El desarrollo y ensayo de productos fitosanitarios lleva muchos años. Los costes son similares a los del desarrollo de productos farmacéuticos.
Secado de la mezcla al vacío sin espacios muertos, independientemente del nivel de llenado. La baja velocidad protege las partículas de la mezcla.
Secado de la mezcla al vacío sin espacios muertos en el secador de cono. La herramienta de mezcla de rotación lenta protege las partículas de la mezcla.
Producción de plaguicidas y el papel de los mezcladores industriales amixon® (Parte 1)
La producción de productos fitosanitarios requiere sistemas de procesamiento modernos. Esto se debe a que las sustancias altamente eficaces son valiosas. Por un lado, por los elevados costes de desarrollo y, por otro, por el complejo proceso de producción.
Al final del último paso de la síntesis, se produce una sustancia química líquida o en polvo. Debido a su alta concentración, sólo puede manipularse en sistemas cerrados (estancos a la presión y al vacío). Antes de su comercialización, se diluye/diluye y se formula elaboradamente. Para ello se tiene en cuenta la protección de la salud del usuario. Por razones de mayor vida útil y menor volumen de transporte, cada vez se prefiere más la forma en polvo.
amixon® ha desarrollado secadores mezcladores al vacío que secan de forma especialmente rápida y cuidadosa. El polvo suele ser fluido, cristalino y bajo en polvo.
Este artículo en dos partes describe las características de diseño típicas de amixon® para una mayor eficiencia:
- temperatura de secado muy baja
- aporte de calor acelerado
- secado más rápido
- menor tensión de cizallamiento en el producto
- conservación de la estructura de las partículas
- mejor vaciado residual
- recuperación de disolventes
El secado al vacío en el secador amixon® completa el paso de síntesis correspondiente.
El secado al vacío proporciona un producto de síntesis en polvo. Éste sirve como material de partida para un paso de síntesis posterior. Los productos químicos en polvo modernos y altamente eficaces suelen ser el resultado de varios pasos de síntesis, que casi siempre terminan con el secado mixto al vacío. Con cada paso de síntesis, el ingrediente activo se vuelve más valioso y, a menudo, más sensible. Por lo tanto, es importante evitar el estrés térmico y mecánico durante el secado.
Una vez que el producto de síntesis está lo suficientemente seco y frío como para ser descargado del secador al vacío, suele bastar con materiales sencillos de acero inoxidable como 1.4571 o 1.4404.
Una parte importante del desarrollo de principios activos se refiere a la formulación del producto final: una de ellas es, por ejemplo, la micronización de principios activos en polvo y su posterior aglomeración. Los productos aglomerados se fijan en su estado mezclado, tienen poco polvo y son fácilmente suspendidos/solubles en agua. Por el contrario, las pequeñas partículas individuales flotarían permanentemente en el agua sin sedimentarse. Sólo una suspensión/solución homogénea y sin grumos puede ser aplicada uniformemente por el agricultor.
Otro aspecto cualitativo es la estabilidad a largo plazo. No importa en qué zona climática del mundo se utilice el producto fitosanitario. No debe descomponerse y debe ser fácilmente soluble/dispersable.
En el centro técnico de amixon® se pueden demostrar los pasos de preparación de la síntesis, el secado por contacto al vacío, la homogeneización y la peletización. amixon cuenta con décadas de experiencia en el diseño de máquinas de proceso que son de 10 a 50 veces mayores que las máquinas de ensayo.
La mezcladora de doble eje amixon® HM 3000 se utiliza para la formulación de principios activos en polvo.
Los principios activos del secador de mezcla al vacío VMT 5000 se introducen en big bags.
Ejemplo de una planta de síntesis polivalente clásica. amixon® fabrica los siguientes aparatos: Reactores de síntesis, depósitos de pasta, secadores de contacto al vacío, mezcladores de refrigeración y llenado.
Proceso de producción en varias fases con elevados requisitos
Los pasos de síntesis para la producción de productos fitosanitarios difieren en función del ingrediente activo y de la forma de aplicación deseada. Sin embargo, los pasos básicos del proceso son similares para los materiales de partida en polvo.
En primer lugar, se introduce un disolvente en el reactor, se añaden los materiales de partida en polvo y se disuelven o suspenden homogéneamente. En este líquido tiene lugar la primera reacción de síntesis. El proceso de agitación puede ser apoyado por bombas de circulación para promover la cinética de la reacción. Una vez completada la reacción, la nueva sustancia está disponible en forma líquida.
