Cinco tendências em formulações
12 de julho de 2012 Por Dr. George B. Beestman
Consultoria em Formulações Beestman
A TENDÊNCIA que afeta mais diretamente os formuladores é a evolução de compostos pesticidas ativos de moléculas pequenas, estáveis e de amplo espectro para moléculas grandes e complexas com atividade específica, instabilidade química e alto custo. Esses compostos são frequentemente combinados em combinações sinérgicas com um ou mais outros compostos. Compostos líquidos e fundíveis que seriam formulados individualmente em formulações baseadas em emulsão agora devem ser combinados com compostos sólidos cristalinos que são tipicamente formulados em cristais finamente suspensos em água. Espera-se que essas formulações complexas sejam fáceis de usar, tenham uma longa vida útil e sejam ambientalmente benignas. Os solventes devem ser não voláteis. Os inertes devem ser seguros e não tóxicos.
A cooperação estreita entre formuladores de fornecedores de surfactantes e formuladores de produtores de pesticidas industriais garante que novas ferramentas continuem surgindo para as caixas de ferramentas dos formuladores. Polímeros são desenvolvidos para estabilizar suspensões de cristais de pesticidas, aumentar a solubilidade em água de compostos, melhorar a eficácia de compostos, adicionar sistematicidade a compostos e compatibilizar fases aquosas com fases orgânicas em formulações complexas modernas. Outros polímeros retêm compostos na folhagem e aumentam a mobilidade de moléculas muito hidrofóbicas através do solo. Suspensões estáveis de pesticidas finamente dispersos devem permanecer totalmente dispersas tanto no recipiente quanto no tanque de pulverização.
Absorventes de luz ultravioleta são adicionados às formulações e revestidos diretamente sobre partículas de pesticidas. Emulsificantes baseados em açúcares e outros produtos naturais estão disponíveis. Emulsificantes, polímeros e adjuvantes adicionam propriedades viscoelásticas às formulações líquidas para facilidade de uso, vazamento limpo de recipientes e limpeza mais completa de equipamentos de pulverização. Emulsificantes e polímeros que aumentam a eficácia do glifosato continuam a ser desenvolvidos.
Outros polímeros e emulsificantes são disponibilizados para compatibilizar o glifosato com muitos co-herbicidas agora sendo combinados com o glifosato. Adjuvantes e polímeros que reduzem a volatilidade e o movimento fora do alvo de pesticidas estão surgindo. Os transportadores granulares evoluíram de argila calcinada moída, partículas irregulares, para partículas finamente pulverizadas projetadas em transportadores granulares esféricos não empoeirados altamente adsorventes.
■ Revestimento de sementes
Uma grande tendência na aplicação de compostos pesticidas é via revestimento em sementes. Quase todas as patentes e pedidos de patentes que revelam novos compostos pesticidas conterão declarações que fazem referência ao seu uso para aplicação em sementes.
Até mesmo novas patentes e aplicações de compostos herbicidas fazem referência ao revestimento de sementes. Formulações estão sendo criadas especificamente para aplicação em sementes. Novamente, os polímeros estão se mostrando adjuvantes úteis para formulações de revestimento de sementes, assim como têm sido usados para melhorar formulações em geral. Tipos de formulações líquidas e secas estáveis em prateleira são criados especificamente para revestir sementes. Polímeros termoendurecíveis, polímeros hiperbranqueados e polímeros estruturados são utilizados para reter compostos em superfícies de sementes.
Polímeros podem ser usados para revestir sementes antes da aplicação de compostos pesticidas para que esses compostos não sejam fitotóxicos para as sementes. Ceras de polímero têm sido usadas para facilitar o fluxo de sementes na aplicação. Polímeros que têm funcionalidade reativa são reticulados nas superfícies das sementes para formar filmes que ligam os pesticidas à superfície das sementes. Inoculantes de células vivas têm sido aplicados há muito tempo às sementes. Materiais naturais essenciais para a sobrevivência celular agora estão sendo combinados com polímeros e adjuvantes para tratamentos de sementes mais robustos.
