Zmáčadlá v pesticídnych formuláciách – funkcia a význam

Účinnosť postreku závisí od mnohých faktorov. Jedným z kľúčových faktorov je schopnosť roztoku pesticídu zostať na rastlinách. Prirodzená hydrofóbnosť listov výrazne znižuje účinnosť prípravkov na ochranu rastlín , pretože kvapôčky sa odrážajú a stekajú. Pridanie zmáčadiel do formulácie mení vlastnosti kvapalných pesticídov. Zvyčajne ide o povrchovo aktívne molekuly, špeciálne navrhnuté na zníženie povrchového napätia vody. Jeho vysoká hodnota môže byť vážnou výzvou v rôznych odvetviach vrátane poľnohospodárstva [ 1, 2].

Ako fungujú zmáčadlá?

Nízka účinnosť postreku je kľúčovou výzvou v poľnohospodárstve. Prvým krokom k optimalizácii účinku pesticídov je pochopenie vplyvu jednotlivých zložiek formulácie na jej vlastnosti. V tejto súvislosti majú zmáčadlá presne definované funkcie ^{[ 1, 2]} :

– Znižovanie povrchového napätia kvapalín – povrchové napätie vody je prirodzene vysoké. Jej povrch ponúka silný odpor voči vonkajším silám, pretože molekuly v blízkosti fázového rozhrania sú priťahované dovnútra susednými molekulami. Zmáčadlá sú navrhnuté tak, aby znižovali povrchové napätie. To je možné vďaka ich charakteristickej štruktúre. Molekuly zmáčadiel sa skladajú z dvoch častí: hydrofilnej a hydrofóbnej. Adsorbované na fázovom rozhraní vďaka svojmu špecifickému usporiadaniu prerušujú sieť vodíkových väzieb, ktoré sú zodpovedné za kohézne sily medzi jednotlivými molekulami.

– Zväčšovanie kontaktnej plochy – keď kvapka kvapaliny dopadne na pevný povrch, spočiatku sa po ňom rozšíri v dôsledku zotrvačnosti, ale jej ďalšie správanie závisí od mnohých parametrov, z ktorých najdôležitejšie sú veľkosť kvapky, jej rýchlosť, zmáčateľnosť povrchu a povrchové napätie. Zníženie uhla zmáčania umožňuje lepšie rozptyľovanie kvapaliny – dokáže pokryť väčšiu plochu vrátane celých listov a stoniek, pretože guľovité, konvexné kvapôčky sa splošťujú a vytvárajú rovnomernú vrstvu. Zníženie povrchového napätia zase znižuje energiu potrebnú na rozptyľovanie kvapôčok po povrchu, čím sa oslabujú kohézne vlastnosti kvapaliny a posilňujú sa jej adhézne vlastnosti.

– Podpora infiltrácie prieduchov – účinnejšie rozloženie postreku kvapaliny znamená, že účinné látky dosiahnu aj ťažko dostupné časti rastliny. Zníženie povrchového napätia a uhla zmáčania zmáčadlami v pesticídoch podporuje prenikanie postreku cez prieduchy, čo umožňuje hlbšie prenikanie a absorpciu do rastlinných tkanív. Tento mechanizmus zvyšuje účinnosť ošetrenia, čo umožňuje zníženie dávky použitej látky a zároveň minimalizuje riziko fytotoxicity.

– Zníženie viskozity suspenzií a podpora účinku dispergačných činidiel – suspenzné formulácie vyžadujú predbežnú homogenizáciu pomocou vysokorýchlostného mixéra a mletie v guľôčkovom mlyne. Vďaka svojim malým molekulám sú zmáčadlá mobilné, rýchlo sa dostanú k novovytvoreným povrchom počas mletia, adsorbujú sa, čím znižujú trenie medzi zrnami a znižujú viskozitu suspenzie. To je dôležité počas mletia, pretože to zabraňuje nadmernému vytváraniu tepla a znižuje potrebnú energiu. Zmáčadlá tiež pomáhajú disperzným molekulám adsorbovať sa na zrná a vyplniť priestory medzi nimi, čím sa suspenzie stávajú stabilnejšími.

Zmáčadlá v poľnohospodárstve – kľúč k účinnému postreku

Hoci moderné poľnohospodárstvo neustále hľadá nové riešenia na podporu poľnohospodárskej produkcie, naďalej podniká iniciatívy na zvýšenie účinnosti existujúcich riešení. Prísady do pesticídnych formulácií významne ovplyvňujú účinnosť postreku a riešia problémy vyplývajúce z prítomnosti hydrofóbnej kutikulárnej vrstvy a chĺpkov pokrývajúcich listy rastlín ^{[ 3]} .

