Agentes humectantes en formulaciones de plaguicidas: función e importancia

La eficacia de la pulverización depende de muchos factores. Uno de los factores clave es la capacidad de la solución de plaguicida para permanecer en las plantas. La hidrofobicidad natural de las hojas reduce significativamente la eficacia de los productos fitosanitarios , ya que las gotas rebotan y se escurren. La adición de agentes humectantes a la formulación modifica las propiedades de los plaguicidas líquidos. Estos suelen ser moléculas tensioactivas, diseñadas específicamente para reducir la tensión superficial del agua. Su elevado valor puede suponer un serio desafío en diversas industrias, incluida la agricultura [ 1, 2].

¿Cómo funcionan los agentes humectantes?

La baja eficiencia de pulverización es un desafío clave en la agricultura. El primer paso para optimizar el rendimiento de los plaguicidas es comprender el impacto de los componentes individuales de la formulación en sus propiedades. En este contexto, los agentes humectantes tienen funciones estrictamente definidas ^{[ 1, 2]} :

– Reducir la tensión superficial de los líquidos: la tensión superficial del agua es naturalmente alta. Su superficie ofrece una fuerte resistencia a las fuerzas externas porque las moléculas cerca del límite de fase son atraídas hacia adentro por las moléculas vecinas. Los agentes humectantes están diseñados para reducir la tensión superficial. Esto es posible gracias a su estructura característica. Las moléculas de los agentes humectantes están compuestas de dos partes: hidrófila e hidrófoba. Adsorbidos en el límite de fase, gracias a su disposición específica, rompen la red de enlaces de hidrógeno que son responsables de las fuerzas cohesivas entre moléculas individuales.

– Aumentar el área de contacto: cuando una gota de líquido golpea una superficie sólida, inicialmente se extiende sobre ella debido a la inercia, pero su comportamiento posterior depende de muchos parámetros, los más importantes de los cuales son el tamaño de la gota, su velocidad, la humectabilidad de la superficie y la tensión superficial. Reducir el ángulo de humectación hace que el líquido se extienda mejor: puede cubrir un área mayor, incluyendo hojas y tallos enteros, ya que las gotas esféricas y convexas se aplanan para formar una capa uniforme. A su vez, disminuir la tensión superficial reduce la energía necesaria para extender las gotas sobre la superficie, debilitando así las propiedades cohesivas del líquido y fortaleciendo sus propiedades adhesivas.

– Apoyar la infiltración estomática: una distribución más efectiva del chorro de líquido significa que las sustancias activas llegan incluso a las partes difíciles de alcanzar de la planta. La reducción de la tensión superficial y del ángulo de humectación por los agentes humectantes en los plaguicidas favorece la penetración del líquido de pulverización a través de los estomas, permitiendo una mayor penetración y absorción en los tejidos vegetales. Este mecanismo aumenta la eficacia del tratamiento, permitiendo reducir la dosis de la sustancia utilizada y minimizando el riesgo de fitotoxicidad.

– Reducción de la viscosidad de las suspensiones y apoyo a la acción de los dispersantes : las formulaciones de suspensión requieren una homogeneización previa mediante un mezclador de alta velocidad y molienda en un molino de perlas. Gracias a sus pequeñas moléculas, los agentes humectantes son móviles, alcanzan rápidamente las superficies recién formadas durante la molienda, se adsorben, reduciendo la fricción entre los granos y disminuyendo la viscosidad de la suspensión. Esto es importante durante la molienda, ya que evita la generación excesiva de calor y reduce la energía necesaria. Los agentes humectantes también ayudan a que las moléculas del dispersante se adsorban en los granos y rellenen los espacios entre ellos, haciendo que las suspensiones sean más estables.

Agentes humectantes en la agricultura: la clave para una pulverización eficaz.

