Cosa sono i coadiuvanti agricoli e come migliorano le prestazioni di spruzzatura

Coadiuvanti agricoli: scienza della formulazione, prestazioni applicative e dati specifici della coltura

Ogni miscela del serbatoio di spruzzatura dipende da qualcosa di più del semplice ingrediente attivo al suo interno. Il comportamento fisico della soluzione spray – come bagna la superficie fogliare, come resiste all’evaporazione, come penetra una cuticola cerosa – è governato quasi interamente da coadiuvanti in agricoltura. Per i formulatori e gli agronomi che lavorano sulle prestazioni delle miscele dei serbatoi, comprendere la chimica degli adiuvanti non è facoltativo; determina se un principio attivo raggiunge il suo obiettivo biologico. Questa sezione esamina la classificazione degli adiuvanti, i parametri di prestazione misurabili, i modelli di applicazione specifici della coltura e le considerazioni sulla formulazione che separano una miscela stabile da una che fallisce sul campo.

Comprendere gli adiuvanti in agricoltura

Un adiuvante è qualsiasi sostanza aggiunta a una formulazione spray che modifica le prestazioni fisiche, chimiche o biologiche di tale formulazione senza agire di per sé come un pesticida. Gli adiuvanti spray agricoli agiscono alterando la tensione superficiale, la distribuzione delle dimensioni delle goccioline, il tasso di evaporazione, la penetrazione cuticolare e la compatibilità con la miscela del serbatoio. Un singolo ingrediente attivo può mostrare una differenza doppia o maggiore nell'efficacia sul campo a seconda esclusivamente della confezione di adiuvante che lo accompagna, della durezza dell'acqua nel punto di applicazione e dell'umidità ambientale durante la finestra di spruzzatura.

Il meccanismo è in gran parte interfacciale. L'acqua non trattata trasporta una tensione superficiale vicina a 72 mN/m, che è troppo elevata per consentire una distribuzione uniforme sulla maggior parte delle superfici fogliari delle colture, in particolare quelle con uno spesso strato di cera epicuticolare come le brassiche, il sorgo o molte colture da frutto perenni. Gli adiuvanti abbassano questa tensione superficiale, a volte fino all'intervallo di 22-30 mN/m, consentendo alla goccia di spruzzo di collassare da una goccia quasi sferica in una pellicola appiattita che massimizza l'area di contatto con la superficie della foglia. Questo singolo cambiamento nella geometria è responsabile di gran parte del guadagno di efficacia attribuito ai programmi agricoli adiuvanti nelle colture a filari, nei frutteti e nella produzione di ortaggi.

Categorie comuni di adiuvanti e parametri tecnici

La selezione di una categoria di adiuvanti richiede il confronto di diversi parametri misurabili contemporaneamente: riduzione della tensione superficiale, valore HLB, profilo di biodegradabilità, tendenza alla formazione di schiuma e compatibilità con l'acqua dura. La tabella seguente elenca gli intervalli di parametri rappresentativi per le categorie più frequentemente specificate nelle formulazioni di spray agricoli.

Le sostanze chimiche degli esteri fosforici, comprese le formulazioni di adiuvanti agricoli di tristirilfenolo etossilato fosfato, occupano una nicchia distinta all'interno di questo confronto perché il gruppo fosfato fornisce carattere anionico sopra la struttura non ionica dell'etossilato. Questo duplice carattere migliora la tolleranza agli elettroliti e la stabilità dell'acqua dura rispetto agli alchilfenoli etossilati standard, motivo per cui i derivati ​​​​dell'estere fosfato sono spesso specificati per regioni con elevata durezza dell'acqua o per miscele di serbatoi che contengono già più ingredienti attivi ionici.

Riduzione della tensione superficiale mediante tipo adiuvante

Il grafico seguente riporta la tensione superficiale misurata di una soluzione acquosa allo 0,1% per sei categorie di adiuvanti. Valori più bassi indicano una maggiore capacità di appiattire le goccioline spruzzate su una superficie cerosa della foglia, che in termini pratici si traduce in una copertura più uniforme per unità di volume di soluzione spruzzata applicata.

Quali colture utilizzano coadiuvanti agricoli

La domanda di coadiuvanti non è uniforme tra i tipi di colture. La morfologia fogliare, la densità della chioma, i tempi di spruzzatura e la chimica degli ingredienti attivi tipicamente applicati determinano tutti quale classe di adiuvante è specificata. La seguente ripartizione copre i principali gruppi di colture in cui i programmi agricoli ausiliari sono una pratica standard.

Tristirilfenolo etossilato fosfato: profilo tecnico

Il coadiuvante agricolo di tristirilfenolo etossilato fosfato è un derivato dell'estere fosfato costruito su una struttura portante di tristirilfenolo etossilato. La struttura del tristirilfenolo fornisce un gruppo idrofobo ampio e voluminoso, mentre la lunghezza della catena dell'etossilato può essere regolata durante la sintesi per spostare il valore HLB in un intervallo adatto alle applicazioni di emulsione, dispersione o bagnatura. Il gruppo estere fosfato terminale aggiunge carattere anionico, che è la fonte delle sue prestazioni particolarmente elevate nelle miscele di acqua dura e ad alto contenuto di elettroliti rispetto agli etossilati non ionici standard.

