นักวิจัยพัฒนาเทคโนโลยี “ปุ๋ยแผ่นแปะ” เข็มจิ๋วเล็กระดับไมโคร ส่งสารอาหารและจุลินทรีย์เข้าสู่เนื้อเยื่อพืชโดยตรง ช่วยให้พืชเติบโตได้ดีขึ้น แต่ใช้ปุ๋ยน้อยลง ถึง 15%

นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยแห่งชาติสิงคโปร์ (National University of Singapore - NUS) พัฒนาเทคโนโลยีที่จะเข้ามาแก้ปัญหาเรื้อรังของภาคเกษตรทั่วโลก คือ การสูญเสียธาตุอาหาร นักวิจัยระบุว่าเมื่อใช้ปุ๋ยไนโตรเจนและฟอสฟอรัสแบบดั้งเดิมเพื่อหว่านลงดิน พืชอาจดูดซึมไปใช้ได้จริงเพียง 30-60% เท่านั้น ส่วนที่เหลืออีกกว่า 40-70% จะถูกชะล้างหรือระเหยไปในสิ่งแวดล้อม และก่อให้เกิดมลพิษทางน้ำอย่างรุนแรง

เจาะลึกเทคโนโลยี 'เข็มจิ๋ว' และกลไกการทำงาน

นวัตกรรมดังกล่าวมีลักษณะเป็น "แผ่นแปะ" ที่มีเข็มขนาดเล็กจิ๋วจำนวนนับไม่ถ้วน โดยมีขนาดเล็กกว่าเส้นผม และผลิตขึ้นจากพอลิเมอร์ชนิดที่สามารถสลายตัวได้ทางชีวภาพ หลักการทำงานมีความคล้ายคลึงกับการส่งยาผ่านผิวหนังของมนุษย์ (Transdermal Delivery) แต่ถูกออกแบบมาเพื่อเจาะผ่าน “กำแพงคิวติเคิล” (Cuticle) ซึ่งเป็นชั้นแวกซ์แข็งที่ปกคลุมผิวใบและลำต้นของพืช ซึ่งทำหน้าที่ป้องกันการสูญเสียน้ำและป้องกันเชื้อโรคเข้าสู่ภายใน แต่ก็เป็นอุปสรรคต่อการดูดซึมสารอาหารจากภายนอกด้วยเช่นกัน เมื่อติดแผ่นแปะบนพื้นผิวของใบพืช เข็มจิ๋วจะส่งผ่านสารอาหารที่ถูกบรรจุไว้ตรงเข้าไปในเซลล์พืชโดยตรง และหลังใช้งานตัวเข็มและฐานที่เป็นพอลิเมอร์จะค่อย ๆ สลายตัวไปในธรรมชาติ

ประสิทธิภาพการลดใช้ปุ๋ย 15% และการเติบโตที่สูงกว่า

การส่งสารอาหารด้วย "เข็มจิ๋ว" นี้มีข้อได้เปรียบเหนือกว่าการให้ปุ๋ยทางใบแบบพ่นสเปรย์อย่างมาก เนื่องจากวิธีการพ่นสเปรย์นั้นยังคงต้องอาศัยการซึมผ่านของสารอาหารเข้าสู่ผิวใบ ซึ่งใช้เวลานานและยังคงมีการสูญเสียบางส่วน แต่ระบบใหม่นี้ทำให้สารอาหารถูกส่งไปยังตำแหน่งที่ต้องการในทันที (Targeted Delivery) ทีมวิจัยได้ทำการทดสอบโดยบรรจุปุ๋ยชีวภาพเข้าไปในตัวเข็ม ผลการทดลองกับพืชผักใบเขียว เช่น คะน้า แผ่นแปะนี้สามารถกระตุ้นให้พืชมีการดูดซึมสารอาหารในอัตราที่สูงมากและต่อเนื่อง โดยสามารถลดการใช้ปุ๋ยชีวภาพลงได้อย่างน้อย 15% แต่ยังคงให้ผลผลิตและชีวมวล (Biomass) ที่สูงกว่าอย่างมีนัยสำคัญ ชี้ให้เห็นว่าเทคโนโลยีนี้ช่วยแก้ปัญหาการสูญเสียปุ๋ยได้อย่างตรงจุด ทำให้ปริมาณการใช้สารอาหารลดลง แต่ประสิทธิภาพการเติบโตของพืชสูงขึ้น

