Agenti bagnanti nelle formulazioni di pesticidi: funzione e importanza

L’efficacia dell’irrorazione dipende da molti fattori. Uno dei fattori chiave è la capacità della soluzione fitosanitaria di rimanere sulle piante. L’idrofobicità naturale delle foglie riduce significativamente l’efficacia dei prodotti fitosanitari , poiché le goccioline rimbalzano e scivolano via. L’aggiunta di agenti bagnanti alla formulazione modifica le proprietà dei pesticidi liquidi. Si tratta solitamente di molecole tensioattive, appositamente progettate per ridurre la tensione superficiale dell’acqua. Il suo elevato valore può rappresentare una seria sfida in diversi settori, tra cui l’agricoltura [ 1, 2].

Come funzionano gli agenti bagnanti?

La bassa efficienza di irrorazione è una sfida fondamentale in agricoltura. Il primo passo per ottimizzare le prestazioni dei pesticidi è comprendere l’impatto dei singoli componenti della formulazione sulle sue proprietà. In questo contesto, gli agenti bagnanti hanno funzioni ben definite ^{[ 1, 2]} :

– Riduzione della tensione superficiale dei liquidi: la tensione superficiale dell’acqua è naturalmente elevata. La sua superficie offre una forte resistenza alle forze esterne perché le molecole vicine al confine di fase sono attratte verso l’interno dalle molecole vicine. Gli agenti bagnanti sono progettati per ridurre la tensione superficiale. Ciò è possibile grazie alla loro struttura caratteristica. Le molecole degli agenti bagnanti sono composte da due parti: idrofila e idrofoba. Adsorbiti al confine di fase, grazie alla loro specifica disposizione, rompono la rete di legami a idrogeno responsabili delle forze di coesione tra le singole molecole.

– Aumento dell’area di contatto: quando una goccia di liquido colpisce una superficie solida, inizialmente si diffonde su di essa per inerzia, ma il suo comportamento successivo dipende da molti parametri, i più importanti dei quali sono le dimensioni della goccia, la sua velocità, la bagnabilità della superficie e la tensione superficiale. Riducendo l’angolo di contatto, il liquido si diffonde meglio: può coprire un’area più ampia, comprese intere foglie e steli, poiché le gocce sferiche e convesse si appiattiscono per formare uno strato uniforme. A sua volta, abbassando la tensione superficiale si riduce l’energia necessaria per diffondere le gocce sulla superficie, indebolendo così le proprietà di coesione del liquido e rafforzandone le proprietà adesive.

– Supporto all’infiltrazione stomatica: una distribuzione più efficace dello spray liquido fa sì che le sostanze attive raggiungano anche le parti più difficili da raggiungere della pianta. La riduzione della tensione superficiale e dell’angolo di bagnatura da parte degli agenti bagnanti nei pesticidi favorisce la penetrazione del liquido nebulizzato attraverso gli stomi, consentendo una penetrazione e un assorbimento più profondi nei tessuti vegetali. Questo meccanismo aumenta l’efficacia del trattamento, permettendo una riduzione della dose di sostanza utilizzata e minimizzando il rischio di fitotossicità.

– Riduzione della viscosità delle sospensioni e supporto all’azione dei disperdenti : le formulazioni in sospensione richiedono un’omogeneizzazione preliminare mediante un miscelatore ad alta velocità e macinazione in un mulino a sfere. Grazie alle loro piccole molecole, gli agenti bagnanti sono mobili, raggiungono rapidamente le superfici appena formate durante la macinazione, si adsorbono, riducendo l’attrito tra i granuli e abbassando la viscosità della sospensione. Questo è importante durante la macinazione, in quanto previene un’eccessiva generazione di calore e riduce l’energia necessaria. Gli agenti bagnanti aiutano anche le molecole di disperdente ad adsorbire sui granuli e a riempire gli spazi tra di essi, rendendo le sospensioni più stabili.

Agenti bagnanti in agricoltura: la chiave per un’irrorazione efficace

Sebbene l’agricoltura moderna sia costantemente alla ricerca di nuove soluzioni a supporto della produzione agricola, continua ad adottare iniziative per aumentare l’efficacia di quelle esistenti. Gli additivi alle formulazioni di pesticidi influenzano significativamente l’efficacia dell’irrorazione, risolvendo i problemi derivanti dalla presenza di uno strato cuticolare idrofobico e di peli che ricoprono le foglie delle piante ^{[ 3]} .