Nel lavoro pratico di formulazione, questa sostanza chimica viene spesso selezionata per tre ragioni: la sua resistenza all'interferenza di calcio e magnesio in fonti di acqua dura, la sua compatibilità con un'ampia gamma di coformulanti anionici e non ionici e le sue prestazioni di emulsionamento stabili in un'ampia finestra di pH. Queste proprietà lo rendono una scelta frequente nelle formulazioni di concentrato emulsionabile (EC) e di concentrato in sospensione (SC) dove la stabilità della miscela nel serbatoio per diverse ore di utilizzo sul campo è un requisito di formulazione piuttosto che una comodità.

Ritenzione delle goccioline e risposta alla copertura fogliare

Al di là della sola tensione superficiale, la misura pratica che conta sul campo è la ritenzione del volume di spruzzo per unità di superficie fogliare: quanta soluzione applicata rimane effettivamente sulla foglia anziché scorrere o rimbalzare via. Questo valore aumenta bruscamente quando la concentrazione dell'adiuvante aumenta da zero fino a una soglia, dopo la quale l'adiuvante aggiuntivo produce solo guadagni marginali e, in alcuni prodotti chimici, inizia nuovamente ad aumentare il deflusso a causa dell'eccessivo assottigliamento della pellicola spray.

Questa curva di risposta è la base per gli intervalli di raccomandazioni standard pubblicati sulle etichette della maggior parte dei prodotti adiuvanti. Concentrazioni inferiori allo 0,05% mostrano tipicamente solo un miglioramento marginale rispetto all’acqua non trattata, mentre i guadagni più marcati si verificano tra lo 0,05% e lo 0,2%. Oltre lo 0,3–0,5% circa, la maggior parte dei prodotti chimici dei tensioattivi raggiunge un plateau di prestazioni, il che significa che un prodotto aggiuntivo aggiunge costi senza un ritorno di efficacia proporzionale: una considerazione che conta direttamente per la pianificazione dei costi del tank-mix su programmi su grandi superfici.

Tipi di adiuvanti più comunemente utilizzati nella pratica sul campo

Nella produzione globale di colture a filari e colture speciali, i tensioattivi non ionici rimangono la categoria di adiuvanti più ampiamente applicata, soprattutto perché offrono un’ampia compatibilità tra i prodotti chimici di erbicidi, fungicidi e insetticidi senza le interazioni ioniche che possono destabilizzare alcune formulazioni. All'interno di questo gruppo, gli alchilfenoli etossilati e i derivati ​​degli esteri fosforici come il tristirilfenolo etossilato fosfato trovano un utilizzo particolarmente elevato nelle regioni in cui la durezza dell'acqua è un fattore limitante per le prestazioni di spruzzatura.

Gli oli concentrati di raccolto e gli oli di semi metilati seguono da vicino in termini di volume totale, in particolare nelle applicazioni di erbicidi erbacei post-emergenti su mais e soia, dove la loro azione penetrante a base di olio è specificamente adatta a superare la spessa cera cuticolare presente sulle specie di erbe infestanti. I tensioattivi organosiliconici, sebbene utilizzati in un volume totale inferiore, dominano in segmenti di colture speciali di alto valore come la frutticoltura e la viticoltura, dove la loro tensione superficiale eccezionalmente bassa giustifica un costo unitario più elevato.

Potenziali effetti collaterali e fattori di rischio

L’uso degli adiuvanti non è privo di rischi e gli effetti collaterali generalmente rientrano in tre categorie: fitotossicità, instabilità della formulazione e interazione ambientale non intenzionale.

Parametri di formulazione e controllo qualità

Per un formulatore che specifica materie prime coadiuvanti, la coerenza tra i lotti di produzione è importante quanto la chimica di base stessa. La variazione del grado di etossilazione, del contenuto di fosfato libero o dei livelli di reagenti residui può modificare il valore HLB e le prestazioni dell'acqua dura in modi difficili da rilevare finché la miscela finita del serbatoio non viene testata sul campo. Il controllo di qualità in fase di produzione per gli adiuvanti esteri fosforici ed etossilati tiene traccia in genere dei seguenti parametri.

La flessibilità della formulazione è un'altra considerazione pratica. Il grado di etossilazione può essere regolato durante la sintesi per spostare un estere di tristirilfenolo fosfato verso un HLB più elevato per applicazioni disperdibili in acqua o verso un HLB inferiore per sistemi di emulsione continua in olio. Allo stesso modo, la concentrazione può essere regolata per adattarsi alle piattaforme di formulazione di concentrati emulsionabili, concentrati in sospensione o granuli disperdibili in acqua, consentendo alla stessa chimica di base di servire più tipi di prodotti a valle senza richiedere una materia prima completamente nuova.

Selezione di un adiuvante per condizioni di applicazione specifiche

La selezione dell'adiuvante dovrebbe tenere conto della chimica della fonte idrica, della struttura della chioma della coltura target, dei tempi di applicazione relativi alla temperatura e dell'umidità e del carattere ionico di ogni altro componente già presente nella miscela del serbatoio. Le considerazioni che seguono riassumono i punti decisionali pratici più rilevanti per la selezione a livello di campo.