Se añaden aditivos al líquido para iniciar la cristalización del nuevo intermedio. La cristalización/floculación se apoya en un control inteligente de la temperatura. Durante la transición de fase (de líquido a cristalino/sólido) se requiere una acción de mezcla especialmente suave. Esto favorece la conservación de la estructura cristalina de las partículas.
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Los sólidos en suspensión suelen permanecer bombeables y se someten a un lavado multietapa en la siguiente fase del proceso. Aquí, los reactivos se separan de los cristales del ingrediente activo utilizando agua o disolvente. La separación mecánica sólido-líquido se realiza mediante centrifugadoras.
Ocasionalmente, también se utilizan filtros de vacío o filtros prensa de cámara. Por regla general, para la separación mecánica sólido-líquido se prefieren los sistemas cerrados herméticos a los gases.
Este primer paso de la síntesis se completa con el secado térmico en el secador mezclador de vacío amixon®. El proceso de secado se controla de forma que la estructura de las partículas se conserve de forma óptima. Además, el objetivo es recuperar los disolventes.
amixon® secador mezclador de vacío/reactor de síntesis VMT 200, todas las partes húmedas de aleación 59.
Secador mezclador de vacío/reactor de síntesis amixon® VMT 6500. Todas las piezas en contacto con el producto son de aleación 59.
amixon® secador mezclador de vacío/reactor de síntesis VMT 100. En la planta piloto amixon® hay disponibles plantas piloto de 50 litros, 100 litros, 200 litros o 400 litros.
El desarrollo de nuevos productos fitosanitarios es largo y costoso
Antes de que un producto fitosanitario salga al mercado, son necesarios unos diez años de intenso trabajo de desarrollo. Constantemente se buscan nuevas sustancias en el laboratorio y se prueban en ensayos con modelos.
El fabricante invierte unos 200 millones de euros en el desarrollo de un nuevo ingrediente activo. Se realizan unos 200 estudios y se registran más de 800 parámetros.
La salud y la seguridad en el trabajo son la máxima prioridad. Cada nueva sustancia de ensayo se formula de forma que pueda utilizarse con seguridad en la agricultura. Para estas formulaciones se utilizan como excipientes los llamados portadores, como harinas de roca o disolventes orgánicos. Como agentes humectantes o de adhesión se utilizan emulgentes tensioactivos. La tarea de los excipientes de formulación es hacer que los ingredientes activos sean técnicamente seguros para la aplicación final. Los propios excipientes y soportes deben ser compatibles con el medio ambiente y favorecer la eficacia.
Resistencia a la corrosión por ácido sulfúrico utilizando el ejemplo de cuatro materiales diferentes a base de níquel.
Secador mezclador de vacío/reactor de síntesis amixon® VMT 6500. Todas las piezas en contacto con el producto son de aleación 59.
Reactores de síntesis duraderos gracias a materiales adecuados
Si observamos las especificaciones de los nuevos aparatos de las plantas de síntesis de Europa, China, EE.UU. e India, podemos hacer tres observaciones:
- Los procesos de síntesis química son cada vez más complejos.
- Las sustancias obtenidas son cada vez más sensibles a la temperatura.
- Los disolventes utilizados son cada vez más agresivos/corrosivos.
- Las exigencias higiénicas son cada vez mayores.
- Por razones de seguridad, se definen presiones de funcionamiento y temperaturas de funcionamiento admisibles cada vez más elevadas.
Los materiales austeníticos convencionales siguen utilizándose en el sector de los polvos en el mejor de los casos. Sin embargo, cada vez se utilizan más los aceros inoxidables austeníticos-ferríticos (aceros dúplex y superdúplex). Para los reactores de síntesis y los secadores, la tendencia es hacia los materiales de alta aleación a base de níquel (Hastelloy C22 y Alloy 59).
El envejecimiento se acelera por los cambios bruscos entre vacío y presión, así como entre funcionamiento en caliente y en frío. El proceso de envejecimiento puede provocar grietas por corrosión bajo tensión.
amixon® cuenta con muchos años de experiencia y la cualificación necesaria en soldadura para fabricar equipos a presión de todas las clases de acuerdo con la normativa internacional. La vida útil media de los equipos amixon® es de más de 30 años. Al mismo tiempo, amixon® cumple tres requisitos:
- Diseño sofisticado para una estanqueidad permanente bajo presión y vacío.
