Smáčecí činidla v pesticidních formulacích – funkce a význam

Účinnost postřiku závisí na mnoha faktorech. Jedním z klíčových faktorů je schopnost roztoku pesticidu setrvat na rostlinách. Přirozená hydrofobicita listů výrazně snižuje účinnost přípravků na ochranu rostlin , protože kapky se odrážejí a stékají. Přidání smáčecích látek do složení mění vlastnosti kapalných pesticidů. Obvykle se jedná o povrchově aktivní molekuly, speciálně navržené ke snížení povrchového napětí vody. Její vysoká hodnota může být vážnou výzvou v různých odvětvích, včetně zemědělství [ 1, 2].

Jak fungují smáčecí prostředky?

Nízká účinnost postřiku je klíčovou výzvou v zemědělství. Prvním krokem k optimalizaci účinku pesticidů je pochopení vlivu jednotlivých složek formulace na její vlastnosti. V této souvislosti mají smáčedla striktně definované funkce ^{[ 1, 2]} :

– Snížení povrchového napětí kapalin – povrchové napětí vody je přirozeně vysoké. Její povrch nabízí silný odpor vůči vnějším silám, protože molekuly v blízkosti fázového rozhraní jsou přitahovány dovnitř sousedními molekulami. Smáčedla jsou navržena tak, aby snižovala povrchové napětí. To je možné díky jejich charakteristické struktuře. Molekuly smáčedla se skládají ze dvou částí: hydrofilní a hydrofobní. Adsorbované na fázovém rozhraní díky svému specifickému uspořádání narušují síť vodíkových vazeb, které jsou zodpovědné za kohezní síly mezi jednotlivými molekulami.

– Zvětšení kontaktní plochy – když kapka kapaliny dopadne na pevný povrch, zpočátku se po něm v důsledku setrvačnosti rozprostře, ale její další chování závisí na mnoha parametrech, z nichž nejdůležitější jsou velikost kapky, její rychlost, smáčivost povrchu a povrchové napětí. Snížení smáčecího úhlu zlepšuje rozprostření kapaliny – může pokrýt větší plochu, včetně celých listů a stonků, protože kulovité, konvexní kapénky se zplošťují a vytvářejí jednotnou vrstvu. Snížení povrchového napětí zase snižuje energii potřebnou k rozprostření kapiček po povrchu, čímž se oslabují kohezní vlastnosti kapaliny a posilují se její adhezivní vlastnosti.

– Podpora infiltrace průduchů – efektivnější distribuce tekutého postřiku znamená, že účinné látky dosáhnou i těžko dostupných částí rostliny. Snížení povrchového napětí a smáčecího úhlu smáčecími činidly v pesticidech podporuje pronikání postřikové kapaliny průduchy, což umožňuje hlubší pronikání a absorpci do rostlinných tkání. Tento mechanismus zvyšuje účinnost ošetření, což umožňuje snížení dávky použité látky a zároveň minimalizuje riziko fytotoxicity.

– Snížení viskozity suspenzí a podpora působení dispergačních činidel – suspenzní formulace vyžadují předběžnou homogenizaci pomocí vysokorychlostního míchadla a mletí v kulovém mlýně. Díky svým malým molekulám jsou smáčecí činidla mobilní, rychle se dostanou k nově vytvořeným povrchům během mletí, adsorbují se, čímž snižují tření mezi zrny a snižují viskozitu suspenze. To je důležité během mletí, protože to zabraňuje nadměrnému vytváření tepla a snižuje potřebnou energii. Smáčecí činidla také pomáhají dispergačním molekulám adsorbovat se na zrna a vyplňovat mezery mezi nimi, čímž se suspenze stávají stabilnějšími.

Smáčecí prostředky v zemědělství – klíč k efektivnímu postřiku

Ačkoli moderní zemědělství neustále hledá nová řešení na podporu zemědělské produkce, i nadále podniká iniciativy ke zvýšení účinnosti stávajících řešení. Přísady do pesticidních formulací významně ovlivňují účinnost postřiku a řeší problémy vyplývající z přítomnosti hydrofobní kutikulární vrstvy a chloupků pokrývajících listy rostlin ^{[ 3]} .

