Skalierung agrochemischer Formulierungen mit industriellen Ultraschallgeräten

Die Formulierung von Agrochemikalien erfordert das Dispergieren, Lösen, Emulgieren und Homogenisieren von Verbindungen. Die Ultraschallbehandlung ist eine wirksame Methode zur Herstellung hochwertiger chemischer Suspensionen. Sie ermöglicht die schnelle Herstellung von Formulierungen mit hohem Wirkstoffgehalt und erleichtert die Aufbereitung von Wirkstoffen wie Nanopartikeln und Polymeren für Agrochemikalien mit hoher Funktionalität.

Herstellung von Agrochemikalien mit Ultraschall

Die Herstellung von Agrochemikalien – einschließlich Düngemitteln (z. B. stickstoff- und phosphorbasierte Verbindungen) und Pflanzenschutzmitteln (z. B. Herbizide, Insektizide, Fungizide und Rodentizide) – erfordert eine präzise Dispergierung, Auflösung und Emulgierung ihrer Komponenten. Leistungsultraschall erfüllt diese Verarbeitungsanforderungen durch die Erzeugung kavitationsbedingter hoher Scherkräfte, die während des gesamten Formulierungsprozesses ein gleichmäßiges Mischen, Homogenisieren und Vermengen gewährleisten.

Verbessern Sie Pflanzenschutzmittel und Düngemittel mit Ultraschallbehandlung

Wie Pflanzenschutzmittel von Ultraschall profitieren

• Suspensionskonzentrate (SCs): Zerkleinern von Wirkstoffen auf Größen im Submikrometerbereich, um Sedimentation zu verhindern und die Wirksamkeit auf dem Feld zu maximieren.
• Emulgierbare Konzentrate (ECs): Herstellen stabiler, feinnebelartiger Öl-in-Wasser-Emulsionen, um eine Phasentrennung zu verhindern.
• Spritzpulver: Deagglomerieren trockener Pulver, um bei Kontakt mit Wasser eine schnelle und vollständige Benetzung zu gewährleisten.
• Verkapselte Formulierungen: Gleichmäßiges Dispergieren von Polymerbeschichtungen, um Barrieren für eine kontrollierte Freisetzung und den Schutz vor UV-Strahlung zu schaffen.

Wie Düngemittel von Ultraschall profitieren

• Flüssigdünger: Verhindern des Absetzens von Mikronährstoffen durch Stabilisierung der Suspensionen.
• NPK-Lösungen: Verhindern der Kristallisation in hochkonzentrierten Flüssigdüngern.
• Beschichteter Harnstoff: Verbessern der Dispergierung von Polymeren, die in Langzeitdüngern eingesetzt werden.

Die Qualität und Wirksamkeit von Agrochemikalien hängen stark von der Konzentration, Größe und Form der Wirkstoffe und Zusatzstoffe sowie von deren Wechselwirkungen ab. Dies bedeutet, dass die Dispersion, Emulsion oder Suspension der Zusatzstoffe und Wirkstoffe die Ausprägung der gewünschten Eigenschaften eines Düngemittels oder Pestizids wesentlich beeinflusst. Zur Herstellung hochwertiger Spezialchemikalien wie Agrochemikalien müssen die flüssigen oder festen Partikel zuverlässig verarbeitet werden: Die ultraschallgestützte Partikelzerkleinerung, Dispergierung, Emulgierung und Homogenisierung führt zu stabilen Formulierungen und letztlich zu einem hochwertigen chemischen Produkt.
Das Sortiment an Ultraschalldispergierern und Ultraschallhomogenisatoren von Hielscher bietet das passende „Arbeitstier“ für Ihre Anwendung!

Verbesserte agrochemische Formulierungen – höhere Effizienz

Agrochemische Formulierungen kombinieren in der Regel einen oder mehrere Wirkstoffe mit speziellen Zusatzstoffen, um die gewünschte Leistung auf dem Feld zu erzielen. Je nach Anwendung werden diese Produkte als Dispersionen, Emulsionen, Suspensionen, Mikroemulsionen oder Systeme mit kontrollierter Freisetzung entwickelt. Langzeitstabilität erfordert eine präzise Kontrolle der Wechselwirkungskräfte zwischen Partikeln und Tröpfchen – ein entscheidender Faktor, der sich unmittelbar auf Haltbarkeit, Wirksamkeit und die Einhaltung gesetzlicher Anforderungen auswirkt.
Die Ultraschallverarbeitung bewältigt diese Herausforderungen bei der Formulierung, indem sie durch akustische Kavitation intensive, lokal wirkende Scherkräfte erzeugt.

