Z plazmą można się zetknąć, oglądając filmy SF lub czytając artykuły na temat gwiazd lub początków Wszechświata. Teraz naukowcy coraz częściej zamierzają znaleźć dla niej przyziemniejsze zastosowania, jak chociażby ochrona roślin – w tym poczciwego ziemniaka.

– W przyszłości każdy rolnik mógłby mieć urządzenie do wytwarzania plazmy w swoim gospodarstwie, zasilane przez panele słoneczne na dachu. Mógłby w ten sposób chociażby uzdatniać wodę – mówi prof. Paweł Pohl z Politechniki Wrocławskiej (PWr). Dodaje, że farmer mógłby także sam przyrządzać zawierającą produkty plazmy miksturę służącą do ochrony i nawożenia roślin jednocześnie – właśnie nad czymś takim pracuje jego zespół wraz z kolegami i koleżankami z Uniwersytetu Gdańskiego (UG).

Stulecie plazmy

Plazma to czwarty stan skupienia materii – obok gazów, cieczy oraz ciał stałych. Najprościej ją porównać do gazu, ale takiego, w którym elektrony oderwały się od atomów. Sprawia to, że taka materia zachowuje się w unikatowy sposób. Ponieważ do jej wytworzenia potrzeba sporo energii, najczęściej występuje tam, gdzie tej nie brakuje – np. we wnętrzu gwiazd.

Ale plazmę można wytworzyć w laboratorium i to bez gwiezdnej temperatury, lecz z wykorzystaniem wyładowań elektrycznych – czyli po prostu piorunów w małej skali. W ten sposób powstaje plazma niskotemperaturowa, która już od kilkunastu lat cieszy się zainteresowaniem z uwagi na wiele ciekawych właściwości. – Z tego względu mówi się, że wiek XXI będzie stuleciem plazmy – mówi prof. Piotr Jamróz z PWr.

Plazma unieszkodliwia np. bakterie, więc bada się jej możliwe zastosowania również w przemyśle spożywczym. Taki wynalazek, z Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie, opisywaliśmy w ramach jednej z poprzednich edycji konkursu „Eureka! DGP”. Z tego względu plazmą zainteresowali się także specjaliści z zakresu ochrony roślin.

Czarna polewka czarnej nóżce

Jako konsumenci być może nie zdajemy sobie z tego sprawy, że na polach nieustannie toczy się walka między rolnikami a patogenami, które chciałyby pozbawić ich plonów. Nie omija ona nawet poczciwego ziemniaka, o którym młody Adam Mickiewicz zaczął pisać (nigdy nie skończył) poemat „Kartofla”. Podmiot liryczny opiewa w nim rodzimą roślinność, aż przerywa mu piekąca się w piecu pyra, która domaga się uznania także dla siebie: „Jeść mnie nie zapomniałeś, zapomniałeś chwalić”.

Chorobą, która może dotknąć łodygi rośliny, jest m.in. czarna nóżka ziemniaka, zaś bulwy mogą paść ofiarą mokrej zgnilizny. Obydwie wywoływane są przez bakterie z rodzajów Pectobacterium oraz Dickeya. Najlepsza strategia ochrony to wczesne wykrycie, najlepiej zanim rolnik rozpocznie uprawę (w tym celu kupuje specjalne, wolne od patogenów, bulwy, zwane kwalifikowanymi ziemniakami sadzeniakami), a także dezynfekcja sprzętu rolniczego.

Jak tłumaczy dr inż. Wojciech Śledź z UG, priorytetem jest niedopuszczenie, aby bakterie dostały się na pole, ponieważ mogą się przenosić między roślinami i w ten sposób pustoszyć uprawy. Wraz z koleżankami z UG, dr Agatą Motyką-Pomagruk i mgr Weroniką Babińską, oraz pod przewodnictwem prof. Ewy Łojkowskiej, zaczęli się zastanawiać, jak do walki z atakującymi ziemniaki bakteriami wykorzystać czwarty stan skupienia materii. – Chodziło nam jednak o coś więcej. Chcieliśmy jednocześnie dokuczyć bakteriom i wspomóc rośliny – tłumaczy dr inż. Wojciech Śledź z UG.

Piorunem w gejzer

Tutaj na scenie pojawiają się specjaliści od plazmy z Wrocławia, którzy zresztą już współpracowali z Gdańskiem od jakiegoś czasu. – Pan zamawia plazmę o konkretnych właściwościach, a my zajmiemy się tym, żeby ją wytworzyć – śmieje się dr inż. Anna Dzimitrowicz z PWr.

Pomysł polegał na tym, żeby stworzyć plazmę atmosferyczną – czyli „uplaźmić” powietrze poprzez wyładowania atmosferyczne – a następne przepuścić przez nie ciecz, w której rozpuszczone są potrzebne roślinom jony. Taki roztwór z jednej strony wspomagałby wzrost roślin, a z drugiej miałby właściwości antybakteryjne, bowiem uwięziłby w swoim wnętrzu produkty jonizacji powietrza i wody (w tym m.in. nadtlenek wodoru, popularnie zwany wodą utlenioną). – W pewnym sensie można to porównać do strzelania piorunami w rzekę – mówi prof. Jamróz. – Nie, w gejzer! Przecież ciecz wytryskuje z rurki do komory, w której powstaje plazma! – poprawia kolegę dr Dzimitrowicz.

Z badań naukowców wynika, że w warunkach laboratoryjnych roztwór o odpowiednim rozcieńczeniu unieszkodliwia ponad 99 proc. bakterii zdolnych do infekcji ziemniaka. Przed nimi jeszcze mnóstwo badań, w tym testujących nowatorską metodę w warunkach bojowych, czyli na polu – nie tylko pod kątem ochrony roślin, ale też wspomagania ich wzrostu. Innym wartym zbadania wątkiem jest potencjalny zysk środowiskowy płynący z ograniczenia zużycia nawozów azotowych. W ten sposób coś znane z serc gwiazd mogłoby pomóc nie tylko uprawianym roślinom, ale też naszym rzekom. ©℗

Eureka! DGP

Dobiega końca siódma edycja konkursu „Eureka! DGP – odkrywamy polskie wynalazki”, do którego zaprosiliśmy uczelnie, instytuty badawcze i jednostki naukowe PAN. Od 31 stycznia w Magazynie DGP opisujemy wynalazki nominowane przez naszą redakcję do nagrody głównej. Jest nią 30 tys. zł dla zespołu, który pracował nad zwycięskim wynalazkiem, ufundowane przez Mecenasa Polskiej Nauki – firmę Polpharma, oraz kampania promocyjna dla uczelni lub instytutu o wartości 50 tys. zł w mediach INFOR Biznes (wydawcy Dziennika Gazety Prawnej), ufundowana przez organizatora. Rozstrzygnięcie konkursu nastąpi na początku czerwca. 24 czerwca na stronie dziennik.pl zostanie zamieszczona relacja z debaty oraz gali (tym razem odbędzie się online), podczas której zostaną nagrodzeni zwycięzcy, zaś 26 czerwca w Magazynie DGP ukaże się relacja z uroczystości.