- Excelente protección contra la corrosión.
- Alta protección contra el desgaste.
amixon® tiene experiencia en soldadura de materiales de alta aleación. La soldadura de estos materiales requiere, por ejemplo, secuencias de soldadura estrictas y una limpieza rigurosa. Incluso los ensayos mecánicos y las pruebas de corrosión que acompañan a la producción, como ASTM G48, pueden provocar una anulación no deseada del trabajo ya realizado. Lo mismo ocurre con la prueba de corrosión Cabot en los cordones de soldadura.
Cultivos alimentarios
Más de 7.800 millones de personas vivirán en la Tierra a finales de 2020. En 2050, habrá unos 9.700 millones de personas, según la proyección demográfica actual de la ONU de 2019. Para producir alimentos suficientes para la creciente población mundial, la agricultura mundial no puede prescindir de los plaguicidas. Sin los productos fitosanitarios, los rendimientos agrícolas que hoy damos por sentados en todo el mundo no serían ni de lejos alcanzables.
El término plaguicidas es un término colectivo e incluye sustancias activas con distinto espectro de acción: para controlar ácaros (arcricidas), patógenos microbianos (bactericidas), hongos o sus esporas (fungicidas), malas hierbas multivoras (herbicidas), enjambres de insectos (insecticidas), nematodos (nematicidas) y roedores dañinos (rodenticidas).
Productos fitosanitarios y sus diversas funciones protectoras
Volumen de negocios y ventas en el mercado alemán de productos fitosanitarios.
Volumen de negocios y ventas en el mercado alemán de productos fitosanitarios,
utilizados para maximizar el rendimiento frente a organismos indeseables en la agricultura. Por desgracia, su uso a gran escala también conlleva riesgos residuales para el medio ambiente, pero no hay alternativa debido a su gran beneficio para la producción agrícola. Su efecto es tan grande que algunos productos fitosanitarios también pueden utilizarse en la agricultura ecológica. Éste es el caso cuando fracasan otras medidas. - Un método que se practica con frecuencia es el establecimiento de rotaciones de cultivos inteligentes para evitar la reproducción masiva de plagas -. Los productos fitosanitarios que pueden utilizarse en la agricultura ecológica, por ejemplo, están regulados en la Ordenanza de Agricultura Ecológica. "En caso de que se identifique una amenaza para los cultivos, sólo podrán utilizarse productos fitosanitarios autorizados para su uso en la producción ecológica de conformidad con el artículo 16" (artículo 12 del Reglamento 834/2007).
Los productos fitosanitarios constituyen un mercado mundial de miles de millones de euros.
El mercado mundial de productos fitosanitarios es amplio. Los herbicidas representan, con diferencia, el mayor volumen de producción, seguidos de los insecticidas y los fungicidas. En 2018, las ventas mundiales de productos fitosanitarios ascendieron a algo menos de 48.000 millones de euros, lo que supone un aumento del 0,5% en comparación con el año anterior. En 2021, la facturación mundial se estancó. Asia es, con diferencia, el mayor mercado, por delante de América Latina y Europa.
En Alemania, la facturación en el mismo periodo fue de 1.300 millones de euros. La cantidad de productos fitosanitarios vendidos en Alemania fue de unas 48.000 toneladas en 2016, duplicándose en diez años (2006: unas 32.000 toneladas). De ellos, alrededor del 40% son herbicidas (para eliminar las malas hierbas), alrededor del 25% son fungicidas (contra los hongos y sus esporas) y alrededor del 30% son insecticidas (para matar, ahuyentar o inhibir a los insectos y sus fases de desarrollo). El uso de productos fitosanitarios en Alemania disminuyó de forma constante de 1.600 millones de euros a 1.150 millones de euros en el periodo de 2014 a 2020. En 2021, el consumo aumentó a 1.200 millones de euros. En Alemania, en 2016 se registraron alrededor de 270 sustancias activas en un total de 753 productos fitosanitarios diferentes. Investigadores de todo el mundo trabajan a toda velocidad para desarrollar nuevas sustancias activas sostenibles que se descompongan sin dejar residuos una vez hayan hecho efecto.
Clasificación de los mayores productores de productos fitosanitarios.
Volumen de ventas en miles de millones de euros y mercados mundiales de ventas en los años 2008 a 2018.
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