Нанотехнологии в защите растений

Е.В. Желтова: Время диктует свои условия, которые порой полностью перечеркивают то, что ранее казалось непреложной истиной. И вопреки правилам прошлого, «больше - не значит лучше». К примеру, уменьшая состав действующего вещества в препарате можно добиться большей эффективности. Но как?

Е.В. Желтова

Директор по науке АО «Щелково Агрохим»

«Исследовать - значит видеть то, что видели все, и думать так, как не думал никто».
Альберт Сент-Дьёрди

Время диктует свои условия, которые порой полностью перечеркивают то, что ранее казалось непреложной истиной. И вопреки правилам прошлого, «больше - не значит лучше». К примеру, уменьшая состав действующего вещества в препарате можно добиться большей эффективности. Но как?

Сегодня рынок пестицидов России пополнился новыми, эффективными препаратами, в которых снижено утвержденное ранее количество действующего вещества, но усиленно действие на вредные объекты. Это стало возможным благодаря уникальной препаративной форме.

Начало 21 века ознаменовалось новыми открытиями в области агрохимии. В этот период в российской компании «Щелково Агрохим» были созданы и зарегистрированы два препарата - Тебу 60, МЭ и Зонтран, ККР. Это был огромный прорыв в науке. Прошло чуть более десяти лет, и список препаратов пополнился новыми наименованиями: протравители семян - Тебу 60, МЭ, Скарлет, МЭ, Бенефис, МЭ, Поларис, МЭ; гербициды - Дротик, ККР, Зонтран, ККР; фунгициды - Титул 390, ККР, Титул Дуо и др. В этих наименованиях нам более всего интересны аббревиатуры после запятой - ККР и МЭ.

Рис. Инновационные препараты «Щелково Агрохим»

Все уникальное - просто. Открытия окружают нас на каждом шагу, стоит только взглянуть на мир под другим углом. Сложное сочетание «концентрат коллоидного раствора» (ККР), по технологии которой созданы перечисленные препараты, - это тот же осенний туман, или едкий дым от костра, или пена для бритья, с которой начинается утро многих мужчин.

Colloidal dispersion
Коллоидные системы занимают промежуточное место между истинными растворами (электролит, спирт и т. д.) и грубодисперсными смесями (взвесями) - эмульсиями, суспензиями и т.д.
Коллоидная система - это система, в которой дискретные частицы, капли или пузырьки дисперсной фазы, имеющей размер хотя бы в одном из измерений от 1 до 100 нм, распределены в другой фазе, обычно непрерывной, отличающейся от первой по составу или агрегатному состоянию и именуемой дисперсионной средой. Размеры коллоидных частиц варьируются в пределах от 0,0001 до 0,1 мкм.

Рис Концентрат коллоидных растворов

В чем же их особенность? Популярность коллоидных систем в их уникальных свойствах:
- свободное прохождение света (в прозрачных коллоидах наблюдается рассеивание светового луча) рис...
- невыпадение в осадок (броуновское движение поддерживает
их во взвешенном состоянии).

Эти свойства передаются и препаратам, созданным на основе коллоидов. Таким образом, названные препараты никогда не выпадают в осадок (имеют прозрачный цвет) и обеспечивают: высокий коэффициент покрытия, смачивания и многократно увеличенную степень поглощения и передвижения внутри растения от кутикулы до клетки.

Микроэмульсии (МЭ) - достижение российских ученных. Это концентрат коллоидного раствора характеризующиеся термодинамической устойчивостью. Образуются самопроизвольно при смешении двух жидкостей с ограниченной взаимной растворимостью. Размер частиц дисперсной фазы (микрокапель) составляет 10-100 нм. системы, образуемые двумя взаимно нерастворимыми жидкостями. Различают два основных типа МЭ: прямые (типа "масло в воде") и обратные ("вода в масле"). Малый размер капель делает систему устойчивой и, преимущественно, прозрачной, что отличает ее от обычных эмульсий.

MЭ активно применяются при изготовлении моющих средств, смазочных материалов, покрытий и др. Не обошла эта тенденция и агрохимию.

