'నానో క్లే' టెక్నాలజీ: ఎడారి ఇసుక నేలలో పచ్చని పొలం... ఈ అద్భుతం ఎలా సాధ్యం?

  • రేచల్ లోబెల్
  • బీబీసీ ఫ్యూచర్
నానో క్లే టెక్నాలజీ

ఫొటో సోర్స్, DESERT CONTROL

ఫొటో క్యాప్షన్,

నానో క్లే టెక్నాలజీ

గత ఏడాది మార్చిలో ప్రపంచవ్యాప్తంగా కరోనా లాక్‌డౌన్‌ విధించినప్పుడు యునైటెడ్ అరబ్ ఎమిరేట్స్‌లో ఒక పెద్ద ప్రయోగం పూర్తి కావస్తోంది. అక్కడ 40 రోజుల్లోనే బంజరు భూమిలోని ఒక భాగం తియ్యటి పుచ్చకాయల పంటతో నిండిపోయింది..

దేశానికి అవసరమైన తాజా పళ్లు, కూరగాయల్లో 90 శాతం దిగుమతి చేసుకునే యూఏఈకి ఇది ఒక అసాధారణ విజయం లాంటిది. కేవలం మట్టి, నీళ్లు ఉపయోగించి ఇక్కడి ఎడారిలోని ఒక భాగాన్ని రుచికరమైన పళ్ల తోటతో నిండిన ఒక పొలంగా మార్చేశారు.

అదంత సులభంగా జరగలేదు. ఈ పుచ్చకాయలు పంట ద్రవ నానో క్లే సాయంతో సాధ్యమైంది. మట్టిని తిరిగి సారవంతంగా మార్చే ఈ టెక్నిక్ కథ ఈ దేశానికి పశ్చిమంగా 2400 కిలోమీటర్ల దూరంలో దశాబ్దం కిందట మొదలైంది.

1980వ దశకంలో ఈజిఫ్ట్ నైలు నదీ డెల్టాలోని ఒక భాగంలో పంటల దిగుబడి పడిపోతూ వచ్చింది. ఎడారికి దగ్గరగా ఉన్నప్పటికీ, అక్కడ వేల ఏళ్ల నుంచీ వ్యవసాయం జరుగుతూ వచ్చింది.

అక్కడి సాటిలేని భూసారం వల్లే ప్రాచీన ఈజిఫ్టువాసులు శక్తివంతమైన నాగరికతను వృద్ధి చేయడానికి తమ శక్తులను ఉపయోగించారు. వారు సాధించిన ఆ అభివృద్ధిని చూసి వేల ఏళ్ల తర్వాత ప్రపంచం ఇప్పటికీ ఆశ్చర్యపడుతోంది.

శతాబ్దాలపాటు ఈజిఫ్టు ప్రజల ఆకలి తీర్చిన ఇక్కడి పొలాల దిగుబడి 10 ఏళ్లలోనే భారీగా పడిపోయింది.

ఫొటో సోర్స్, Getty Images

దిగుబడి ఎందుకు తగ్గింది...

ప్రతి ఏటా వేసవి చివర్లో నైలు నదికి వరదలు వచ్చేవి. ఆ వరదలు ఈజిఫ్టు డెల్టా అంతా వ్యాపించేవి.

దిగుబడి తగ్గడానికి కారణం ఏంటో తెలుసుకోడానికి పరిశోధనలు ప్రారంభించిన శాస్త్రవేత్తలు అసలు ఆ ప్రాంతంలో మట్టి అంత సారవంతంగా ఎలా మారిందో తెలుసుకోవాలనుకున్నారు.

దాంతో, నైలు నదికి వరదలు వచ్చినపుడు, ఆ జలాలు తమతోపాటూ ఖనిజాలు, పోషకాలు, తూర్పు ఆఫ్రికా బేసిన్ నుంచి పచ్చి మట్టి కణాలను అక్కడకు తీసుకువచ్చేవని, అవి డెల్టా ప్రాంతమంతా వ్యాపించేవని వారికి తెలిసింది.

ఆ వరదలతో వచ్చిన బురద అక్కడి భూమినంతా సారవంతంగా మార్చేది. అయితే, పదేళ్లలో అక్కడ దిగుబడి ఎందుకు తగ్గిపోయింది.

