع خاک در طبقه‌بندی بافت خاک است که به‌دلیل نسبت بالای سطح جانبی به حجم آن، دارای پتانسیل کشش سطحی الکتریکی بیشتری نسبت به بافت‌های درشت‌دانه‌تر است. ذرات رس به‌طور معمول از دیسک‌هایی به قطر قاعده تقریبی 25 نانومتر و ضخامت 1 نانومتر تشکیل شده است. اما این ضخامت 1 نانومتری در حقیقت شامل تعداد زیادی از لایه‌های به مراتب نازک‌تر است که بر روی هم قرار گرفته‌اند. اگر این لایه‌ها از یکدیگر جدا شوند، پتانسیل کشش سطحی و در نتیجه قابلیت نگهداشت آب و به تبع آن، ظرفیت تبادل کاتیونی به صورت فزاینده‌ای ارتقاء می‌یابد به‌حدی‌که حتی می‌تواند کاتیون‌ها را از سطح شن‌ها و سنگ‌ها جدا کرده و در محتوای رطوبتی اطراف خود نگهدارد.

جداسازی لایه‌های فشرده در یک ذره رس، با فشار آب امکان‌پذیر است و با استفاده از نانوحباب‌های ایجاد شده در حین فرآیند یا نانوحباب‌های تزریق شده به محلول توسط فناوری کاویتاسیون می‌توان موجب عدم بازگشت لایه‌های از هم بازشده به وضعیت قبلی شد. در حقیقت نانوحباب‌ها در لابلای لایه‌های از هم بازشده قرار گرفته و به دام می‌افتد. آب مورد استفاده در این فرایند به‌دلیل همان کشش سطحی بالای محصول، به‌سادگی تبخیر نمی‌شود و ذرات رس به‌صورت سوسپانسیونی پایدار که هیچگاه ته‌نشین نمی‌شود، در دسترس است و از همین‌رو نام «نانو رس مایع» بر آن نهاده شده است. عدم رسوب‌گذاری این سوسپانسیون موجب می‌شود آن را بتوان حتی در سامانه‌های آبیاری تحت‌ فشار مرسوم نیز بدون نگرانی بابت گرفتگی افشانه‌ها استفاده کرد.

با پاشیده شدن نانورس مایع بر شن‌ها و ماسه‌های مناطق کویری و همچنین خاک‌هایی با بافت واریزه‌ای در مناطق کوهستانی، این محلول به‌مثابه چسبی قوی، ذرات شن و ماسه را به یکدیگر چسبانده و ضمن افزایش قابلیت نگهداشت رطوبتی، به‌خاطر ظرفیت بالای تبادل کاتیونی ذکرشده، اغلب عناصر مورد نیاز رشد گیاه از سطح ذرات شن و ماسه کنده شده و در محلول نانورس مایع برای استفاده گیاه باقی می‌ماند. چرا که ذرات شن و ماسه بیابان‌ها سرشار از عناصر و مواد معدنی مورد نیاز گیاهان است، اما گیاه نمی‌تواند عناصر مذکور را از سطح دانه‌های شن و ماسه جدا کند.

این فناوری توسط پروفسور zhi jian Yi از دانشگاه  Chongqing Jiaotong University چین در سال 1998 ارائه شد و سپس در سال 2008 در کشور نروژ و توسط شرکتی به نام Olsen به صورت تجاری درآمد و در سال 2010 این شرکت برنده جایزه جهانی فناوری‌های برتر در حوزه کشاورزی شد.