Jednou z hlavných výhod používania zmáčadiel v poľnohospodárstve je výrazné zväčšenie plochy pokrytej postrekom . Pracovná kvapalina je rovnomerne rozložená po celej rastline, a to aj v ťažko dostupných oblastiach. Pesticídna látka, ktorá sa k rastline dostáva bez prerušenia, účinkuje lepšie a v dôsledku toho umožňuje výber optimálnej dávky. Vyššia účinnosť postreku zvyčajne znamená, že sú potrebné menšie dávky. Okrem ochrany životného prostredia je to príležitosť na zníženie celkových nákladov a dosiahnutie skutočných úspor ^{[ 3]} .

PCC Exol ako výrobca profesionálnych zmáčadiel na formuláciu prípravkov na ochranu rastlín?

Výber správneho zmáčadla je založený na niekoľkých dôležitých kritériách. Základnou otázkou je kompatibilita s ostatnými zložkami v prípravku, ako aj absencia akéhokoľvek negatívneho vplyvu na rastliny, na ktoré sa pesticíd používa. Rovnako dôležité sú fyzikálno-chemické vlastnosti, ako je rozpustnosť vo vode a odolnosť voči podmienkam prostredia.

Na zlepšenie zmáčacích vlastností pesticídnych prípravkov sa používajú látky nazývané povrchovo aktívne látky . Ide o veľmi rozmanitú skupinu zlúčenín s povrchovo aktívnymi vlastnosťami. Ich charakteristickým znakom je amfifilná štruktúra molekuly, ktorá pozostáva z tzv. „hlavy“ (hydrofilnej časti s vysokou afinitou k polárnym zlúčeninám) a „chvosta“ (silne interagujúceho s nepolárnymi zlúčeninami). Vo väčšine prípadov majú však povrchovo aktívne látky zložitejšiu štruktúru s dlhými lineárnymi reťazcami ako hydrofilnými skupinami, rozvetvenými reťazcami ako hydrofóbnymi skupinami a môžu tiež obsahovať niekoľko hydrofilných alebo lyofilných skupín na rôznych miestach. Táto jedinečná štruktúra umožňuje povrchovo aktívnym látkam znižovať povrchové napätie medzi rôznymi fázami, čo uľahčuje rozptyľovanie kvapalín a zmáčanie povrchov. Treba poznamenať, že kinetika povrchovo aktívnych látok pri znižovaní povrchového napätia v roztoku pesticídu závisí od funkčných hydrofilných a hydrofóbnych častí molekulárnej štruktúry ^{[ 4, 5]} .

V závislosti od prítomnosti skupín a ich náboja sa povrchovo aktívne látky delia na aniónové , katiónové , neiónové a amfotérne , ktoré majú katiónové aj aniónové skupiny.

Výber správnej povrchovo aktívnej látky nie je jednoduchý. Aniónové povrchovo aktívne látky majú dobré peniace vlastnosti, zatiaľ čo katiónové povrchovo aktívne látky (ako napríklad ROKAmin K15K ) vytvárajú výrazne menej peny, ale sú toxické pre rastliny väzbou na negatívne nabité fosfolipidy a poškodením bunkových membrán, preto sa neodporúčajú na postrek. Pri rovnakej koncentrácii a s podobnou štruktúrou vykazujú iónové povrchovo aktívne látky vyššie povrchové napätie a slabšiu schopnosť organizovať sa na fázovom rozhraní ako neiónové povrchovo aktívne látky v dôsledku odpudivej interakcie spôsobenej skupinami s rovnakým názvom. K tomu sa pridáva prítomnosť nábojov, ktoré môžu listy akumulovať. Listy zvyčajne nadobúdajú záporný náboj v dôsledku prítomnosti karboxylových a fenolových skupín a lepšej adsorpcie aniónov povrchom listu. Na druhej strane, listy nadobúdajú kladný náboj oveľa menej často a tie sa môžu vyskytnúť len za určitých podmienok ^{[ 4, 5]} .

Preto sú najčastejšie používané povrchovo aktívne látky neiónové a ich koncentrácia sa často určuje na základe vzťahu medzi znížením povrchového napätia, tvorbou peny a účinnosťou rastu rastlín ako funkciou koncentrácie. Neodporúča sa prekračovať odporúčané koncentrácie zmáčadiel, pretože sa pozorovalo, že prekročenie kritickej micelizačnej koncentrácie pre danú povrchovo aktívnu látku neprináša lepšie výsledky; naopak, môže znížiť účinnosť postreku a dokonca inhibovať rast plodín. Vo všeobecnosti použitie rôznych množstiev povrchovo aktívnych látok vedie k rôznym zmáčacím vlastnostiam ^{[ 4, 5]} .