1960వ దశకంలో ఈజిఫ్ట్ ప్రభుత్వం నైలు నదిపై అస్వాన్ ఆనకట్ట కట్టింది. జలవిద్యుత్, వరదలను నియంత్రించడానికి నాలుగు కిలోమీటర్ల ఈ భారీ నిర్మాణం కట్టారు. దానితో వ్యవసాయం సులభం అవుతుందని, పంటలు నాశనం కావని అనుకున్నారు.

కానీ, ఆ ఆనకట్ట వరదతోపాటూ, ఆ వరదలతో వచ్చే పోషకాలను కూడా అడ్డుకుంది. దీంతో దశాబ్దంలోపలే నైలు డెల్టాలో పంటల దిగుబడి తగ్గిపోయింది.

శాస్త్రవేత్తలు, ఇంజనీర్లకు దిగుబడి తగ్గడానికి అసలు కారణం ఏంటో తెలీడంతో వారు దానికి పరిష్కారం వెతకడం ప్రారంభించారు.

ఫొటో సోర్స్, DESERT CONTROL

నానో క్లే టెక్నాలజీ అంటే?

"అది మనం మన తోటలో చూసినట్టే ఉంటుంది" అని నానో క్లే టెక్నాలజీని అభివృద్ధి చేసిన నార్వే కంపెనీ డెజర్ట్ కంట్రోల్ చీఫ్ ఎగ్జిక్యూటివ్ ఓలే సివర్‌స్టెన్ చెప్పారు.

ఇసుక నేల మొక్కకు అవసరమైన తేమను నిలపగలిగేలా ఉండదు. పచ్చి మట్టిని దానిలో సరైన నిష్పత్తిలో కలపడం వల్ల ఇసుక నేల మారిపోతుంది" అని ఆయన అన్నారు.

సివర్‌స్టెన్ మాటల్లో చెప్పాలంటే.. నానో క్లే ఉపయోగించి ఎడారు భూముల్లో ఇసుక నేలలను సారవంతమైన భూములుగా మార్చడమే ఆయన ప్రణాళిక.

బురద ద్వారా దిగుబడి పెంచడం కొత్త విషయమేం కాదు. రైతులు ఎన్నో వేల సంవత్సరాలుగా అదే చేస్తున్నారు.

కానీ, దున్నడం, తవ్వడం, మట్టిని తిరగేయడం వల్ల కూడా పర్యావరణానికి హాని కలుగుతుంది.

మట్టిలో కప్పుకుపోయిన సేంద్రియ మూలకాలు ఆక్సిజన్‌ సంపర్కంలోకి వస్తాయి. కార్బన్ డయాక్సైడ్‌గా మారి వాతావరణంలో కలిసిపోతాయి.

"వ్యవసాయం వల్ల మట్టి సంక్లిష్టమైన బయోమ్‌లో కూడా అంతరాయం కలగవచ్చు" అని ఎడిన్‌బర్గ్ యూనివర్సిటీ శాస్త్రవేత్త సరన్ సోహీ చెప్పారు.

"మట్టి జీవశాస్త్రంలో మొక్కలు, శిలీంద్రాల మధ్య ఉన్న ఒక సహజీవన సంబంధం ఒక ముఖ్యమైన భాగం. అది మొక్కల వేర్ల వ్యవస్థ మరింత విస్తరించేలా పనిచేస్తుంది" అన్నారు.

ఫొటో సోర్స్, DESERT CONTROL

వేర్ల దగ్గరే జీవితం

"హైఫే అనే వెంట్రుకల కంటే సన్నగా ఉంటే నిర్మాణాలు, పోషకాలను మొక్కల వేర్ల వరకూ చేర్చడానికి సాయపడతాయి" అని సోహీ చెప్పారు.

ఈ ప్రక్రియలో శిలీంద్రాలు మట్టిలోని ఖనిజ కణాలతో కలుస్తాయి. అవి మట్టి నిర్మాణం అలాగే ఉండేలా చూస్తూ, కోతను పరిమితం చేస్తాయి.

మట్టి తవ్వడం లేదా వ్యవసాయం వల్ల ఆ నిర్మాణం ఛిద్రమవుతుంది. అవి మళ్లీ తయారవ్వాలంటే చాల కాలం పడుతుంది. ఆలోపు నేల దెబ్బతినడానికి, పోషకాలు కోల్పోవడానికి అవకాశం ఉంటుంది.

ఇసుకలో పచ్చి మట్టి మిశ్రమాన్ని తక్కువగా కలిపితే దాని ప్రభావం కనిపించదు. దానిని మరీ ఎక్కువగా కలిపితే ఆ మట్టి ఉపరితలంపైనే జమ అవుతుంది.

