Effekt von Adjuvantien auf die Verteilung und Aufnahme von Pestiziden während der Applikation

Üblicherweise werden Aktivsubstanzen nicht in Reinform auf dem Feld appliziert, sondern stattdessen zunächst in eine für den Anwender geeignete Form gebracht. Das Produkt, welches am Ende dieses Prozesses steht, wird als Formulierung bezeichnet, welche durch Wasserzugabe zur finalen Spritzbrühe aufbereitet wird. Ein typischer Spritzbrühetropfen beginnt seine Reise bereits nach dem Verlassen der Spritzdüse. Der Sprühtropfen bildet dabei das Vehikel für die Aktivsubstanz, welche möglichst präzise an Ihren Wirkort gelangen muss. Auf ihrem Weg bis zum Erreichen des Zielortes, ist die Aktivsubstanz zahlreichen Verlustmechanismen ausgesetzt, welche zu verminderter Performance und so zu niedrigem Feldertrag führen können. Aufgrund falscher Düsenwahl kann beispielweise ein hoher Anteil sog. «Driftable fines» erzeugt werden. Dies sind im Grunde genommen sehr kleine Sprühtropfen, welche eine hohe Anfälligkeit für Abdrift durch Wind aufweisen. Manche Verlustmechanismen können jedoch nicht durch mechanische Beeinflussung der Spritzbrühe ausgeschlossen werden. Um diese dennoch zu minimieren und gleichzeitig eine hohe Effektivität unserer Produkte zu gewährleisten, ist es oftmals notwendig Hilfsstoffe, sog. Adjuvantien zu verwenden. Diese können entweder während der Produktentwicklung in die Formulierung eingebaut werden (built-in) oder direkt zum Sprühprozess in den Tank beigemischt werden (tank-mix). Adjuvantien verfügen über unterschiedlichste Modi, welche das Erreichen und das Verweilen der Aktivsubstanz am Zielort garantieren sollen. Hierzu zählen beispielweise Retentionsmittel, Benetzungsmittel, Aufnahmeverbesserer oder Regenfestigkeitsmittel. Im folgenden Artikel werden wir etwas näher auf eine Auswahl dieser Adjuvantien-Klassen eingehen.

1. Retentionsmittel (retention aid)

Retentionsmittel wirken entgegen dem Abprallen oder Zerspringen bei initialem Kontakt des Sprühtropfens mit der Blattoberfläche und führen so zu einer verbesserten Anhaftung der Spritzbrühe. Als Konsequenz verbleibt mehr Aktivsubstanz auf dem Blatt und kann vermehrt an deren spezifischen Wirkort gelangen. Die Effektivität eines Retentionsmittels wird durch die Verringerung der dynamischen Oberflächenspannung einer Spritzbrühe innerhalb seiner repräsentativen Flugzeit zwischen Verlassen der Düse und Erreichen der Blattoberfläche bestimmt. Die Applikationstechnologie CHMU kann die Qualität der Tropfenanhaftung auf Blattoberflächen mit Hilfe von Hochgeschwindigkeitsvideos visualisieren. Ein Vergleich der Retentionseigenschaften von Wasser gegenüber einer mittels eines Retentionsmittels optimierten Syngenta- Formulierung ist hier beispielhaft im Falle der Interaktion des Fungizidpräparats Elatus Era mit einem Weizenfahnenblatt dargestellt.

Hier gehts zum Video (Wasser - Weizenfahnenblatt):

Hier gehts zum Video (Elatus Era - Weizenfahnenblatt):

2. Benetzungsmittel (spreading agent)

Benetzungsmittel führen zu einer verbesserten Spreitung eines Sprühtropfens auf dem Blatt. So wird gewährleistet, dass eine möglichst hohe Fläche mit Aktivsubstanz bedeckt ist. Der gewünschte Effekt ist dabei eine möglichst hohe biologische Aktivität zu erreichen. Durch zu effektive Spreitung ist es dennoch möglich eine zu geringe Aktivsubstanz-Konzentration pro Flächeneinheit zu erzielen, weshalb auch ein gegenteiliger Effekt von zu niedriger Aktivität erreicht werden kann. Für die Entwicklung einer Formulierung ist es daher unbedingt notwendig die ideale Konzentration des Benetzungsmittels in Abhängigkeit zu Aktivsubstanz und Zielorganismus zu finden. Die Applikationstechnologie in CHMU hat einige Möglichkeiten, um das Spreitungsverhalten einer Spritzbrühe vorherzusagen. Beispielsweise ist die statische Oberflächenspannung ein Mass für das Spreitverhalten – je niedriger, desto besser. Weiterhin werden Kontaktwinkelmessungen zwischen Blattoberfläche und Spritztropfen angewendet, welche zuverlässige Vorhersagen über das Spreitverhalten einer Spritzbrühe ermöglichen.

3. Aufnahmeverbesserer (Uptake Enhancer)

Systemische Pestizide erreichen ihren Wirkort nur, sofern sie durch die äusserste Blattschicht diffundieren. Diese Blattschicht wird als Kutikula bezeichnet, deren Barrierefunktion hauptsächlich durch kutikuläre Wachse definiert wird. Kutikuläre Wachse können ähnlich gute Diffusionsbarrieren wie erdölbasierte Polymere (Polypropylen, etc.) aufweisen. Daher ist eine effektive Aufnahme einer Aktivsubstanz nur garantiert, wenn Aufnahmeverbesserer zur Formulierung gegeben werden, die diese Wachsbarriere modifizieren. Es werden zwar verschiedene Wirkmechanismen wie bspw. Plastifizierung, Dekristallisation oder Verflüssigung der Wachsschicht vorgeschlagen, Klarheit darüber welchen Effekt Aufnahmeverbesserer auf die Barrierefunktion der Wachse haben gibt es jedoch noch immer nicht. Die Applikationstechnologie in CHMU kann verbesserte Aufnahme von benchmark-Herbiziden mittels der Bestimmung des Chlorophyllfluoreszenzlevels eines Blattes quantifizieren und so Vorhersagen auf die Aufnahme physikalisch verwandter Pestizide in Abhängigkeit des betrachteten Aufnahmeverbesserers treffen.

Die Minderung verschiedener Verlustmechanismen mit Hilfe verschiedener Adjuvantienklassen bestimmt massgeblich den Applikationserfolg. Syngenta hat es sich daher zum Ziel gesetzt eine möglichst hohe Bandbreite verschiedener Adjuvantien-Kompositionen in die Entwicklung eines Produktes einfliessen zu lassen, um so eine stetig hohe Kundenzufriedenheit zu garantieren.