Aunque la agricultura moderna busca constantemente nuevas soluciones para apoyar la producción agrícola, continúa tomando iniciativas para aumentar la eficacia de las existentes. Los aditivos en las formulaciones de plaguicidas afectan significativamente la eficacia de la pulverización, solucionando problemas derivados de la presencia de una capa cuticular hidrofóbica y pelos que cubren las hojas de las plantas. ^Una de las principales ventajas del uso de agentes humectantes en la agricultura es un aumento significativo del área cubierta por la pulverización . El fluido de trabajo se distribuye uniformemente por toda la planta, incluso en áreas de difícil acceso. La sustancia plaguicida, que llega a la planta sin interrupciones, actúa mejor y, como resultado, permite seleccionar la dosis óptima. Generalmente, una mayor eficiencia de pulverización significa que se requieren dosis más pequeñas. Además de proteger el medio ambiente, esto representa una oportunidad para reducir los costos generales y lograr ahorros reales ^.

¿PCC Exol es fabricante de agentes humectantes profesionales para la formulación de productos fitosanitarios?

La elección del agente humectante adecuado se basa en varios criterios importantes. El aspecto fundamental es la compatibilidad con los demás ingredientes de la formulación, así como la ausencia de cualquier impacto negativo en las plantas sobre las que se utiliza el plaguicida. Igualmente importantes son las propiedades fisicoquímicas, como la solubilidad en agua y la resistencia a las condiciones ambientales.

Las sustancias llamadas tensioactivos se utilizan para mejorar las propiedades humectantes de las formulaciones de plaguicidas. Este es un grupo muy diverso de compuestos con propiedades tensioactivas. Su característica principal es la estructura anfifílica de la molécula, que consta de una denominada "cabeza" (una parte hidrófila con alta afinidad por los compuestos polares) y una "cola" (que interactúa fuertemente con los compuestos no polares). Sin embargo, en la mayoría de los casos, los tensioactivos tienen una estructura más compleja, con largas cadenas lineales como grupos hidrófilos, cadenas ramificadas como grupos hidrófobos, y también pueden contener varios grupos hidrófilos o liófilos en diferentes ubicaciones. Esta estructura única permite que los surfactantes reduzcan la tensión superficial entre diferentes fases, facilitando la dispersión de líquidos y la humectación de superficies. Cabe señalar que la cinética de los surfactantes en la reducción de la tensión superficial en una solución de pesticida depende de las partes funcionales hidrofílicas e hidrofóbicas de la estructura molecular ^{[ 4, 5]} .

Según la presencia de grupos y su carga, los surfactantes se dividen en aniónicos , catiónicos , no iónicos y anfóteros , que tienen grupos tanto catiónicos como aniónicos.

Elegir el surfactante adecuado no es fácil. Los surfactantes aniónicos tienen buenas propiedades espumantes, mientras que los surfactantes catiónicos (como ROKAmin K15K ) generan significativamente menos espuma, pero son tóxicos para las plantas al unirse a los fosfolípidos cargados negativamente y dañar las membranas celulares, por lo que no se recomiendan para la pulverización. A la misma concentración y con una estructura similar, los surfactantes iónicos presentan una mayor tensión superficial y una menor capacidad de organización en el límite de fase que los surfactantes no iónicos, debido a la interacción repulsiva causada por grupos del mismo nombre. A esto se suma la presencia de cargas que pueden acumularse en las hojas. Las hojas suelen adquirir cargas negativas debido a la presencia de grupos carboxilo y fenólicos y a una mejor adsorción de aniones por la superficie foliar. Por otro lado, las hojas adquieren cargas positivas con mucha menos frecuencia, y estas solo pueden ocurrir bajo ciertas condiciones ^{[ 4, 5]} .

Por lo tanto, los surfactantes más utilizados son los no iónicos, y su concentración se determina a menudo en función de la relación entre la reducción de la tensión superficial, la generación de espuma y la eficiencia del crecimiento de las plantas en función de la concentración. No es aconsejable exceder las concentraciones recomendadas de agentes humectantes, ya que se ha observado que exceder la concentración crítica de micelización para un surfactante dado no produce mejores resultados; por el contrario, puede reducir la eficacia de la pulverización e incluso inhibir el crecimiento del cultivo. En general, el uso de diferentes cantidades de tensioactivos conduce a diferentes propiedades de humectación ^{[ 4, 5]} .