Jednou z hlavních výhod používání smáčecích činidel v zemědělství je výrazné zvětšení plochy postřiku . Pracovní kapalina je rovnoměrně rozložena po celé rostlině, a to i v těžko dostupných oblastech. Pesticidní látka, která se k rostlině dostává bez přerušení, působí lépe a v důsledku toho umožňuje výběr optimální dávky. Vyšší účinnost postřiku obvykle znamená, že jsou nutné menší dávky. Kromě ochrany životního prostředí je to také příležitost ke snížení celkových nákladů a dosažení skutečných úspor ^{[ 3]} .

PCC Exol jako výrobce profesionálních smáčecích prostředků pro formulaci přípravků na ochranu rostlin?

Výběr správného smáčedla je založen na několika důležitých kritériích. Základním problémem je kompatibilita s ostatními složkami přípravku a také absence jakéhokoli negativního vlivu na rostliny, na které se pesticid používá. Stejně důležité jsou fyzikálně-chemické vlastnosti, jako je rozpustnost ve vodě a odolnost vůči podmínkám prostředí.

Látky nazývané povrchově aktivní látky se používají ke zlepšení smáčecích vlastností pesticidních přípravků. Jedná se o velmi rozmanitou skupinu sloučenin s povrchově aktivními vlastnostmi. Jejich charakteristickým rysem je amfifilní struktura molekuly, která se skládá z tzv. „hlavy“ (hydrofilní části s vysokou afinitou k polárním sloučeninám) a „ocasu“ (silně interagujícího s nepolárními sloučeninami). Ve většině případů však mají povrchově aktivní látky složitější strukturu s dlouhými lineárními řetězci jako hydrofilními skupinami, rozvětvenými řetězci jako hydrofobními skupinami a mohou také obsahovat několik hydrofilních nebo lyofilních skupin na různých místech. Tato jedinečná struktura umožňuje povrchově aktivním látkám snižovat povrchové napětí mezi různými fázemi, což usnadňuje rozprostření kapalin a smáčení povrchů. Je třeba poznamenat, že kinetika povrchově aktivních látek při snižování povrchového napětí v roztoku pesticidu závisí na funkčních hydrofilních a hydrofobních částech molekulární struktury ^{[ 4, 5]} .

V závislosti na přítomnosti skupin a jejich náboji se povrchově aktivní látky dělí na aniontové , kationtové , neiontové a amfoterní , které mají jak kationtové, tak aniontové skupiny.

Výběr správné povrchově aktivní látky není snadný. Aniontové povrchově aktivní látky mají dobré pěnivé vlastnosti, zatímco kationtové povrchově aktivní látky (jako je ROKAmin K15K ) vytvářejí výrazně méně pěny, ale jsou toxické pro rostliny vazbou na negativně nabité fosfolipidy a poškozením buněčných membrán, proto se nedoporučují pro postřik. Při stejné koncentraci a s podobnou strukturou vykazují iontové povrchově aktivní látky vyšší povrchové napětí a slabší schopnost organizovat se na fázovém rozhraní než neiontové povrchově aktivní látky v důsledku odpudivé interakce způsobené podobně pojmenovanými skupinami. K tomu se přidává přítomnost nábojů, které mohou listy akumulovat. Listy obvykle nabývají záporných nábojů díky přítomnosti karboxylových a fenolických skupin a lepší adsorpci aniontů povrchem listu. Na druhou stranu listy nabývají kladných nábojů mnohem méně často a ty mohou nastat pouze za určitých podmínek ^{[ 4, 5]} .

Proto jsou nejčastěji používané povrchově aktivní látky neiontové a jejich koncentrace se často určuje na základě vztahu mezi snížením povrchového napětí, tvorbou pěny a účinností růstu rostlin v závislosti na koncentraci. Nedoporučuje se překračovat doporučené koncentrace smáčecích činidel, protože bylo pozorováno, že překročení kritické micelární koncentrace pro danou povrchově aktivní látku nevede k lepším výsledkům; naopak může snížit účinnost postřiku a dokonce inhibovat růst plodin. Obecně platí, že použití různého množství povrchově aktivních látek vede k různým smáčecím vlastnostem ^{[ 4, 5]} .