Diese Technologie ermöglicht zuverlässig:

• Gleichmäßiges Dispergieren fester Pulver in der flüssigen Phase
• Emulgieren von Ölen und Wachsen zu stabilen, feinnebelartigen Mischungen
• Zerkleinern von Partikeln auf präzise Abmessungen im Submikrometer- oder Nanometerbereich
• Beschleunigen der Auflösung von Salzen und Elektrolyten
• Vermengen fertiger Formulierungen zu hochgradig homogenen Produkten

 
Über die mechanische Verarbeitung hinaus unterstützt Leistungsultraschall aktiv fortgeschrittene chemische Umwandlungen. Er verbessert die Reaktionskinetik und ermöglicht spezialisierte Prozesse wie chemische Synthese, sonochemische Katalyse, Phasentransferkatalyse (PTC), Polymerisation sowie die kontrollierte Synthese oder Oberflächenfunktionalisierung von Nanopartikeln. Diese Vielseitigkeit macht die Ultraschallverarbeitung zu einem wertvollen Werkzeug sowohl für routinemäßige Formulierungsprozesse als auch für die Entwicklung von Agrochemikalien der nächsten Generation.

Zu den mit Ultraschallbehandlung verarbeiteten agrochemischen Bestandteilen gehören:

• Spritzpulver (WP)
• Wasserdispergierbare Granulate (WDG)
• Trockene, fließfähige Granulate (DF)
• Fließfähige Formulierungen oder Suspensionskonzentrate (SC)
• Emulgierbare Konzentrate (EC)
• Lösliche Flüssigkonzentrate (SLC)
• Wasserlösliche Granulate (WSG)

Vorteile der Ultraschallverarbeitung von Agrochemikalien:

• Hochwertige Produkte
• Zuverlässige Ultraschallbehandlung
• Präzise kontrollierbare Prozessbedingungen
• Von Forschung und Entwicklung bis zur Produktion mit den Geräten von Hielscher: Laborhomogenisatoren, Tischgeräte und Industrieanlagen
• Herstellung von Feinchemikalien in Chargen von kg bis zu mehreren Tonnen
• Chargen- und Inline-Verarbeitung
• Einfache und sichere Bedienung
• Umweltfreundliche Technik

Inhaltsstoffe und Komponenten in Agrochemikalien

Agrochemische Formulierungen bestehen aus verschiedenen Komponenten. Zu den wichtigsten Inhaltsstoffen gehören Wirkstoffe (wie chlorierte Kohlenwasserstoffe, z. B. DDT, 2,4-D, 2,4,5-T; Organophosphate, z. B. Parathion und Malathion; Carbamate, z. B. Carbaryl und Carbofuran; Triazine, z. B. Atrazin und Simazin), Polymere, Nanopartikel, Elektrolyte (z. B. Salze von Glyphosat, Fomesafen, Glufosinat und Paraquat), Tensid-Flüssigkristalle, Zwischenprodukte (z. B. 2,2-Dimethoxypropan), Gelsysteme, Träger (z. B. Kohlenwasserstoffflüssigkeiten), anionische und nichtionische Tenside, Adjuvantien, Öle, Stabilisatoren und Emulgatoren. Diese Komponenten müssen zuverlässig verarbeitet werden, um ein wirksames landwirtschaftliches Produkt zu formulieren, das Pflanzen und Kulturpflanzen vor schädlichen Schädlingen, Krankheitserregern und Krankheiten schützt.
Die Homogenisatoren von Hielscher Ultrasonics sind als zuverlässige industrielle Mischgeräte zur Herstellung hochwertiger Chemikalien etabliert.

Literatur/Referenzen

• Nenciu, F.; Fatu, V.; Arsenoaia, V.; Persu, C.; Voicea, I.; Vladut, N.-V.; Matache, M.G.; Gageanu, I.; Marin, E.; Biris, S.-S.; et al. (2023): Bioactive Compounds Extraction Using a Hybrid Ultrasound and High-Pressure Technology for Sustainable Farming Systems. Agriculture 2023, 13, 899.
• Pimentel, David (2002): Encyclopedia of Pest Management. CRC Press 2002.
• Tadros, Tharwat (2013): Agrochemical Formulations. in: Encyclopedia of Colloid and Interface Science. Springer 2013. 3-80.