میکروکپسوله کردن محرک‌های زیستی و آفت‌کش‌های زیستی در دماهای پای

بازار کنترل بیولوژیک آفات در حال رشد است و انتظار می رود بازار کنترل زیستی آفات با رشد 13 درصد از 5.5 میلیارد دلار در سال 2022 به 15 میلیارد دلار در سال 2029 افزایش یابد. این رشد دلایل پیچیده ای دارد. اولین مورد بهبود بازگشت سرمایه در بازار کنترل کننده های زیستی است که کشاورزان را تشویق به تغییر عقیده خود کرده است. طی سالهای گذشته، تنها کشاورزان تولیدکننده محصولات ارگانیک از آفت‌کش‌های زیستی استفاده می‌کردند، اما امروزه سایر کشاورزان تولیدکننده نیز از مزایای استفاده از آفت‌کش‌های زیستی آگاه شده اند و امروز بیش از 70 درصد از آفت کش های زیستی توسط این کشاورزان استفاده می شود.

این روزها اکثر کشاورزان آفت کش های خود را با آفت کش های زیستی ترکیب می کنند و بدین طریق پایداری بهره برداری آنها را افزایش می دهند. استفاده از آفت کش‌های زیستی معمولاً بیشتر پیشگیرانه هستند تا درمانی. یعنی به جای اینکه منتظر بمانند تا آفت یا بیماری در محصول ظاهر شود تا از مواد شیمیایی استفاده کنند، آفت کش های زیستی مختلف و مواد شیمیایی "سبک" را با هم ترکیب می کنند. این امر هزینه های برنامه ها و خطر مقاومت را کاهش می دهد.

علاوه بر این، آفت کش‌های زیستی معمولاً بیش از یک مکانیسم عمل دارند که این ویژگی بخودی خود خطر مقاومت را نیز کاهش می‌دهد.. دلیل دیگری که باعث رشد این بازار می شود، معاف بودن از پسماندها، زیست تخریب پذیر بودن و موضوع کربن کمتر است. در نهایت، افزایش دانش علمی در مورد فرمولاسیون آفت کش های زیستی، دسترسی به آفت کش های زیستی بهتر را در بازار افزایش می دهد. تعداد انتشارات مربوط به فرمولاسیون آفت کش های زیستی در دهه گذشته (2011-2021) به میزان (71.24 درصد) افزایش یافته است.

اما متاسفانه در مسیر ثبت این محصولات در اتحادیه اروپا مشکلات جدی وجود دارد که می تواند وعده رشد داده شده را به خطر بیندازد. قوانین اروپا از محدودکننده ترین قوانین جهان هستند. در تئوری، اولین هدف استراتژی اروپایی «مزرعه تا سفره» کاهش 50 درصدی استفاده و خطر آفت‌کش‌های شیمیایی است. برای تحقق این امر باید ابزار مبارزه با آفات و بیماری ها را در اختیار کشاورزان قرار دهیم. اگر اتحادیه اروپا بخواهد به این هدف برسد، تسهیل ثبت سموم دفع آفات زیستی ضروری است که این امر انجام نمی شود. در واقع، ثبت آفت کش های زیستی در اتحادیه اروپا به طور متوسط 8 سال طول می کشد (در مقایسه با 2 سال در کشورهایی مانند ایالات متحده آمریکا، برزیل یا کلمبیا) و بیش از 1 تا 2 میلیون یورو هزینه دارد.

مشکل بزرگ دیگری که شرکت ها هنگام رسیدن به بازار با آن مواجه می شوند، فرمولاسیون است. معمولاً دارای ماده موثره بسیار خوبی (AS) هستند، اما فرمولاسیون آن بهینه نیست، بنابراین قیمت، پایداری، اثربخشی، خواص فیزیکی (غبار، پراکندگی، ترشوندگی) و ماندگاری نیاز بازار را برطرف نمی کند. بنابراین، شرکت‌های کوچک و متوسط زیادی وجود دارند که 8 سال و بیش از 1 میلیون یورو برای ثبت در اتحادیه اروپا سرمایه‌گذاری کردند و سپس شکست خوردند، زیرا این فرمول نیازهای کشاورزان را برآورده نکرد. قبل از شروع فرآیند ثبت برای یک آفت کش جدید، تهیه بهترین فرمولاسیون ضروری است. یکی از مهم ترین راهکارها برای بهبود فرمولاسیون آفت کش های زیستی، کپسوله کردن ماده فعال است. به لطف کپسولاسیون، ماده موثره را می توان بخوبی حفظ کرد، ماندگاری میکروب یا ترکیب و اثربخشی آن را افزایش داد. 

یکی از جدیدترین روش‌های کپسوله‌سازی از طریق بستر سیال است. فناوری بستر سیال، فناوری بهینه برای طراحی جداگانه گرانول ها از مواد خام جامد و مایع است که مواد موثره مختلف را در دماهای پایین محصور می کند.

این فناوری شامل معلق کردن ذرات جامد در حالت سیال با عبور یک گاز یا مایع از بستر ذرات است که یک بستر سیال ایجاد می کند. مراحل اصلی عبارتند از: آماده سازی بذر، سیال شدن، دانه بندی، در آزمایش های تولید و تخلیه.

چرا فناوری بستر مایع می تواند بهترین راه حل برای محصور کردن یک ماده فعال یا میکروب باشد؟ سه راه اصلی وجود دارد که فناوری بستر سیال می‌تواند به پیشرفت‌هایی که سایر فناوری‌ها مشکل دارند کمک کند. اولاً، دمای کپسولاسیون و دانه بندی پایین ترین دما است. ما می‌توانیم در دمای 40 تا 50 درجه سانتی‌گراد دانه‌بندی کنیم، که برای ترکیبات حساس به حرارت که ممکن است در دمای بالای 60 درجه سانتی‌گراد مشکل داشته باشند، بسیار مفید است. ثانیاً، محصول نهایی یک گرانول بدون گرد و غبار، با کاربرد ایمن و پیامدهای مفید است. در نهایت، تطبیق پذیری این فناوری یکی از مهم ترین مزایای آن است. در زیر، احتمالات مختلفی را که برای توسعه گرانول هایی با منشاء بسیار متنوع (میکروب ها، محصولات شیمیایی، عصاره های گیاهی، جلبک ها و غیره) داریم، توضیح خواهیم داد. امکان کپسوله سازی با هسته و لایه های مختلف ترکیبات، با یک لایه، حالت تجمعی و غیره وجود دارد.

چرا ما کپسولاسیون با دانه بندی را به جای سایر فناوری ها انتخاب می کنیم؟ گرانول های محلول در آب (WG) دارای چندین مزیت در مقایسه با پودرها هستند: آنها گرد و غبار ایجاد نمی کنند، خواص جریان آزاد خوبی دارند، دوز و حمل و نقل آسان تر هستند و خطرات حمل و نقل کمتری دارند. همچنین فرمولاسیون WG در مقایسه با (SC) مزایایی دارد. گرانول ها دارای وزن و حجم کمتر، بدون نشست، تاریخ انقضای طولانی ترند و حمل و نقل آنها راحت تر و ارزان تر است.