Uno dei principali vantaggi dell’utilizzo di agenti bagnanti in agricoltura è un aumento significativo dell’area coperta dallo spray . Il fluido di lavoro viene distribuito uniformemente su tutta la pianta, anche nelle zone difficili da raggiungere. La sostanza fitosanitaria, che raggiunge la pianta senza interruzioni, agisce meglio e, di conseguenza, consente di selezionare la dose ottimale. Solitamente, una maggiore efficienza di irrorazione significa che sono necessarie dosi inferiori. Oltre a proteggere l’ambiente, ciò rappresenta un’opportunità per ridurre i costi complessivi e ottenere un reale risparmio ^{[ 3]} .

PCC Exol come produttore di agenti bagnanti professionali per la formulazione di prodotti fitosanitari?

La scelta del giusto agente bagnante si basa su diversi criteri importanti. La questione fondamentale è la compatibilità con gli altri ingredienti della formulazione, nonché l’assenza di impatti negativi sulle piante su cui viene utilizzato il pesticida. Altrettanto importanti sono le proprietà fisico-chimiche come la solubilità in acqua e la resistenza alle condizioni ambientali.

Per migliorare le proprietà bagnanti delle formulazioni di pesticidi si utilizzano sostanze chiamate tensioattivi . Si tratta di un gruppo molto eterogeneo di composti con proprietà tensioattive. La loro caratteristica principale è la struttura anfifilica della molecola, costituita da una cosiddetta "testa" (una parte idrofila con un’elevata affinità per i composti polari) e una "coda" (che interagisce fortemente con i composti non polari). Tuttavia, nella maggior parte dei casi, i tensioattivi hanno una struttura più complessa, con lunghe catene lineari come gruppi idrofili, catene ramificate come gruppi idrofobi e possono anche contenere diversi gruppi idrofili o liofili in posizioni diverse. Questa struttura unica consente ai tensioattivi di ridurre la tensione superficiale tra le diverse fasi, facilitando la diffusione dei liquidi e la bagnatura delle superfici. Va notato che la cinetica dei tensioattivi nella riduzione della tensione superficiale in una soluzione di pesticida dipende dalle parti funzionali idrofile e idrofobe della struttura molecolare ^{[ 4, 5]} .

A seconda della presenza di gruppi e della loro carica, i tensioattivi si dividono in anionici , cationici , non ionici e anfoteri , che presentano sia gruppi cationici che anionici.

Scegliere il tensioattivo giusto non è facile. I tensioattivi anionici hanno buone proprietà schiumogene, mentre i tensioattivi cationici (come ROKAmin K15K ) generano molta meno schiuma ma sono tossici per le piante legandosi ai fosfolipidi caricati negativamente e danneggiando le membrane cellulari, quindi non sono raccomandati per la nebulizzazione. A parità di concentrazione e con una struttura simile, i tensioattivi ionici presentano una tensione superficiale più elevata e una minore capacità di organizzarsi all’interfaccia di fase rispetto ai tensioattivi non ionici, a causa dell’interazione repulsiva causata da gruppi con lo stesso nome. A ciò si aggiunge la presenza di cariche che possono essere accumulate dalle foglie. Le foglie solitamente assumono cariche negative a causa della presenza di gruppi carbossilici e fenolici e di un migliore adsorbimento di anioni da parte della superficie fogliare. D’altra parte, le foglie assumono cariche positive molto meno frequentemente, e ciò può verificarsi solo in determinate condizioni ^{[ 4, 5]} .

Pertanto, i tensioattivi più comunemente utilizzati sono non ionici e la loro concentrazione è spesso determinata in base alla relazione tra riduzione della tensione superficiale, generazione di schiuma ed efficienza di crescita delle piante in funzione della concentrazione. Non è consigliabile superare le concentrazioni raccomandate di agenti bagnanti, poiché è stato osservato che il superamento della concentrazione micellare critica per un dato tensioattivo non produce risultati migliori; Al contrario, può ridurre l’efficacia dell’irrorazione e persino inibire la crescita delle colture. In generale, l’uso di diverse quantità di tensioattivi porta a diverse proprietà di bagnatura ^{[ 4, 5]} .