Mezi povrchově aktivními látkami si zvláštní pozornost zaslouží organokřemičité sloučeniny , známé jako polysiloxany. Jedná se o polymery, jejichž struktura obsahuje atomy křemíku a kyslíku spojené v řetězcích nebo sítích. Mohou být také modifikovány přidáním polyethylenglykolů (PEG) pro lepší emulgaci ve vodě. Přísady do formulací na bázi polysiloxanů jsou vysoce účinné. Tyto povrchově aktivní látky zajišťují rychlou absorpci a vysokou retenci agrochemikálií v rostlinách. Ve srovnání s jinými smáčecími činidly jsou také odolné vůči vyplavování deštěm nebo zavlažováním. Jsou netoxické, ale díky svým stabilním vazbám křemík-uhlík ^[4] jsou v omezené míře biologicky odbouratelné.

Další široce používanou skupinou povrchově aktivních látek jsou sloučeniny na bázi alkoholů – zejména alkoxylované mastné alkoholy ( skupina produktů ROKanol ). Obvykle mají HLB v rozmezí 8–14. Tato hodnota je dostatečná k rozpuštění povrchově aktivních látek ve vodě a není tak vysoká, aby se kapky postřiku staly příliš hydrofilními. Vhodná hodnota HLB jim umožňuje lepší rozprostření po kutikulární vrstvě listů. Zvláštní pozornost si zde zaslouží produkty řady ROKAnol L, D, DB, GA, ID, IT a NL . Mastné alkoholy podléhají nejen ethoxylaci, ale také propoxylaci, což jim dodává vlastnosti s nízkou pěnivostí. Příkladem je řada ROKAnol LP , která nepění. Jejich velkou výhodou je, že je lze získat z přírodních surovin, např. kokosového oleje (ROKAnole L a O) ^{[4, 5].}

Blokové kopolymery EO/PO ( produktová skupina ROKAmer ) , které mají také amfifilní strukturu, lze také použít jako smáčecí činidla. Hydrofilní část se skládá z jednotek ethylenoxidu a hydrofobní část z jednotek propylenoxidu. Někdy mohou mít také náhodný fragment EO/PO (ROKAmer B4000), který snižuje jejich bod tání a dodává jim vlastnosti s nízkou pěnivostí. Po postřiku si zadržují vlhkost po delší dobu, což dává účinné látce více času na vstřebání rostlinou. Kopolymery EO/PO vykazují také dispergační a suspenzní stabilizační vlastnosti ( ROKAmer 6500 , 6500W , 6500BW a ROKAmer 1010 ), zejména při středních molekulových hmotnostech, a proto jsou ceněny v přípravcích SC a FS ^{[4, 5]} .

Smáčedla s aniontovou skupinou se v přípravcích na ochranu rostlin používají poněkud méně často. Obvykle se jedná o sírany (produktové skupiny SULFOROKAnol a SULFOBURSZTYNIAN ) nebo estery kyseliny fosforečné ( produktová skupina EXOfos ). Další skupinou, tentokrát amfoterních povrchově aktivních látek, jsou betainy (produktová skupina ROKAmina), přičemž obzvláště oblíbený je ROKAmina K30B . Za zmínku také stojí, že se často volí pro SL přípravky s glyfosátem kvůli jejich dodatečnému synergickému účinku. Tyto povrchově aktivní látky se volí méně často kvůli svým pěnivým vlastnostem, ale také se používají, zejména v některých SL formulacích ^{[ 4, 5]} .

Shrnutí: Výběr smáčecích činidel používaných ve formulacích přípravků na ochranu rostlin je velmi široký a neustále se vyvíjejí nové produkty, které splňují požadavky výrobců. V poslední době nabývají na významu povrchově aktivní látky přírodního původu, které jsou snadno biologicky odbouratelné, ekologicky neutrální a nepředstavují žádnou hrozbu pro spotřebitele. Tento trend nabývá na obrátkách a souvisí s rostoucím environmentálním povědomím společnosti.

Viz také: Smáčecí činidla v listových hnojivech