Środki ochrony roślin (część 1)

Suszenie próżniowe w suszarce amixon® kończy odpowiedni etap syntezy.

Suszenie próżniowe dostarcza sproszkowany produkt syntezy. Służy on jako materiał wyjściowy do dalszego etapu syntezy. Nowoczesne, wysoce skuteczne chemikalia w proszku są zwykle wynikiem kilku etapów syntezy, które prawie zawsze kończą się suszeniem mieszanym próżniowym. Z każdym etapem syntezy składnik aktywny staje się bardziej wartościowy i często bardziej wrażliwy. Dlatego ważne jest unikanie naprężeń termicznych i mechanicznych podczas suszenia.

Gdy produkt syntezy jest suchy i wystarczająco chłodny, aby można go było wyładować z suszarki próżniowej, zwykle wystarczają proste materiały ze stali nierdzewnej, takie jak 1.4571 lub 1.4404.

Ważna część procesu opracowywania substancji czynnych dotyczy końcowej formulacji produktu: jedną z nich jest na przykład mikronizacja sproszkowanych substancji czynnych, a następnie ich aglomeracja. Aglomerowane produkty są utrwalone w stanie zmieszanym, mają niską zawartość pyłu i są łatwo zawieszone/rozpuszczalne w wodzie. W przeciwieństwie do tego, małe pojedyncze cząstki unosiłyby się na stałe na wodzie bez sedymentacji. Tylko pozbawiona grudek, jednorodna zawiesina/roztwór może być równomiernie aplikowana przez rolnika.

Kolejnym aspektem jakości jest długoterminowa stabilność. Nie ma znaczenia, w jakiej strefie klimatycznej świata stosowany jest środek ochrony roślin. Nie może on ulegać rozkładowi i musi być łatwo rozpuszczalny/dyspergowalny.

W centrum technicznym amixon® można zademonstrować etapy przetwarzania syntezy, próżniowego suszenia kontaktowego, homogenizacji i peletyzacji. amixon ma wieloletnie doświadczenie w projektowaniu maszyn procesowych, które są od 10 do 50 razy większe niż maszyny testowe.

Wieloetapowy proces produkcji o wysokich wymaganiach

Etapy syntezy do produkcji środków ochrony roślin różnią się w zależności od składnika aktywnego i pożądanej formy zastosowania. Jednak podstawowe etapy procesu są podobne dla sproszkowanych materiałów wyjściowych.

Po pierwsze, rozpuszczalnik jest wprowadzany do reaktora, sproszkowane materiały wyjściowe są dodawane i jednorodnie rozpuszczane lub zawieszane. W tej cieczy zachodzi pierwsza reakcja syntezy. Proces mieszania może być wspomagany przez pompy cyrkulacyjne w celu promowania kinetyki reakcji. Po zakończeniu reakcji nowa substancja jest dostępna w postaci ciekłej.

Do cieczy dodawane są dodatki, które inicjują krystalizację nowego półproduktu. Krystalizacja/flokulacja jest wspomagana przez inteligentną kontrolę temperatury. Podczas przejścia fazowego (ciecz-kryształ-ciało stałe) wymagane jest szczególnie delikatne mieszanie. Sprzyja to zachowaniu krystalicznej struktury cząstek.

https://www.youtube.com/watch?v=StPGmvy-i4E

Zawieszone cząstki stałe są zazwyczaj pompowane i poddawane wieloetapowemu płukaniu w kolejnym etapie procesu. Tutaj odczynniki są usuwane z kryształów substancji czynnej za pomocą wody lub rozpuszczalnika.  Mechaniczne oddzielanie ciał stałych od cieczy odbywa się za pomocą wirówek.

Czasami stosowane są również filtry próżniowe lub komorowe prasy filtracyjne. Z reguły do mechanicznego oddzielania ciał stałych od cieczy preferowane są gazoszczelne, zamknięte systemy.

Długotrwałe reaktory syntezy dzięki odpowiednim materiałom

Konwencjonalne materiały austenityczne są nadal stosowane w sektorze proszków. Jednak austenityczno-ferrytyczne stale nierdzewne (stale duplex i super duplex) są tu również coraz częściej stosowane. W przypadku reaktorów syntezy i suszarek, trend zmierza w kierunku wysokostopowych materiałów na bazie niklu (Hastelloy C22 i Alloy 59).

Starzenie jest przyspieszane przez nagłe zmiany między próżnią a ciśnieniem, a także między pracą na gorąco i na zimno. Proces starzenia może prowadzić do pękania korozyjnego naprężeniowego.

Rośliny uprawne jako źródło pożywienia

Do końca 2020 roku na Ziemi żyło ponad 7,8 miliarda ludzi. Według najnowszej prognozy ONZ dotyczącej populacji z 2019 r., do 2050 r. będzie ich około 9,7 miliarda. Aby wyprodukować wystarczającą ilość żywności dla rosnącej światowej populacji, rolnictwo na całym świecie nie może obejść się bez pestycydów. Bez pestycydów plony rolne, które dziś uważamy za oczywiste na całym świecie, byłyby nieosiągalne.

Termin pestycyd jest terminem zbiorczym i obejmuje substancje czynne o różnym spektrum działania: do zwalczania roztoczy (arcycycydy), patogenów mikrobiologicznych (bakteriobójcze), grzybów lub ich zarodników (fungicydy), chwastów roślinożernych (herbicydy), rojów owadów (insektycydy), nicieni (nematocydy) i gryzoni (rodentycydy).

Środki ochrony roślin to globalny rynek wart miliardy

Globalny rynek środków ochrony roślin jest ogromny. Zdecydowanie największy wolumen produkcji stanowią herbicydy, a następnie insektycydy i fungicydy. W 2018 r. globalna sprzedaż środków ochrony roślin wyniosła prawie 48 mld euro, co stanowi wzrost o 0,5% w porównaniu z rokiem poprzednim. W 2021 r. globalna sprzedaż uległa stagnacji. Azja jest zdecydowanie największym rynkiem, wyprzedzając Amerykę Łacińską i Europę.

W Niemczech sprzedaż w tym samym okresie wyniosła 1,3 mld euro. Ilość środków ochrony roślin sprzedanych w Niemczech w 2016 roku wyniosła około 48 000 ton, podwajając się w ciągu dziesięciu lat (2006: około 32 000 ton). Około 40 procent z nich stanowiły herbicydy (środki chwastobójcze), około 25 procent fungicydy (przeciwko grzybom i ich zarodnikom), a około 30 procent insektycydy (zabijające, odstraszające lub hamujące owady i ich stadia rozwojowe). Zużycie środków ochrony roślin w Niemczech stale spadało z 1,6 mld euro do 1,15 mld euro w latach 2014-2020. W 2021 r. konsumpcja wzrosła do 1,2 mld euro. W 2016 r. w Niemczech dopuszczono do obrotu około 270 substancji czynnych w 753 różnych środkach ochrony roślin. Naukowcy na całym świecie ciężko pracują nad opracowaniem nowych, zrównoważonych składników aktywnych, które ulegają degradacji bez pozostawiania żadnych pozostałości po ich zastosowaniu.