దీంతో, ఏళ్ల తరబడి దీనిపై పరిశోధనలు చేసిన నార్వేకు చెందిన ఫ్లూయిడ్ డైనమిక్స్ ఇంజనీర్ క్రిస్టియన్ పీ ఓలెక్స్ ఒక సరైన మిశ్రమాన్ని తయారు చేశారు. దానిని ఇసుక నేలలో కలపడం వల్ల అది సారవంతమైన నేలగా మారిపోతుంది.

అన్ని చోట్లా ఒకే ఫార్ములా పనిచేయదు. చైనా, ఈజిఫ్ట్, యూఏఈ, పాకిస్తాన్‌లో పదేళ్ల పాటు పరీక్షలు చేసిన తర్వాత ప్రతి మట్టినీ పరీక్షించడం అవసరమని మేం నేర్చుకున్నాం. అలా మనం వాటికి తగిన నానో క్లే రెసిపీని పొందవచ్చు" అన్నారు.

మట్టి మిశ్రమం సమతుల్యం

నానో క్లే రీసెర్చ్, అభివృద్ధిలో శాస్త్రవేత్తలు ఎక్కువగా.. స్థానిక నేలలోని సూక్ష్మ కణాల(నానో కణాలు)లోకి చేరుకోగలిగేలా, వేగంగా పూర్తిగా కిందికి వెళ్లిపోకుండా ఒక సమతుల ద్రవ ఫార్ములాను తయారుచేయడానికే పరిశోధనలు చేశారు.

మొక్కల వేర్ల నుంచి 10 నుంచి 20 సెంటీమీటర్ల దిగువన మట్టిలో ఒక అద్భుత ప్రబావం చూపించడమే ఈ ద్రవ ఫార్ములా లక్ష్యం.

ఇసుకలో బురద కలిపే విషయానికి వస్తే, మృత్తికా రసాయన శాస్త్రంలోని ఒక సిద్ధాంతం వారికి ఉపయోగపడుతుంది. దానిని 'మట్టి ఘనాయాన వినిమయ సామర్థ్యం(Cationic Exchange Capacity) అంటారు.

"బురద కణాలు నెగటివ్ చార్జ్ ఉంటాయి. ఇక ఇసుక కణాలకు పాజిటివ్ చార్జ్ ఉంటుంది. ఆ రెండింటినీ కలిపినపుడు, అవి ఒకదానికొకటి అతుక్కుపోతాయి" అని సివర్‌స్టెన్ అన్నారు.

అలా ప్రతి ఇసుక కణం చుట్టూ 200 నుంచి 300 నానో మీటర్ మందం ఉన్న మట్టి పొర చేరుతుంది. ఇసుక కణాల్లో విస్తరించిన ఆ పరిధి.. నీళ్లు, పోషకాలు దానికే అంటుకుని ఉండేలా చేస్తుంది.

"పచ్చి మట్టి సేంద్రియ మూలకంగా పనిచేస్తుంది. ఇసుక కణాలు తేమను నిలుపుకోడానికి సాయం చేస్తుంది. ఆ కణాలు స్థిరంగా ఉన్నప్పుడు, మొక్కకు పోషకాలు అందడానికి సాయం అవుతుంది. అప్పుడు మనం ఏడు గంటల్లోపే పంటలను విత్తవచ్చు" అంటారు సివర్‌స్టెన్.

"ఇప్పుడు, నానో క్లే టెక్నాలజీ ప్రభావం చూపిస్తుందనడానికి మన దగ్గర శాస్త్రీయ ఆధారాలు ఉన్నాయి. అందుకే, మేం వీలైనంత మార్పులు తీసుకురావడానికి, 40 అడుగుల కంటైనర్‌లో ఎన్నో మొబైల్ మినీ ఫ్యాక్టరీలు ఏర్పాటు చేయాలనుకుంటున్నాం" అన్నారు

ఈ మొబైల్ యూనిట్లు ఎక్కడ అవసరం అయితే, ఆయా ప్రాంతాల్లో ద్రవ నానో క్లేను తయారు చేస్తాయి.

"మేం ఆ దేశం మట్టిని ఉపయోగిస్తాం, అక్కడి వారినే ఆ పనిలో పెట్టుకుంటాం. అలా, మొదటి ఫ్యాక్టరీలో ఒక గంటలో 40 వేల లీటర్ల ద్రవ నానో క్లే తయారు చేశాం. దానిని యునైటెడ్ అరబ్ ఎమిరేట్స్‌లోని సిటీ పార్క్‌లాండ్‌లో ఉపయోగించాం. ఈ టెక్నిక్ ద్వారా 47 శాతం వరకూ నీళ్లు ఆదా అవుతాయి" అని ఆయన చెప్పారు.

