Valorificarea resurselor naturale regenerabile pentru obţinerea de pesticide ecologice

Marea provocare planetară a mileniului al III-lea în domeniul agroindustrial este orientarea sistemelor de producţie în condiţiile dezvoltării durabile a agriculturii prin care naţiunile lumii să asigure populaţiei necesarul de hrană fără a distruge sistemul ecologic. Noile tehnologii agricole trebuie să urmeze câteva obiective prioritare, cum sunt obţinerea produselor agricole de calitate superioară, mai sănătoase şi mai valoroase ca aport nutritiv, astfel încât să asigure prevenirea îmbolnăvirilor la om şi animale şi reducerea impactului nefavorabil cu mediul ambiant. Concomitent, strategia include atragerea interesului marilor industrii de a valorifica resursele naturale regenerabile şi subprodusele din activităţi de procesare ale produselor agroalimentare ca materii prime şi surse de valoare adăugată.

În acest context, se impune completare bazei de date privind resursele naturale vegetale şi utilitatea acestora pentru combaterea bolilor şi dăunătorilor agricoli. Se cunosc proprietăţile remarcabile a numeroase principii active din plante care sunt utilizate pentru obţinerea de medicamente şi produse agrochimice, dar cercetarea agrochimică are şansa să îmbogăţească spectrul produselor ecologice prin valorificarea resurselor naturale şi să grăbească procesul de transfer tehnologic spre producătorii industriali.

Pesticidele sunt indispensabile pentru agricultură pentru a preveni pierderile uriaşe provocate anual de boli şi dăunători recoltelor de legume, fructe şi cereale. Este încă nevoie de mult efort pentru îmbunătăţirea unor aspecte privind toxicitatea, fitotoxicitatea, biodegradabilitatea, eficacitatea biologică, evitarea fenomenului de rezistenţă a organismelor ţintă etc.

Intensa utilizare a pesticidelor de sinteză în practica agricolă este unul dintre multiplii factori care au provocat degradarea progresivă a mediului pe parcursul ultimelor decenii. Deşi, s-au dovedit eficiente în combaterea bolilor şi dăunătorilor agricoli, populaţia şi-a concentrat atenţia asupra aspectelor ecologice, a cantităţilor de reziduuri chimice nocive din hrană, apă freatică şi sol. În concluzie, cele două aspecte esenţiale, rapida instalare a fenomenului de rezistenţă a dăunătorilor la pesticide chimice şi degradarea mediului impun cercetarea şi promovarea unor pesticide mai selective şi biodegradabile.

Noile reglementări internaţionale care impun restricţii stringente asupra utilizării pesticidelor chimice, eliminând numeroase produse eficiente de pe piaţa pesticidelor, vor limita serios opţiunile bazate pe eficienţă/cost ale beneficiarilor. Utilizatorii vor avea posibilitatea de a opta pentru produse mai puţin toxice sau de a folosi pesticide sintetice sau naturale în deplină siguranţă, urmând instrucţiunile de pe etichete.

Reconsiderarea sărurilor metalice ale acizilor graşi poate crea o multitudine de oportunităţi pentru producătorii industriali de a aduce pe piaţa de pesticide o varietate de produse din categoria "pesticide prietenoase faţă de mediu". Acizii graşi sunt substanţe naturale de biosinteză, adică sunt produse de organisme vegetale şi animale în cicluri metabolice perpetue. De aceea sunt consideraţi resurse regenerabile naturale şi pot fi utilizaţi cu maximă eficienţă şi rentabilitate chiar şi din subprodusele rezultate din procesarea industrială a uleiurilor vegetale, a grăsimilor animale sau din grăsimile uzate în unităţi de alimentaţie publică.

Prin tehnici de derivatizare chimică se pot obţine numeroase clase de pesticide semichimice extrem de preţioase pentru agricultura organică, deoarece ar putea substitui cu real succes pesticide sintetice, având avantajul lipsei de toxicitate faţă de plante utile, om, animale şi mediu.

Dintre derivaţii acizilor graşi, sărurile metalice se pot obţine prin tehnologii foarte curate şi simple, fără solvenţi sau alte ingrediente chimice interzise de legislaţia internaţională în vigoare privind protecţia mediului. Slaba hidrosolubilitate a sărurilor metalice ale acizilor graşi asigură lipsa fitotoxicităţii şi difuziunii în mediu a formulărilor respective. Pesticidele pe bază de acizi graşi sunt biodegradate rapid în sol.

Fungicidele pe bază de cupru sunt oarecum controversate în agricultura organică, deşi sunt mai puţin toxice decât cele cu sulf, deoarece în utilizări excesive pot ajunge în sol şi dezechilibra activitatea unor organisme benefice, cum ar fi râmele sau bacteriile fixatoare de azot. Soluţia ar putea fi, de exemplu, fixarea cuprului în formule aderente, nedispersabile şi nehidrosolubile. De aceea, cercetarea colectivului nostru s-a îndreptat spre obţinerea şi promovarea unui tip de fungicid pe bază de săruri de cupru şi/sau calciu ale acizilor graşi din surse naturale.

MATERIAL ŞI METODĂ

Cercetările teoretice şi experimentale au pornit de la ipoteza reconsiderării sărurilor metalice ale acizilor graşi cu activitate fungicidă ca răspuns la necesitatea protecţiei culturilor agricole faţă de atacul agenţilor fitopatogeni.

Obiectivul principal al cercetării este promovarea unor combinaţii fungicide sinergice ecologice obţinute prin valorificarea unor resurse regenerabile, cu costuri mici de producţie şi tehnologie ecologică.

