Vätmedel i bekämpningsmedelsformuleringar – funktion och betydelse

Besprutningens effektivitet beror på många faktorer . En av nyckelfaktorerna är bekämpningsmedelslösningens förmåga att stanna kvar på växterna. Bladens naturliga hydrofobicitet minskar avsevärt effektiviteten hos växtskyddsmedel , eftersom dropparna studsar av och rinner av. Tillsatsen av vätmedel i formuleringen förändrar egenskaperna hos flytande bekämpningsmedel. Dessa är vanligtvis ytaktiva molekyler, speciellt utformade för att minska vattnets ytspänning. Dess höga värde kan vara en allvarlig utmaning inom olika industrier, inklusive jordbruk [ 1, 2].

Hur fungerar vätmedel?

Låg spruteffektivitet är en viktig utmaning inom jordbruket. Det första steget i att optimera bekämpningsmedels prestanda är att förstå hur de enskilda komponenterna i formuleringen påverkar dess egenskaper. I detta sammanhang har vätmedel strikt definierade funktioner ^{[ 1, 2]} :

– Minska ytspänningen hos vätskor – vattnets ytspänning är naturligt hög. Dess yta erbjuder starkt motstånd mot yttre krafter eftersom molekyler nära fasgränsen attraheras inåt av angränsande molekyler. Vätmedel är utformade för att minska ytspänningen. Detta är möjligt tack vare deras karakteristiska struktur. Vätmedelsmolekyler består av två delar: hydrofila och hydrofoba. Adsorberade vid fasgränsen bryter de, tack vare sitt specifika arrangemang, nätverket av vätebindningar som är ansvariga för de kohesiva krafterna mellan enskilda molekyler.

– Öka kontaktytan – när en droppe vätska träffar en fast yta sprider den sig initialt över den på grund av tröghet, men dess vidare beteende beror på många parametrar, varav de viktigaste är droppens storlek, dess hastighet, ytans vätbarhet och ytspänning. Genom att minska vätningsvinkeln sprids vätskan bättre – den kan täcka ett större område, inklusive hela blad och stjälkar, eftersom sfäriska, konvexa droppar plattas ut och bildar ett jämnt lager. Genom att sänka ytspänningen minskas i sin tur den energi som behövs för att sprida dropparna över ytan, vilket försvagar vätskans kohesiva egenskaper och stärker dess vidhäftningsegenskaper.

– Stödjer stomatal infiltration – en mer effektiv distribution av vätskesprayen innebär att de aktiva substanserna når även de svåråtkomliga delarna av växten. Minskningen av ytspänning och vätningsvinkel med vätmedel i bekämpningsmedel främjar sprayvätskans penetration genom stomata, vilket möjliggör djupare penetration och absorption i växtvävnaderna. Denna mekanism ökar behandlingens effektivitet, vilket möjliggör en minskning av dosen av det använda ämnet samtidigt som risken för fytotoxicitet minimeras.

– Minska viskositeten hos suspensioner och stödja dispergeringsmedlens verkan – suspensionsformuleringar kräver preliminär homogenisering med hjälp av en höghastighetsblandare och malning i en pärlkvarn. Tack vare sina små molekyler är vätmedlen rörliga, når snabbt nybildade ytor under malning, adsorberar, vilket minskar friktionen mellan kornen och sänker suspensionens viskositet. Detta är viktigt under malning, eftersom det förhindrar överdriven värmeutveckling och minskar energibehovet. Vätmedlen hjälper också dispergeringsmolekylerna att adsorberas på kornen och fylla mellanrummen mellan dem, vilket gör suspensionerna mer stabila.

Vätmedel inom jordbruket – nyckeln till effektiv besprutning

Även om det moderna jordbruket ständigt letar efter nya lösningar för att stödja jordbruksproduktionen, fortsätter det att ta initiativ för att öka effektiviteten hos befintliga lösningar. Tillsatser till bekämpningsmedel påverkar besprutningens effektivitet avsevärt och löser problem som uppstår på grund av förekomsten av ett hydrofobt kutikulärt lager och hårstrån som täcker växtbladen ^.

