Le développement et les tests des produits phytosanitaires s'étendent sur de nombreuses années. Les coûts sont similaires à ceux du développement de médicaments.
Séchage sous vide des mélanges sans zone morte, indépendamment du taux de remplissage. La faible vitesse de rotation préserve les particules d'enrobé.
Séchage mixte sous vide sans zone morte dans le sécheur à cône. L'outil de malaxage tournant lentement ménage les particules d'enrobé.
Production de pesticides (partie 1)
La fabrication de produits phytosanitaires nécessite des installations de processus modernes. En effet, les substances hautement efficaces sont précieuses. D'une part en raison des coûts de développement élevés, d'autre part en raison de la complexité de la fabrication.
À la fin de la dernière étape de synthèse, on obtient un produit chimique liquide ou en poudre. En raison de sa forte concentration, elle ne peut être manipulée que dans des systèmes fermés (étanches à la pression et au vide). Avant d'être mis sur le marché, il est dilué/étiré et formulé de manière complexe. La protection de la santé de l'utilisateur est ainsi prise en compte. Pour des raisons de durée de conservation plus longue et de volume de transport plus faible, la forme en poudre est de plus en plus préférée.
amixon® a développé des mélangeurs-sécheurs sous vide qui sèchent particulièrement rapidement et en douceur. La poudre est généralement coulante, cristalline et peu poussiéreuse.
Cet article en deux parties décrit les caractéristiques de conception typiques d'amixon® pour une meilleure efficacité :
- température de séchage très basse
- apport de chaleur accéléré
- séchage plus rapide
- moins de cisaillement du produit
- conservation de la structure des particules
- meilleure évacuation des résidus
- Récupération des solvants
Le séchage sous vide dans le séchoir amixon® termine l'étape de synthèse correspondante.
Le séchage sous vide fournit un produit de synthèse sous forme de poudre. Celui-ci sert d'éduit pour une autre étape de synthèse. Les produits chimiques en poudre modernes et très efficaces sont généralement le résultat de plusieurs étapes de synthèse, qui se terminent presque toujours par un séchage mixte sous vide. À chaque étape de synthèse, la substance active devient plus précieuse et souvent plus fragile. Lors du séchage, il est donc important d'éviter le stress thermique et mécanique.
Lorsque le produit de synthèse est suffisamment sec et froid pour être évacué du séchoir sous vide, de simples matériaux en acier inoxydable comme le 1.4571 ou le 1.4404 suffisent généralement à nouveau.
Une partie importante du développement des substances actives concerne la formulation finale du produit : l'une d'entre elles est par exemple la micronisation des substances actives en poudre et leur agglomération ultérieure. Les produits agglomérés sont fixés dans leur état de mélange, peu poussiéreux et faciles à mettre en suspension/solubles dans l'eau. En revanche, de petites particules individuelles flotteraient durablement sur l'eau sans sédimenter. Seule une suspension/solution homogène et sans grumeaux peut être épandue uniformément par l'agriculteur.
Un autre aspect de la qualité est la stabilité à long terme. Quelle que soit la zone climatique de la terre dans laquelle le produit phytosanitaire est utilisé. Il ne doit pas se décomposer et doit être bien soluble/dispersible.
Dans le centre technique d'amixon®, les étapes de préparation peuvent être démontrées : synthèse, séchage par contact sous vide, homogénéisation et granulation de la structure. amixon dispose d'une expérience de plusieurs décennies dans la conception de machines de processus 10 à 50 fois plus grandes que les machines d'essai.
Le mélangeur à deux arbres amixon® HM 3000 est utilisé pour la formulation de substances actives en poudre.
Les principes actifs issus du mélangeur-sécheur sous vide VMT 5000 sont conditionnés dans des bigbags.
Exemple d'une installation de synthèse classique à usages multiples. amixon® fabrique les appareils suivants : Réacteurs de synthèse, trémies de pâte, séchoirs à contact sous vide, mélangeurs de refroidissement et de remplissage.
Un processus de production en plusieurs étapes aux exigences élevées
Les étapes de synthèse pour la fabrication de produits phytosanitaires varient en fonction de la substance active et de la forme d'application souhaitée. Les étapes de base du procédé sont toutefois similaires pour les substances de départ sous forme de poudre.
Tout d'abord, un solvant est introduit dans le réacteur, les éduits en poudre sont ajoutés et dissous ou mis en suspension de manière homogène. La première réaction de synthèse se déroule dans ce liquide. Pour favoriser la cinétique de la réaction, le processus d'agitation peut être soutenu par des pompes de circulation. Une fois la réaction terminée, la nouvelle substance se présente sous forme liquide.