Materii prime: fracţii de acizi graşi de la procesarea industrială a grăsimilor animale şi a uleiurilor vegetale, sulfat de cupru pentahidrat, var, emulgator, apă dedurizată.

Tabelul nr.1 - Proporţia diferitelor tipuri de constituenţi acizi graşi în amestecuri



Metoda de sinteză utilizată pentru obţinerea săpunurilor de cupru este o adaptare a metodei dublei descompuneri care implică două etape de reacţie. În prima etapă are loc saponificarea la cald a unui amestec de acizi graşi rezultat din procesarea grăsimilor animale sau a uleiurilor vegetale. Săpunul alcalin brut obţinut se tratează apoi cu o soluţie apoasă diluată a unei sări anorganice de cupru pentru a precipita săpunul de cupru care este practic insolubil în apă.

Metoda de sinteză utilizată pentru obţinerea săpunurilor de calciu este reacţia directă a amestecului de acizi graşi cu o soluţie apoasă de oxid/hidroxid de calciu.

Precipitarea este cantitativă la pH 8.
Săpunurile de cupru pot fi prelucrate uşor, fie prin spălare, filtrare şi uscare, fie separate la cald ca masă semisolidă din amestecul de reacţie, în funcţie de proprietăţile materiei prime (tipurile de acizi graşi din compoziţie).

Produsele s-au condiţionat în diferite proporţii cu lecitină, ca sinergizant natural, sub formă de pulbere umectabilă, suspensie consentrată şi pastă omogenă (în funcţie de starea de agregare a ingredientului activ).

Compoziţiile sinegice s-au testat pentru stabilirea acţiunii fungicide in vitro, în condiţii de seră şi de câmp.

REZULTATE ŞI DISCUŢII

În ultimii ani, cercetători din domeniul agrochimiei au făcut eforturi pentru a îmbunătăţi activitatea fungicidă a produselor pe bază de cupru [4]. După cum se cunoaşte, compuşii cuprului au fost utilizaţi cu succes timp îndelungat în special împotriva făinării. Studiul de faţă propune utilizarea cuprului într-o formă fixată, deoarece poate fi mult mai eficient la doze mult mai mici comparativ cu vechile produse anorganice.

Compoziţia adaptată şi îmbunătăţită, este un amestec de săpunuri de cupru sinergizat cu un fosfolipid natural, lecitina, formulată ready to use la o concentraţie de 1% ingredienţi activi. Un factor foarte important la aplicare este pH-ul compoziţiei, determinant pentru fitotoxicitate, deoarece anumite plante tolerează lichidele slab acide sau slab bazice, dar majoritatea sunt sensibile la pH mai mic de 6 şi mai mare de 8.

Tehnologiile de sinteză şi condiţionare utilizează drept mediu de reacţie şi purtător numai apă, care joacă rol de vehicul pentru componentele insolubile şi generează suspensii concentrate apoase stabile sau paste omogene cu proprietăţi excepţionale de peliculizare pe suprafaţa foliară, pe răni deschise la pomi fructiferi şi alte suprafeţe. În lipsa implicării solvenţilor chimici, toxici şi volatili, aceste procese reprezintă opţiunea cea mai ieftină şi mai compatibilă din punct de vedere ecologic.

Produsele realizate au fost testate in vitro, în condiţii de seră şi în câmp, pentru a se estima efectul fungicid comparativ cu cel al produselor convenţionale existente pe piaţă.

Fungicidele bazate pe săpunuri de cupru şi/sau calciu au dovedit proprietăţi fizico-chimice superioare: au avut o stabilitate foarte bună în timp şi în condiţii de câmp, fiind mult mai bine reţinute şi absorbite de plante, mult mai puţin agresive comparativ cu fungicidele convenţionale dar mult mai bine utilizate de ţesuturile superficiale ale plantelor.Un posibil mecanism de acţiune este abilitatea acizilor graşi de a spori adeziunea la frunzele plantelor şi de a mediatiza transportul agentului de protecţie fungicid.

Rezultatele testării biologice au evidenţiat nu numai efecte fungicide remarcabile ale compoziţiilor sinergice, dar şi efecte colaterale nesperate cum ar fi efecte aficide şi repelente faţă de numeroase specii de insecte dăunătoare pentru plante. Produsele formulate aplicate în condiţii de câmp au dovedit o remanenţă deosebită chiar şi după 4 zile de ploaie.

CONCLUZII

S-a realizat un tip de compoziţie fungicidă sinergică având ca ingrediente active săruri de cupru şi/sau calciu ale unor acizi organici naturali netoxici (acizi graşi extraşi din ţesuturi vegetale şi animale) plus lecitină (fosfolipid natural), lipsită de toxicitate faţă de plante utile, om sau animale la dozele de aplicare recomandate şi biodegradabilă în sol.

Această categorie de pesticide evită fenomenul de rezistenţă al dăunătorilor, limitează drastic pericolul contaminării alimentelor sau acumulării în mediu a reziduurilor chimice toxice, fapt ce le poate conferi statutul de "pesticide sigure pentru mediul ambiant".

Cercetările privind valorificarea resurselor naturale regenerabile pentru obţinerea de pesticide ecologice vor continua în scopul conceperii şi promovării de noi produse agrochimice ecologice care să completeze şi să diversifice gama de produse ecologice acceptate de agricultura organică pe piaţa pesticidelor.

Sanda VELEA, Mariana POPESCU, Daniela STÂLPEANU, Elena DOBRE, Liliana ANTON
Institutul Naţional de Cercetare-Dezvoltare pentru Chimie şi Petrochimie – ICECHIM Bucureşti