En av de största fördelarna med att använda vätmedel inom jordbruket är en betydande ökning av det område som täcks av sprayen . Arbetsvätskan fördelas jämnt över hela växten, även i svåråtkomliga områden. Bekämpningsmedlet, som når växten utan avbrott, fungerar bättre och möjliggör följaktligen val av optimal dos. Vanligtvis innebär högre spruteffektivitet att mindre doser krävs. Förutom att skydda miljön är detta en möjlighet att minska de totala kostnaderna och uppnå verkliga besparingar ^.

PCC Exol som tillverkare av professionella vätmedel för formulering av växtskyddsmedel?

Valet av rätt vätmedel baseras på flera viktiga kriterier. Den grundläggande frågan är kompatibilitet med de andra ingredienserna i formuleringen, samt avsaknaden av någon negativ inverkan på de växter som bekämpningsmedlet används på. Lika viktiga är fysikalisk-kemiska egenskaper såsom vattenlöslighet och resistens mot miljöförhållanden.

Ämnen som kallas tensider används för att förbättra vätningsegenskaperna hos bekämpningsmedelsformuleringar. Detta är en mycket mångfaldig grupp av föreningar med ytaktiva egenskaper. Deras karakteristiska drag är molekylens amfifila struktur, bestående av ett så kallat "huvud" (en hydrofil del med hög affinitet för polära föreningar) och en "svans" (som starkt interagerar med opolära föreningar). I de flesta fall har dock tensider en mer komplex struktur, med långa linjära kedjor som hydrofila grupper, grenade kedjor som hydrofoba grupper, och kan också innehålla flera hydrofila eller lyofila grupper på olika platser. Denna unika struktur gör det möjligt för tensider att minska ytspänningen mellan olika faser, vilket underlättar spridning av vätskor och vätning av ytor. Det bör noteras att kinetiken hos tensider för att minska ytspänningen i en bekämpningsmedelslösning beror på de funktionella hydrofila och hydrofoba delarna av molekylstrukturen ^{[4, 5]} .

Beroende på närvaron av grupper och deras laddning delas tensider in i anjoniska , katjoniska , nonjoniska och amfotera , vilka har både katjoniska och anjoniska grupper.

Att välja rätt tensid är inte lätt. Anjoniska tensider har goda skumningsegenskaper, medan katjoniska tensider (såsom ROKAmin K15K ) genererar betydligt mindre skum men är giftiga för växter genom att binda till negativt laddade fosfolipider och skada cellmembran, så de rekommenderas inte för sprutning. Vid samma koncentration och med en liknande struktur uppvisar joniska tensider högre ytspänning och svagare förmåga att organisera sig vid fasgränsen än nonjoniska tensider, på grund av den repulsiva interaktionen som orsakas av lika namngivna grupper. Till detta kommer närvaron av laddningar som kan ackumuleras av blad. Blad antar vanligtvis negativa laddningar på grund av närvaron av karboxyl- och fenolgrupper och bättre adsorption av anjoner av bladytan. Å andra sidan antar bladen positiva laddningar mycket mer sällan, och dessa kan endast inträffa under vissa förhållanden ^{[ 4, 5]} .

Därför är de vanligast använda tensiderna nonjoniska, och deras koncentration bestäms ofta baserat på förhållandet mellan ytspänningsreduktion, skumgenerering och växttillväxteffektivitet som en funktion av koncentrationen. Det är inte tillrådligt att överskrida de rekommenderade koncentrationerna av vätmedel, eftersom det har observerats att överskridande av den kritiska micelliseringskoncentrationen för ett givet tensid inte ger bättre resultat; tvärtom kan det minska sprutningens effektivitet och till och med hämma grödans tillväxt. I allmänhet leder användningen av olika mängder tensider till olika vätande egenskaper ^{[ 4, 5]} .