Des additifs sont ajoutés au liquide afin d'initier la cristallisation du nouvel intermédiaire. La cristallisation/floculation est soutenue par une gestion habile de la température. Lors de la transition de phase (liquide à cristallin/solide), une action de mélange particulièrement douce est nécessaire. Cela favorise la conservation de la structure cristalline des particules.
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Les solides en suspension restent généralement pompables et sont soumis à un lavage en plusieurs étapes lors de l'étape suivante du procédé. Ici, les cristaux de substance active sont débarrassés des réactifs à l'aide d'eau ou de solvants. La séparation mécanique solide-liquide s'effectue à l'aide de centrifugeuses.
Parfois, on utilise également des filtres sous vide ou des filtres-presses à chambres. En règle générale, les systèmes fermés et étanches aux gaz sont préférés pour la séparation mécanique solide-liquide.
Cette première étape de synthèse se termine par le séchage thermique dans le mélangeur-sécheur sous vide amixon®. Le processus de séchage est contrôlé de manière à préserver au mieux la structure des particules. En outre, on s'efforce de récupérer les solvants.
amixon® Mélangeur-sécheur/réacteur de synthèse sous vide VMT 200, toutes les pièces en contact avec le produit sont en alliage 59.
amixon® Mélangeur-sécheur/réacteur de synthèse sous vide VMT 100. Le centre technique amixon® dispose d'installations pilotes de 50 litres, 100 litres, 200 litres ou 400 litres.
Le développement de nouvelles préparations phytosanitaires est long et coûteux
Avant qu'un produit phytosanitaire ne soit mis sur le marché, il s'écoule environ dix ans de travail de développement intensif. De nouvelles substances sont sans cesse recherchées en laboratoire et testées dans le cadre d'essais pilotes.
Le fabricant investit environ 200 millions d'euros dans le développement d'une nouvelle substance active. Pour cela, environ 200 études sont menées et plus de 800 paramètres sont enregistrés.
La protection de la santé et du travail est la première des priorités. Chaque nouvelle substance testée est formulée de manière à pouvoir être utilisée en toute sécurité dans l'agriculture. Pour ces formulations, on utilise ce que l'on appelle des supports tels que la poudre de roche ou des solvants organiques comme adjuvants. Des émulsifiants tensioactifs sont utilisés comme agents mouillants ou adhésifs. Les adjuvants de formulation ont pour mission de rendre les substances actives techniquement sûres pour l'utilisation finale. Les adjuvants et les supports doivent pour leur part être compatibles avec l'environnement et soutenir l'efficacité.
Résistance à la corrosion par l'acide sulfurique à l'exemple de quatre matériaux différents à base de nickel.
Sécheur-mélangeur sous vide amixon®/réacteur de synthèse VMT 6500. Toutes les pièces en contact avec le produit sont en alliage 59.
Des réacteurs de synthèse durables grâce à des matériaux appropriés
Si l'on considère les spécifications des appareils pour les nouveaux appareils dans les usines de synthèse en Europe, en Chine, aux États-Unis et en Inde, trois constats s'imposent :
- Les procédés de synthèse chimique sont de plus en plus complexes.
- Les substances obtenues sont de plus en plus sensibles à la température.
- Les solvants utilisés sont de plus en plus agressifs/corrosifs.
- Les exigences en matière d'hygiène augmentent.
- Pour des raisons de sécurité, des surpressions de service et des températures de service autorisées toujours plus élevées sont définies.
Les matériaux austénitiques traditionnels sont tout au plus encore utilisés dans le domaine des poudres. Mais là aussi, on utilise de plus en plus des aciers inoxydables austénitiques-ferritiques (aciers duplex et superduplex). Pour les réacteurs de synthèse et les séchoirs, la tendance est aux matériaux fortement alliés à base de nickel (Hastelloy C22 et Alloy 59).
Le vieillissement est accéléré par des changements brusques entre le vide et la pression ainsi qu'entre le chaud et le froid. Le processus de vieillissement peut entraîner une corrosion sous contrainte.
amixon® dispose d'une longue expérience et des qualifications de soudage nécessaires à la fabrication d'équipements sous pression de toutes classes conformément aux réglementations internationales. La durée de vie moyenne des appareils amixon® est de plus de 30 ans. Pour cela, amixon® remplit trois conditions :
- Une construction sophistiquée pour une étanchéité durable sous pression et sous vide.