■ Formulações Líquidas
Raramente os pesticidas ou seus sais são suficientemente solúveis em água para formar soluções aquosas concentradas o suficiente para serem comercialmente viáveis. As exceções são o glifosato e os herbicidas do tipo Auxina. Adjuvantes de formulação estão sendo desenvolvidos para melhorar e aumentar a velocidade da eficácia biológica do glifosato. E, como mencionado anteriormente, compatibilizar compostos a serem combinados com o glifosato.
Polímeros e adjuvantes estão disponíveis para reduzir o crescimento de cristais de herbicidas Auxina em glifosato e para reduzir a volatilização desses herbicidas para reduzir o movimento fora do alvo. Adjuvantes para prevenir a degradação de compostos como sulfonilureias quando combinados com glifosato estão surgindo.
Pesticidas microencapsulados também estão sendo suspensos com sucesso em formulações aquosas de glifosato. Emulsificantes e polímeros que toleram a salinidade do glifosato e soluções salinas estão evoluindo.
Pesticidas insolúveis em água também são mais comuns. Novos solventes estão sendo desenvolvidos a partir de fontes naturais para dissolver e distribuir esses pesticidas. Esses solventes têm baixa volatilidade, mas alto grau de solvência. Cada vez mais, combinações de solventes estão sendo empregadas para produzir formulações estáveis de pesticidas modernos complexos.
Microemulsões e formulações de gel estão sendo desenvolvidas. Microemulsões são sistemas opticamente claros e termodinamicamente estáveis que estão sendo usados como adjuvantes, bem como transportadores de pesticidas em formulações de microemulsão. A vida útil e a espontaneidade dessas formulações em água exigem novos emulsificantes e adjuvantes. Pós de pesticidas sólidos cristalinos são tipicamente moídos em tamanho pequeno e suspensos em água. No entanto, suspensões de pesticidas à base de solvente estão sendo desenvolvidas, particularmente para pesticidas suscetíveis à hidrólise.
Suspensões de pesticidas em pó cristalino são combinadas com compostos co-pesticidas dissolvidos em formulações mais complexas. Polímeros estão sendo desenvolvidos para manter partículas de pesticidas suspensas tanto na embalagem quanto quando diluídas no tanque de pulverização. Os tamanhos finais de partículas em formulações de suspensão estão diminuindo por meio do uso de novos polímeros de suspensão e novas tecnologias de moagem.
■ Formulações secas
Formulações granulares convencionais aplicadas como fertilizantes granulares ainda são um tipo de formulação de nicho preferido por alguns produtores. Inovações em formulações granulares incluem grânulos que se dispersam em partículas menores quando em contato com água ou formam filmes após contato com água. Transportadores de grânulos de argila modificados que reduzem a fitotoxicidade dos compostos pesticidas para o gramado foram feitos. Transportadores granulares não argilosos de materiais naturais orgânicos estão disponíveis.
A maioria das formulações granulares são grânulos dispersíveis em água preparados para aplicação por pulverização. Novos polímeros e adjuvantes unem pós como grânulos não empoeirados que se dispersam rapidamente em água para partículas primárias de tamanho micrométrico pulverizáveis. Esses compostos suspensos permanecem suspensos na água, aderem à folhagem e fornecem alta atividade unitária. Esses grânulos podem preservar compostos quimicamente instáveis para maior vida útil.