แนวทางประยุกต์ใช้ในอนาคตและโอกาสทาง AgTech

ทีมนักวิทยาศาสตร์เตรียมต่อยอดนวัตกรรมนี้ไปสู่การใช้งานที่หลากหลายและเป็นส่วนหนึ่งของระบบเทคโนโลยีการเกษตร (AgTech) ในอนาคต แผ่นแปะเข็มจิ๋วไม่ได้จำกัดอยู่แค่การบรรจุปุ๋ยชีวภาพเท่านั้น แต่สามารถปรับเปลี่ยนไปบรรจุสารกระตุ้นการเจริญเติบโต (Growth Regulators) สารต้านเชื้อรา หรือแม้แต่สารชีวภัณฑ์เพื่อป้องกันแมลงศัตรูพืชได้ด้วย โดยไม่จำเป็นต้องมีการฉีดพ่นสารเคมีไปทั่วทั้งแปลง ทำให้สามารถควบคุมโรคและแมลงได้อย่างจำเพาะเจาะจงมากขึ้น

ภาพขยายลักษณะของ ปุ๋ยแผ่นแปะ แบบ Microneedle

นอกจากนี้ นวัตกรรมนี้ยังเป็นประโยชน์อย่างยิ่งต่อการเกษตรในพื้นที่จำกัด เช่น การทำฟาร์มแนวตั้ง (Vertical Farming) หรือ เกษตรในโรงเรือน ที่ต้องการการจัดการธาตุอาหารอย่างแม่นยำและเป็นระบบปิด เพื่อควบคุมคุณภาพและลดของเสียได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด ซึ่งแสดงให้เห็นถึงศักยภาพในการเป็นเครื่องมือสำคัญที่จะช่วยให้ผู้ประกอบการด้านการเกษตร สามารถขยายขนาดการผลิตได้อย่างคุ้มค่าและลดความเสี่ยงจากการพึ่งพาปัจจัยการผลิตที่ควบคุมได้ยาก เช่น สภาพอากาศและดิน

บทสรุป

นวัตกรรม "ปุ๋ยแผ่นแปะ" ได้พิสูจน์แล้วว่าการแก้ปัญหาสิ่งแวดล้อมและการเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตสามารถเกิดขึ้นพร้อมกันได้ ด้วยหลักการนำส่งสารอาหารสำคัญสู่เซลล์พืชโดยตรง ทำให้เกิดผลลัพธ์ที่น่าพอใจ คือ พืชเติบโตไวขึ้น แต่ในขณะเดียวกันก็สามารถลดการใช้ปุ๋ยชีวภาพลงได้ถึง 15% ซึ่งเป็นจุดเปลี่ยนสำคัญสู่การทำเกษตรกรรมที่ยั่งยืนและมีประสิทธิภาพสูงในอนาคต เทคโนโลยีนี้ไม่เพียงแต่ลดมลภาวะและต้นทุนการผลิตเท่านั้น แต่ยังสร้างความมั่นคงทางรายได้ให้กับเกษตรกร ซึ่งเป็นรากฐานสำคัญของระบบอาหารโลกที่แข็งแกร่งและใส่ใจต่อโลกใบนี้มากขึ้น

เรียบเรียงโดย ขนิษฐา จันทร์ทร

ที่มาข้อมูล: newsnus, newatlas, worldbiomarketinsights
ที่มาภาพ: newsnus

อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech

สรุปประเด็นให้โดย Generative AI

นักวิทย์ฯ พัฒนา "ปุ๋ยแผ่นแปะ" เข็มจิ๋วส่งสารอาหารเข้าสู่เซลล์ ลดการใช้ปุ๋ย 15%