Entre los tensioactivos, los compuestos organosilícicos , conocidos como polisiloxanos, merecen especial atención. Se trata de polímeros cuya estructura contiene átomos de silicio y oxígeno unidos en cadenas o redes. También pueden modificarse añadiendo polietilenglicoles (PEG) para una mejor emulsificación en agua. Los aditivos en formulaciones basadas en polisiloxanos son altamente efectivos. Estos tensioactivos aseguran una rápida absorción y una alta retención de agroquímicos en las plantas. Además, son resistentes a la lixiviación por lluvia o riego, en comparación con otros agentes humectantes. No son tóxicos, pero son biodegradables en cierta medida debido a sus enlaces silicio-carbono estables ^[4] . Otro grupo de tensioactivos ampliamente utilizado son los compuestos a base de alcohol , principalmente alcoholes grasos alcoxilados ( grupo de productos ROKanol ). Suelen tener un HLB en el rango de 8 a 14. Este valor es suficiente para que los tensioactivos se disuelvan en agua y no tan alto como para que las gotas de pulverización se vuelvan demasiado hidrofílicas. El valor HLB apropiado permite que se extiendan mejor sobre la capa cuticular de las hojas. La serie ROKAnol L, D, DB, GA, ID, IT y NL merecen especial atención aquí. Los alcoholes grasos sufren no solo etoxilación sino también propoxilación para darles propiedades de baja formación de espuma. Un ejemplo aquí es la serie ROKAnol LP , que no genera espuma. Su gran ventaja es que se pueden obtener de materias primas naturales, por ejemplo, aceite de coco (ROKAnole L y O) ^{[ 4, 5]} .

Los copolímeros de bloque EO/PO ( grupo de productos ROKAmer ) , que también tienen una estructura anfifílica, también se pueden usar como agentes humectantes. La parte hidrófila está formada por unidades de óxido de etileno, y la parte hidrófoba por unidades de óxido de propileno. A veces también pueden tener un fragmento EO/PO aleatorio (ROKAmer B4000), que reduce su punto de fusión y les da propiedades de baja formación de espuma. Después de la pulverización, retienen la humedad durante un período de tiempo más prolongado, lo que da más tiempo a la sustancia activa para ser absorbida por la planta. Los copolímeros EO/PO también exhiben propiedades dispersantes y estabilizadoras de suspensión ( ROKAmer 6500 , 6500W , 6500BW y ROKAmer 1010 ), especialmente en pesos moleculares medios, razón por la cual son valorados en formulaciones SC y FS ^{[ 4, 5]} .

Los agentes humectantes con un grupo aniónico se utilizan con algo menos frecuencia en formulaciones de productos de protección de plantas. Estos suelen ser sulfatos (grupos de productos SULFOROKAnol y SULFOBURSZTYNIAN ) o ésteres fosfóricos ( grupo de productos EXOfos ). Otro grupo, esta vez de tensioactivos anfotéricos, son las betaínas (grupo de productos ROKAmina), siendo ROKAmina K30B particularmente popular. También cabe mencionar que a menudo se eligen para formulaciones SL con glifosato debido a su efecto sinérgico adicional. Estos tensioactivos se eligen con menos frecuencia debido a sus propiedades espumantes, pero también se utilizan, especialmente en algunas formulaciones SL ^{[ 4, 5]} .

En resumen: la elección de agentes humectantes utilizados en formulaciones de productos fitosanitarios es muy amplia, y constantemente se desarrollan nuevos productos para satisfacer las necesidades de los fabricantes. Recientemente, los tensioactivos de origen natural que son fácilmente biodegradables, ambientalmente neutros y no representan una amenaza para los consumidores han ido ganando importancia. Esta tendencia está cobrando impulso y está vinculada a la creciente conciencia ambiental de la sociedad.

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