اهمیت و تأثیرگذاری فناوری

با استفاده از این فناوری، افزایش سطح پوشش گیاهی در مناطق کویری و بیابانی بدون فشار وارد آوردن بر منابع آبی کشور امکان‌پذیر است. ضمن آن‌که کاربرد این فناوری در افزایش گیاهان چندساله و مقاوم به شوری، رفته‌رفته موجب کاهش دمای سطح خاک، کاهش تلفات تبخیر باران در این مناطق و تدریجاً موجب تغییر مثبت اقلیمی می‌شود. ظرفیت عظیمی در تولید گوشت و شیر توسط نژادهای مختلف شتر و بز در نواحی بیابانی کشور وجود دارد که به‌دلیل تراکم پایین گیاهان این نواحی، بالفعل نمی‌شود. همچنین این فناوری موجب مقابله مؤثر با کانون‌های ریزگرد شده و ضمن به‌همراه نداشتن اثرات سوء زیست‌محیطی روش مرسوم مالچ‌پاشی، ماندگاری طولانی‌تری نیز دارد. کاربرد این فناوری می‌تواند موجب افزایش اراضی قابل سکونت در کشور و در نتیجه توسعه متوازن اقتصادی پهنه کشور و کاهش مهاجرت‌های تحمیلی بر اثر کم‌آبی و تغییرات منفی اقلیمی شود.

امروزه کشورهایی نظیر نروژ، اسپانیا، آمریکا، مصر، امارات متحده عربی و کویت با سرمایه‌گذاری پایلوت بر روی این فناوری، رفته‌رفته برخی اراضی کاملاً کویری و لم‌یزرع خود را که برخی حتی کانون ریزگرد بوده است، تبدیل به مزارع پرورش انواع محصولات کشاورزی نموده‌اند. همچنین این فناوری در ایالت کالیفرنیای آمریکا برای افزایش سطح زیر کشت باغات به‌صورت آزمایشی مورد استفاده قرار گرفته است اما در خصوص رقم سرمایه‌گذاری‌های انجام گرفته در طرح‌های پایلوت مذکور اطلاعاتی در دسترس نیست.

وضعیت فعلی فناوری

این فناوری در مرحله طرح‌های پایلوت اولیه است و در کشورهای مصر، امارات متحده عربی و قطر اجرا شده است. همچنین چینی‌ها با استفاده از مواد افزودنی به خاک باعث بهبود شرایط فیزیکی و شیمیایی خاک شده و با آبیاری قطره‌ای و بهینه توانسته‌اند در بیابان‌ های Ulan Buh چین 1300 هکتار از زمین‌های بیابانی را زیر کشت‌های کشاورزی ببرند و نتایج خوبی را گزارش نمایند. دانشگاه  Chongqing Jiaotong University در کشور چین و یک شرکت نروژی به نام Olsen که ادعای تجاری‌سازی این فناوری را داشته و به طور آزمایشی در مصر، امارات اجرا کرده، نتایج طرح‌های آزمایشی نیز حاکی از تاثیرگذاری این فناوری است.

بررسی دستیابی ایران به این فناوری در افق 10 ساله

تصور غالب مردم از کشوری در آینده که قرار است بر اثر سیاست‌های بالادستی، جمعیتی بیش از 100 میلیون نفر داشته باشد و احتمالا تا 10 سال آینده نیز دشمنی‌های بین‌المللی با آن به طور کامل حل‌وفصل نشده است، کشوری است که ناچار است از همه ظرفیت‌های موجود در سرزمین خود برای تأمین مایحتاج اساسی به ویژه در بحث غذای مورد نیازش استفاده کند. اما اغلب اراضی دارای قابلیت کشاورزی در کشور مورد بهره‌برداری واقع شده‌اند و نیاز است ظرفیتی جدید به اراضی قابل کشت ‌و زرع اضافه شود. در صورتی که مردم احساس کنند که این فناوری پاسخ مناسبی برای ظرفیت‌افزایی در اراضی مستعد تولیدات کشاورزی است، با توسعه آن همراه می‌شوند.

در کشورمان، بازیگر مؤثری به صورت بالفعل اقدام به توسعه این فناوری نکرده است. اما پژوهشکده‌ها و پژوهشگاه‌های مرتبط با موضوعات آب‌وخاک که ذیل سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی (تات) وزارت جهاد کشاورزی فعالیت می‌کنند، بازیگران اولیه مناسبی برای توسعه این فناوری می‌توانند باشند. همچنین سازمان حفاظت محیط زیست نیز می‌تواند به‌واسطه مسئولیت خود در مقابله با ریزگرد، بازیگری فعال در کشور در توسعه این فناوری باشد.