అధిక వ్యయమే సవాలు కానుందా

ప్రస్తుతం ఒక చదరపు మీటరు భూమికి ద్రవ నానో క్లే ఉపయోగించడానికి దాదాపు 150 రూపాయలు ఖర్చవుతోంది. యూఏఈ లాంటి దేశాల్లో చిన్న పొలాల్లో ఈ ఖర్చును భరించవచ్చు.

కానీ సబ్-సహారా ఆఫ్రికాలో ఇది ప్రభావవంతంగా పనిచేస్తుందని నిరూపించడం చాలా కీలకం. అది జరగాలంటే స్టివెన్‌సన్ దీని ఖర్చు చాలా తగ్గించాల్సిన అవసరం ఉంటుంది.

ఆఫ్రికాలో చాలా మంది రైతులకు తమ భూములను సారవతం చేసుకోడానికి ఇంత డబ్బు ఖర్చు పెట్టే స్తోమత ఉండదు.

భూములకు ఇచ్చే నానో క్లే ట్రీట్‌మెంట్ ప్రభావం దాదాపు ఐదేళ్లపాటు ఉంటుంది. ఆ తర్వాత మట్టి మిశ్రమాన్ని మళ్లీ వేయాల్సి ఉంటుంది.

దీనిని భారీ స్థాయిలో చేయడం వల్ల ఖర్చులు తగ్గుతాయని స్టివర్‌సన్‌ భావిస్తున్నారు. ఒక చదరపు మీటర్ భూమికి అయ్యే ఖర్చును 15 రూపాయలకు తీసుకురావడమే తన లక్ష్యమని ఆయన చెబుతున్నారు.

"ఇలా చేయడానికి బదులు సారవంతమైన భూమినే కొనాల్సి వస్తే ఆఫ్రికాలో ఒక చదరపు మీటరుకు 0.50 డాలర్లు(రూ.35) నుంచి 3.50 డాలర్లు (రూ.250) వరకూ పెట్టాల్సుంటుంది. నానో క్లే ద్వారా భవిష్యత్తులో పొలం కొనడానికి బదులు బంజరు భూములను సారవంతంగా మార్చడమే చౌకగా ఉంటుంది" అన్నారు.

స్టివర్‌సెన్ గ్రేట్ గ్రీన్ వాల్ ప్రాజెక్టుకు కూడా సాయం అందిస్తున్నారు. దానికోసం ఆయన ఐక్యరాజ్యసమితి 'కన్వెన్షన్ టు కాంబాట్ డెజర్టిఫికేషన్‌'తో కలిసి పనిచేస్తున్నారు. ఉత్తర ఆఫ్రికాలో ఎడారి విస్తరణను అడ్డుకోడానికి చెట్లనే ఒక గోడలా చేస్తున్నారు.

దిగుబడి పెంచే మిగతా పద్ధతులు

ఉత్తర ఆఫ్రికా, మధ్యప్రాచ్యంలోని ఇసుక భూముల్లో పచ్చి మట్టి మిశ్రమాన్ని కలపగలం, కానీ మిగతా ప్రపంచం అంతా భూములను సారవంతంగా ఎలా మార్చాలి.

ప్రపంచవ్యాప్తంగా మట్టిలో సేంద్రియ మూలకాలు 20 నుంచి 30 శాతం వరకూ తగ్గిపోయాయి. నానో క్లే కేవలం ఇసుక భూములను సారవంతంగా చేయడానికి మాత్రమే ఉపయోగపడుతుంది.

అయితే, చౌడు నేలలు, ఇసుక లేని నేలలు ఉండే రైతులు ఏం చేయాలి. దానికి సరైన పరిష్కారం 'బయోచార్'.

సేంద్రియ పదార్థాలను పైరోలిసిస్ పద్ధతిలో కాల్చడం వల్ల ఈ శాశ్వత కార్బన్ రూపం తయారవుతుంది. ఈ ప్రక్రియలో కార్బన్ డయాక్సైడ్ లాంటి కాలుష్య కారకాలు తక్కువగా వెలువడుతాయి. ఎందుకంటే దహన ప్రక్రియ నుంచి ఆక్సిజన్‌ను దూరంగా ఉంచుతారు.