- Excellente protection contre la corrosion.
- Une protection élevée contre l'usure.
amixon® dispose d'une expérience en matière de technique de soudage avec des matériaux fortement alliés. Le soudage de ces matériaux exige par exemple des séquences de soudage à respecter strictement et une propreté rigoureuse. Les contrôles mécaniques et les tests de corrosion qui accompagnent la fabrication, comme par exemple l'ASTM G48, peuvent déjà entraîner une interruption involontaire du travail déjà effectué. Il en va de même pour le test de corrosion de Cabot sur les soudures.
Cultures vivrières pour l'alimentation
Plus de 7,8 milliards de personnes vivront sur la planète d'ici la fin 2020. En 2050, selon les dernières prévisions démographiques de l'ONU de 2019, nous serons environ 9,7 milliards. Pour pouvoir produire suffisamment de nourriture pour la population mondiale croissante, l'agriculture mondiale ne peut pas se passer de pesticides. Sans produits phytosanitaires, les rendements agricoles que nous considérons aujourd'hui comme acquis dans le monde entier ne pourraient pas être approchés.
Le terme pesticide est un terme générique qui englobe des substances actives au spectre d'action différent : pour lutter contre les acariens (arkrizides), les agents pathogènes microbiens (bactéricides), les champignons ou leurs spores (fongicides), les mauvaises herbes omnivores (herbicides), les nuées d'insectes (insecticides), les nématodes (nématicides) ainsi que les rongeurs nuisibles (rodenticides).
Les produits phytosanitaires et leurs différentes fonctions de protection
Chiffre d'affaires et ventes sur le marché allemand des produits phytosanitaires.
Chiffre d'affaires et ventes sur le marché allemand des produits phytosanitaires,
utilisés pour maximiser le rendement contre les organismes indésirables dans l'agriculture. Leur utilisation à grande échelle comporte malheureusement des risques résiduels pour l'environnement, mais elle est sans alternative en raison de leur grande utilité pour la production agricole. Leur efficacité est telle que certains produits phytosanitaires peuvent également être utilisés dans l'agriculture biologique. C'est le cas lorsque les autres mesures ont échoué. - Une méthode souvent pratiquée est l'établissement d'une rotation habile des cultures afin d'éviter la multiplication massive des ravageurs -. Les produits phytosanitaires qui peuvent être utilisés dans l'agriculture biologique, par exemple, sont régis par le règlement sur l'agriculture biologique. "En cas de menace constatée pour les cultures, seuls les produits phytopharmaceutiques dont l'utilisation a été autorisée dans la production biologique conformément à l'article 16 peuvent être utilisés" (article 12 du règlement 834/2007).
Les produits phytosanitaires représentent un marché mondial de plusieurs milliards
Le marché mondial des produits phytosanitaires est vaste. Les herbicides représentent de loin le volume de production le plus important, suivis par les insecticides et les fongicides. En 2018, les ventes de produits phytosanitaires ont atteint près de 48 milliards d'euros dans le monde, soit une hausse de 0,5 % par rapport à l'année précédente. En 2021, le chiffre d'affaires mondial a stagné. Le marché de loin le plus important est l'Asie, devant l'Amérique latine et l'Europe.
En Allemagne, le chiffre d'affaires s'est élevé à 1,3 milliard d'euros sur la même période. En 2016, la quantité de produits phytosanitaires vendus en Allemagne s'élevait à environ 48 000 tonnes, ce qui représente un doublement en dix ans (2006 : environ 32 000 tonnes). Les herbicides (désherbants) représentent environ 40 % de ce total, les fongicides (contre les champignons et leurs spores) environ 25 % et les insecticides (pour tuer, repousser ou inhiber les insectes et leurs stades de développement) environ 30 %. L'utilisation de produits phytosanitaires en Allemagne a continuellement diminué entre 2014 et 2020, passant de 1,6 milliard d'euros à 1,15 milliard d'euros. En 2021, la consommation est passée à 1,2 milliard d'euros. En 2016, environ 270 substances actives étaient autorisées en Allemagne dans un total de 753 produits phytosanitaires différents. Dans le monde entier, la recherche travaille d'arrache-pied au développement de nouvelles substances actives durables, qui se dégradent sans laisser de résidus une fois qu'elles ont déployé leurs effets.
Classement des principaux producteurs de produits phytosanitaires.
Volume des ventes en milliards d'euros et débouchés mondiaux de 2008 à 2018.
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