Medzi povrchovo aktívnymi látkami si osobitnú pozornosť zaslúžia organokremičité zlúčeniny , známe ako polysiloxány. Sú to polyméry, ktorých štruktúra obsahuje atómy kremíka a kyslíka spojené v reťazcoch alebo sieťach. Môžu byť tiež modifikované pridaním polyetylénglykolov (PEG) pre lepšiu emulgáciu vo vode. Prísady do formulácií na báze polysiloxánov sú vysoko účinné. Tieto povrchovo aktívne látky zabezpečujú rýchlu absorpciu a vysokú retenciu agrochemikálií v rastlinách. V porovnaní s inými zmáčadlami sú tiež odolné voči vyplavovaniu zrážkami alebo zavlažovaním. Sú netoxické, ale vďaka stabilným väzbám kremík-uhlík ^[4] sú do obmedzenej miery biologicky odbúrateľné.

Ďalšou široko používanou skupinou povrchovo aktívnych látok sú zlúčeniny na báze alkoholov – najmä alkoxylované mastné alkoholy ( skupina produktov ROKanol ). Zvyčajne majú HLB v rozmedzí 8 – 14. Táto hodnota je dostatočná na to, aby sa povrchovo aktívne látky rozpustili vo vode, a nie je taká vysoká, aby sa kvapky postreku stali príliš hydrofilnými. Vhodná hodnota HLB im umožňuje lepšie sa rozprestierať po kutikulárnej vrstve listov. Osobitnú pozornosť si v tomto prípade zaslúžia produkty série ROKAnol L, D, DB, GA, ID, IT a NL . Mastné alkoholy podliehajú nielen etoxylácii, ale aj propoxylácii, čo im dodáva nízkopenivé vlastnosti. Príkladom je séria ROKAnol LP , ktorá netvorí penu. Ich veľkou výhodou je, že sa dajú získať z prírodných surovín, napr. z kokosového oleja (ROKAnole L a O) ^{[4, 5]} .

Blokové kopolyméry EO/PO ( skupina produktov ROKAmer ) , ktoré majú tiež amfifilnú štruktúru, sa môžu použiť aj ako zmáčadlá. Hydrofilná časť pozostáva z jednotiek etylénoxidu a hydrofóbna časť z jednotiek propylénoxidu. Niekedy môžu mať aj náhodný fragment EO/PO (ROKAmer B4000), ktorý znižuje ich bod topenia a dodáva im nízkopenivé vlastnosti. Po postreku si dlhšie zadržiavajú vlhkosť, čo dáva účinnej látke viac času na vstrebanie rastlinou. EO/PO kopolyméry vykazujú aj dispergačné a suspenzné stabilizačné vlastnosti ( ROKAmer 6500 , 6500W , 6500BW a ROKAmer 1010 ), najmä pri stredných molekulových hmotnostiach, a preto sú cenené v SC a FS formuláciách ^{[4, 5]} .

Zmáčadlá s aniónovou skupinou sa v formuláciách prípravkov na ochranu rastlín používajú o niečo menej často. Zvyčajne ide o sírany (produktové skupiny SULFOROKAnol a SULFOBURSZTYNIAN ) alebo estery kyseliny fosforečnej ( produktová skupina EXOfos ). Ďalšou skupinou, tentoraz amfotérnych povrchovo aktívnych látok, sú betaíny (produktová skupina ROKAmina), pričom obzvlášť obľúbený je ROKAmina K30B . Za zmienku tiež stojí, že sa často vyberajú pre SL formulácie s glyfosátom kvôli ich dodatočnému synergickému účinku. Tieto povrchovo aktívne látky sa volia menej často kvôli ich peniacim vlastnostiam, ale tiež sa používajú, najmä v niektorých SL formuláciách ^{[ 4, 5]} .

Zhrnutie: Výber zmáčadiel používaných vo formuláciách prípravkov na ochranu rastlín je veľmi široký a neustále sa vyvíjajú nové produkty, ktoré spĺňajú požiadavky výrobcov. V poslednej dobe nadobúdajú na význame povrchovo aktívne látky prírodného pôvodu, ktoré sú ľahko biologicky odbúrateľné, environmentálne neutrálne a nepredstavujú žiadnu hrozbu pre spotrebiteľov. Tento trend naberá na obrátkach a súvisí s rastúcim environmentálnym povedomím spoločnosti.

Prečítajte si tiež: Zmáčadlá v listových hnojivách