ఇలా బొగ్గులా తేలికగా ఉండే సూక్ష రంద్రాలున్న ఒక పదార్థం తయారవుతుంది. పోషకాలు లేని మట్టికి అవసరమైంది అదే. మట్టి సేంద్రియ సామర్థ్యం నిరంతరం మారుతూంటుంది. కానీ ఆరోగ్యకరమైన నేలలో కార్బన్ ఒక నిర్ధిష్ట స్థాయిలో ఎప్పుడూ ఉంటుంది అన్నారు సోహీ.

బయోచార్ ఒక శాశ్వత కార్బన్. మొక్కలు పెరగడానికి కీలకమైన పోషకాలపై పట్టు సాధించడానికి సాయం చేస్తుంది. మట్టిలో శాశ్వత కార్బన్ మూలకాలు వృద్ధి కావడానికి దశాబ్దాలు పడతాయి. కానీ బయోచార్ ద్వారా అది వెంటనే చేయవచ్చు.

బయోచార్ మిగతా సేంద్రియ పదార్థాలతో కలిసి మట్టి నిర్మాణాన్ని సరి చేయగలవు. అలా జరగడం వల్ల మొక్కలు ఏపుగా పెరుగుతాయి.

అధిక వ్యవసాయం, తవ్వకాలు, లేదా కాలుష్యం వల్ల సేంద్రియ మూలకాలు క్షీణించిన మట్టిని తిరిగి పునరుద్ధరించడానికి దీని నుంచి సాయం అందుతుంది. మట్టిలోని విషకారకాలను కూడా తొలగిస్తుంది.

మట్టిని మెరుగుపరిచే మిగతా పద్ధతుల్లో వర్మీక్యులైట్ కూడా ఉంది. ఇది రాళ్ల నుంచి సేకరించిన ఒక పైలోసిలికేట్ ఖనిజం. వేడి చేయడం వల్ల ఇది విస్తరిస్తుంది.

స్పాంజ్‌లా ఇది తన బరువులో మూడు రెట్లు ఎక్కువ నీళ్లను పీల్చుకుంటుంది. దానిని సుదీర్ఘకాలంపాటు అలాగే ఉంచవచ్చు.

మొక్కల వేర్ల దగ్గర దాన్ని వేయడం వల్ల అక్కడ తడి అలాగే ఉంటుంది. కానీ, దానికోసం మట్టిని తవ్వాల్సి ఉంటుంది. అది ఇందులోని ఒక ప్రతికూల అంశం.

ఫొటో సోర్స్, DESERT CONTROL

పోషకాలపై పరిశోధనలు

ఎడారి నేల సారవంతమైన భూములుగా మారడంతో యునైటెడ్ అరబ్ ఎమిరేట్స్ ప్రజలు ఎన్నో ప్రయోజనాలు పొందుతున్నారు.

నానో క్లే టెక్నాలజీ సాయంతో పండించిన కూరగాయలు, పండ్లు కోవిడ్-19 లాక్‌డౌన్ సమయంలో వాళ్లకు చాలా ఉపయోగపడ్డాయి.

8 గుంటల భూమిలో వీరు దాదాపు ఒక ఇంటికి సరిపోయేలా 200 కిలోల పుచ్చకాయలు, గుమ్మడికాయలు, సజ్జలు పండించుకున్నారు.

"యూఏఈలో దిగుమతులు తగ్గిపోవడంతో లాక్‌డౌన్‌లో కఠిన పరిస్థితులు ఎదుర్కున్నారు. చాలా మందికి తాజా పళ్లు, కూరగాయలు అందుబాటులో లేకుండా పోయాయి. అక్కడ పుచ్చకాయలు, గుమ్మడికాయలు పండించడానికి మేం ఐసీబీఏ, రెడ్ క్రెసెంట్ టీమ్‌లతో కలిసి పనిచేశాం" అని సివర్‌స్టెన్ చెప్పారు.

నానో క్లే టెక్నాలజీ ద్వారా పండించిన పంటల్లో పోషకాలను కూడా పరీక్షించాలని సివర్‌స్టెన్ అనుకుంటున్నారు. కానీ, దానికి ఆయన మరో పంట కోసం వేచిచూడాల్సుంటుంది.

ఇవి కూడా చదవండి:

(బీబీసీ తెలుగును ఫేస్‌బుక్, ఇన్‌స్టాగ్రామ్‌, ట్విటర్‌లో ఫాలో అవ్వండి. యూట్యూబ్‌లో సబ్‌స్క్రైబ్ చేయండి.)