■ Liberação controlada
A microencapsulação de pesticidas líquidos e de baixo ponto de fusão é agora uma tecnologia comumente usada. Pesticidas sólidos cristalinos também são microencapsulados quando dissolvidos em solventes. Inovações em microencapsulação continuam a se desenvolver. Polímeros são usados para retardar a cristalização para que as paredes de casca se formem antes que os compostos cristalizem, permitindo que os pesticidas sejam encapsulados com sucesso em temperaturas mais baixas e com menos solvente. Pesticidas não encapsulados são combinados com pesticidas microencapsulados. Microcápsulas de liberação lenta são combinadas com microcápsulas de liberação rápida para permitir o tempo ideal de ingredientes ativos ou separar compostos protetores de compostos pesticidas ativos. Aminoácidos adicionados à fase aquosa antes da emulsificação dos pesticidas para microencapsulação resultaram em gotículas de emulsão da faixa de tamanho nanométrico e nanocápsulas foram produzidas.
O revestimento direto de cada especificação de pó de um pó cristalino de pesticida não é possível, porque partículas de pesticida pequenas o suficiente para serem biologicamente ativas não podem ser fluidizadas no ar para separar partículas para deposição de polímero em suas superfícies. Elas são pequenas o suficiente para começar a assumir propriedades de fluxo líquido. Quando essas partículas minúsculas são suspensas em água, os polímeros de revestimento formam uma matriz de muitas partículas minúsculas formando esferas muito grandes para aplicação por pulverização. Tecnologias de processamento distintas do revestimento de leito fluidizado comum agora tornam possível revestir diretamente micropartículas cristalinas de pesticidas. O revestimento de micropartículas individuais suspensas em água também foi alcançado. Polímeros estruturados podem ser usados para suspender partículas finas para moagem em água até a faixa de tamanho micrométrico de pesticidas agrícolas. Então, os polímeros estruturados são reticulados nas superfícies de cristal de pesticida. Polímeros são usados para garantir a deposição de polímeros de revestimento nas superfícies de partículas minúsculas suspensas em água e não formar esferas com múltiplos cristais pequenos.
Polímeros extrudados em filmes, redes, nanofibras e nanotubos são usados para controlar a liberação de pesticidas. Nanopartículas de polímero e partículas de látex de polímero também são usadas como transportadores de pesticidas para controlar a taxa de liberação. Polímeros sintetizados na presença de pesticidas formam composições de polímeros que são impressões moleculares para o pesticida específico. Esses polímeros com impressão molecular estão ganhando uso na formulação de pesticidas. Emulsões de Pickering são suspensões de óleo em água que são criadas com pequenas partículas inorgânicas cobrindo a superfície das gotículas de óleo em vez de emulsificantes. Quando partículas emulsificantes reativas são usadas, essas partículas podem ser reticuladas para formar paredes de casca inorgânicas. As paredes de casca inorgânicas são, portanto, criadas para proteger os compostos da luz ultravioleta.
Conclusão
O conteúdo deste artigo é um instantâneo de tendências e desenvolvimentos coletados das patentes e pedidos de patentes dos Estados Unidos de 2011. Cada patente está disponível em www.beestmanconsulting.com. Este artigo abrange apenas uma parte dos desafios enfrentados pelos formuladores modernos. Novos emulsificantes, adjuvantes e solventes estão sendo criados para resolver os desafios de formulação mais difíceis. Desenvolvimentos em nanotecnologia e revestimentos de resposta a estímulos estão surgindo. Ao olharmos para as formulações dos últimos 10 anos, podemos ficar surpresos com os desenvolvimentos recentes. Acredito que quando olharmos para trás novamente em 10 anos para as tecnologias de hoje, ficaremos surpresos novamente com o progresso.
Dr. George Beestman é um químico de formulações de pesticidas reconhecido internacionalmente com 21 anos de experiência na Monsanto, 10 anos na DuPont, e atualmente é consultor de formulações de pesticidas e consultor editorial da Farm Chemicals International. Ele detém 10 patentes nos EUA, incluindo patentes pioneiras em microencapsulação de alta concentração e revestimento de partículas cristalinas finas. Ele é autor de quatro capítulos de livros e editor de três livros Formulation Symposia. Ele pode ser contatado por meio de seu site em www.beestmanconsulting.com.
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