Bland tensider förtjänar organokiselföreningar , så kallade polysiloxaner, särskild uppmärksamhet. Dessa är polymerer vars struktur innehåller kisel- och syreatomer sammanlänkade i kedjor eller nätverk. De kan också modifieras genom att tillsätta polyetylenglykoler (PEG) för bättre emulgering i vatten. Tillsatser till formuleringar baserade på polysiloxaner är mycket effektiva. Dessa tensider säkerställer snabb absorption och hög retention av agrokemikalier i växter. De är också resistenta mot urlakning från regn eller bevattning, jämfört med andra vätmedel. De är giftfria, men är biologiskt nedbrytbara i begränsad utsträckning på grund av sina stabila kisel-kolbindningar ^[4] .

En annan allmänt använd grupp av tensider är alkoholbaserade föreningar – främst alkoxylerade fettalkoholer ( ROKanol-produktgruppen ). De har vanligtvis ett HLB-värde i intervallet 8–14. Detta värde är tillräckligt för att tensiderna ska lösas upp i vatten och inte så högt att spraydropparna blir för hydrofila. Det lämpliga HLB-värdet gör att de kan sprida sig bättre över bladens kutikulära lager. ROKAnol serien L, D, DB, GA, ID, IT och NL förtjänar särskild uppmärksamhet här. Fettalkoholer genomgår inte bara etoxylering utan även propoxylering för att ge dem lågskummande egenskaper. Ett exempel här är ROKAnol LP-serien , som inte genererar skum. Deras stora fördel är att de kan utvinnas från naturliga råvaror, t.ex. kokosolja (ROKAnol L och O) ^{[4, 5]} . EO/PO-blocksampolymerer ( ROKAmer -produktgruppen ) , som också har en amfifil struktur, kan också användas som vätmedel. Den hydrofila delen består av etylenoxidenheter och den hydrofoba delen består av propylenoxidenheter. Ibland kan de också ha ett slumpmässigt EO/PO-fragment (ROKAmer B4000), vilket sänker deras smältpunkt och ger dem lågskummande egenskaper. Efter sprutning behåller de fukten under en längre tid, vilket ger den aktiva substansen mer tid att absorberas av växten. EO/PO-sampolymerer uppvisar också dispergerings- och suspensionsstabiliserande egenskaper ( ROKAmer 6500 , 6500W , 6500BW och ROKAmer 1010 ), särskilt vid medelhöga molekylvikter, vilket är anledningen till att de värderas i SC- och FS-formuleringar ^{[4, 5]} .

Vätmedel med en anjonisk grupp används något mer sällan i formuleringar av växtskyddsmedel. Dessa är vanligtvis sulfater (produktgrupperna SULFOROKAnol och SULFOBURSZTYNIAN ) eller fosforsyraestrar ( produktgrupp EXOfos ). En annan grupp, denna gång av amfotära tensider, är betainer (produktgrupp ROKAmina), där ROKAmina K30B är särskilt populär. Det är också värt att nämna att de ofta väljs för SL-formuleringar med glyfosat på grund av deras ytterligare synergistiska effekt. Dessa tensider väljs mer sällan på grund av deras skummande egenskaper, men de används också, särskilt i vissa SL-formuleringar ^{[ 4, 5]} .

Sammanfattningsvis: Urvalet av vätmedel som används i formuleringar av växtskyddsmedel är mycket brett, och nya produkter utvecklas ständigt för att möta tillverkarnas krav. På senare tid har naturligt härledda tensider som är lätt biologiskt nedbrytbara, miljöneutrala och inte utgör något hot för konsumenterna fått allt större betydelse. Denna trend vinner momentum och är kopplad till samhällets växande miljömedvetenhet.

Läs även: Vätmedel i bladgödselmedel