Традиционно протравители семян выпускались в виде суспензионных концентратов (КС) или смачивающихся порошков (СП). Микроэмульсии - разработка российских ученых, сложные системы, которые долгое время существовали, главным образом, в виде лабораторных разработок. «Щелково Агрохим» - первая российская компания, наладившая выпуск пестицидов на основе МЭ в промышленных масштабах. А ведь это не так просто. Одно дело разработать препарат в лаборатории, а другое - вывести его на промышленный уровень. Для этого необходимы огромные инвестиции, наличие современной высокотехнологичной исследовательской базы, высококвалифицированного персонала, возможность экспериментировать и проводить тестирование в мульти-функциональной лаборатории.

Защита растений на молекулярном уровне
Сегодня в ассортименте «Щелково Агрохим» уже четыре микроэмульсионных фунгицидных протравителя, в том числе и новые трехкомпонентные препараты: Бенефис, МЭ (50 г/л металаксила + 40 г/л имазалила + 30 г/л тебуконазола) и Поларис, МЭ (100 г/л прохлораза +25 г/л имазалила + 15 г/л тебуконазола). Вероятно, в скором времени эта препаративная форма заменит порошки, концентраты, суспензии, концентраты эмульсий и др. Ведь преимущества МЭ перед традиционными суспензионными формами протравителей семян очевидны: легкое проникновение внутрь зерна из-за высокой дисперсности (рис 1,2), максимально возможное исключение потерь протравителя с поверхности семенного материала за счет осыпания при транспортировке и посеве; способность смешиваться с водой в любом соотношении, образуя при этом стабильный во времени рабочий раствор. МЭ смешиваются с водой в любом отношении, образуя стабильный во времени рабочий раствор.
Они не подвержены расслоению и разложению в процессе хранения.
Препараты выгодно отличаются не только высокой эффективностью, но и положительным влиянием на интенсивность роста культурных растений, что, в конечном счете, формирует величину урожайности.

Рис Степень проникновения ДВ в семя

Технология МЭ нацелена на получение препаратов, образующих рабочие растворы с дисперсностью менее 0,01 микрона (наноуровень), т. е. в тысячи раз меньше, чем у традиционных препаратов. Чем меньше размер частиц, тем легче они проникают в семена, обеспечивая более длительную и более эффективную защиту. Такой уровень дисперсности позволяет защищать растение на молекулярном уровне.
Бенефис и Поларис производятся с января 2013 г. и сегодня активно внедряются в сельское хозяйство. Коэффициент поглощения этих препаратов в три раза выше, чем у КС-формуляций при одинаковом содержании действующего вещества, что способствует повышению их эффективности за счет максимального использования целевых свойств фунгицидов.

Рассмотрим преимущества новой формуляции с точки зрения эффективности препаратов.
Причиной значительного снижения урожайности (около 20 %) являются болезни растений, поэтому очень важно правильное и своевременное применение протравителей семян и фунгицидов. Бенефис, МЭ - трехкомпонентный фунгицидный протравитель для предпосевной обработки семян зерновых культур и сои, проявляющий исключительное действие против корневых гнилей. Поларис, МЭ - трехкомпонентный фунгицидный протравитель для предпосевной обработки семян зерновых культур, проявляющий усиленное действие против снежной плесени и других болезней. Входящий в состав препарата биоактиватор оказывает ростостимулирующее действие: стимулирует развитие колеоптиля, формирует мощную корневую систему, повышает засухо- и морозоустойчивость, снижает пестицидную нагрузку на окружающую среду за счет повышения эффективности и снижения норм расхода.
Оба препарата превосходят большинство протравителей семян по широте спектра действия за счет комбинации трех действующих веществ. Препаративные формы в виде микроэмульсии обеспечивают максимальное проникновение действующих веществ внутрь семени, мощную и пролонгированную защиту в период вегетации. Это, несомненно, определяющий фактор при выборе препаратов.

Применение инновационных препаратов, созданных по принципу коллоидных систем, - это метод эффективной борьбы с вредными объектами на молекулярном уровне за счёт лёгкого проникновения и свободного перемещения внутри растения, возможность получать высокие урожаи с меньшими затратами, сохраняя окружающую среду для будущего поколения.