Tra i tensioattivi, i composti organosilicici , noti come polisilossani, meritano particolare attenzione. Si tratta di polimeri la cui struttura contiene atomi di silicio e ossigeno legati in catene o reticoli. Possono anche essere modificati aggiungendo polietilenglicoli (PEG) per una migliore emulsificazione in acqua. Gli additivi per formulazioni a base di polisilossani sono altamente efficaci. Questi tensioattivi garantiscono un rapido assorbimento e un’elevata ritenzione degli agrofarmaci nelle piante. Sono anche resistenti al dilavamento da pioggia o irrigazione, rispetto ad altri agenti bagnanti. Sono atossici, ma sono biodegradabili in misura limitata a causa dei loro stabili legami silicio-carbonio ^{[ 4]} .

Un altro gruppo di tensioattivi ampiamente utilizzato è costituito da composti a base di alcol , principalmente alcoli grassi alcossilati ( gruppo di prodotti ROKanol ). In genere hanno un HLB compreso tra 8 e 14. Questo valore è sufficiente affinché i tensioattivi si dissolvano in acqua, ma non così elevato da rendere le goccioline di spray eccessivamente idrofile. L’appropriato valore HLB consente loro di distribuirsi meglio sullo strato cuticolare delle foglie. Le serie ROKAnol L, D, DB, GA, ID, IT e NL meritano particolare attenzione. Gli alcoli grassi subiscono non solo etossilazione ma anche propossilazione per conferire loro proprietà a bassa schiumosità. Un esempio è la serie ROKAnol LP , che non genera schiuma. Il loro grande vantaggio è che possono essere ottenuti da materie prime naturali, ad esempio olio di cocco (ROKAnol L e O) ^{[ 4, 5]} .

Anche i copolimeri a blocchi EO/PO ( gruppo di prodotti ROKAmer ) , che hanno una struttura anfifilica, possono essere utilizzati come agenti bagnanti. La parte idrofila è costituita da unità di ossido di etilene, mentre la parte idrofoba è costituita da unità di ossido di propilene. A volte possono anche contenere un frammento EO/PO casuale (ROKAmer B4000), che ne abbassa il punto di fusione e conferisce loro proprietà a bassa schiumosità. Dopo l’irrorazione, trattengono l’umidità per un periodo di tempo più lungo, il che dà alla sostanza attiva più tempo per essere assorbita dalla pianta. I copolimeri EO/PO mostrano anche proprietà disperdenti e stabilizzanti della sospensione ( ROKAmer 6500 , 6500W , 6500BW e ROKAmer 1010 ), soprattutto a pesi molecolari medi, motivo per cui sono apprezzati nelle formulazioni SC e FS ^{[4, 5]} . Gli agenti bagnanti con un gruppo anionico sono usati con minore frequenza nelle formulazioni dei prodotti fitosanitari. Si tratta solitamente di solfati (gruppi di prodotti SULFOROKAnol e SULFOBURSZTYNIAN ) o esteri fosforici ( gruppo di prodotti EXOfos ). Un altro gruppo, questa volta di tensioattivi anfoteri, è costituito dalle betaine (gruppo di prodotti ROKAmina), con ROKAmina K30B particolarmente popolare. Vale anche la pena menzionare che vengono spesso scelte per le formulazioni SL con glifosato grazie al loro ulteriore effetto sinergico. Questi tensioattivi sono meno frequentemente scelti a causa delle loro proprietà schiumogene, ma vengono comunque utilizzati, soprattutto in alcune formulazioni SL ^{[ 4, 5]} .

In sintesi: la scelta di agenti bagnanti utilizzati nelle formulazioni di prodotti fitosanitari è molto ampia e nuovi prodotti vengono costantemente sviluppati per soddisfare le esigenze dei produttori. Recentemente, i tensioattivi di origine naturale, facilmente biodegradabili, neutri dal punto di vista ambientale e non pericolosi per i consumatori, hanno acquisito importanza. Questa tendenza sta prendendo slancio ed è legata alla crescente consapevolezza ambientale della società.

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