Production de pesticides

Les différents types de pesticides et leurs organismes cibles

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Les rendements agricoles élevés d'aujourd'hui ne seraient pas réalisables sans les pesticides. Ils sont indispensables pour nourrir la population mondiale croissante. Pour fabriquer des pesticides, des installations de traitement modernes sont nécessaires. Pour plus de sécurité, les synthèses et les étapes de formulation en plusieurs étapes se déroulent donc dans des systèmes fermés. Cet article décrit la contribution que nos appareils peuvent apporter dans cet environnement de processus difficile grâce à leurs caractéristiques de conception spéciales.

Le terme de pesticides regroupe des substances ayant des niveaux d'efficacité différents (voir tableau 1). Il s'agit d'ingrédients actifs chimiques ou biologiques de haute technologie, qui sont utilisés contre les organismes indésirables présents dans le secteur agricole dans le but de maximiser le rendement.

Le marché mondial des pesticides est énorme. Les herbicides atteignent le plus grand volume de production, suivis des insecticides et des fongicides. Les ventes mondiales de pesticides ont atteint près de 48 milliards d'euros en 2018, soit un plus de 0,5 % par rapport à l'année précédente (figure 1). L'Asie est de loin le marché le plus important, devant l'Amérique latine et l'Europe. Les ventes en Allemagne sur la même période se sont élevées à 1,3 milliard d'euros. Le chiffre est en baisse dans ce pays depuis 2015.

La quantité de pesticides vendus en Allemagne était d'environ 48 000 tonnes en 2016 et a donc augmenté de moitié en dix ans (2006 : environ 32 000 tonnes). Les herbicides en représentent environ 40 %, les fongicides environ 25 % et les insecticides environ 30 %.

En Allemagne, environ 270 ingrédients actifs ont été approuvés dans un total de 753 pesticides différents en 2016. Le secteur de la recherche travaille sur des ingrédients actifs durables, qui se décomposent idéalement après avoir été épandus et déployé leur effet ciblé, sans laisser de résidus.

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 Un développement long et coûteux

Toutefois, il faut environ dix ans de travail de développement intensif avant qu'un pesticide approuvé puisse être lancé sur le marché. Au cours de cette période, un fabricant investira environ 200 millions d'euros, réalisera quelque 200 études et effectuera des tests en utilisant plus de 800 paramètres.

Tout d'abord, une recherche de substances appropriées a lieu et des projets pilotes sont testés en laboratoire. Même pour ces tests, les ingrédients actifs sont convertis des formulations en produits pouvant être appliqués dans l'agriculture. À cette fin, on utilise ce que l'on appelle des supports - minéraux en poudre ou solvants organiques - ainsi que des additifs (généralement des tensioactifs agissant comme émulsifiants, agents mouillants ou adhésifs). Le rôle des coformulants est de rendre les principes actifs techniquement sûrs et utilisables afin que leur épandage soit sans danger et que leur efficacité soit optimale.

Les différentes technologies de préparation sont ensuite mises en balance : par exemple, la micronisation - qui consiste à broyer très finement la substance pour obtenir une suspension uniforme dans l'eau, puis à la pulvériser ou à l'égoutter en toute sécurité sur les plantes cultivées - ou l'encapsulation, qui régule automatiquement la disponibilité et l'effet de la substance.

Une fois que tous les paramètres et autres attributs relatifs à l'application ont été optimisés, des essais pilotes sont réalisés dans le centre d'essai. L'objectif est de synthétiser l'ingrédient actif.
d'une manière qui la rend pure, stable, hautement concentrée et reproductible. Cette phase du projet est particulièrement difficile du point de vue de l'ingénierie des procédés, car l'appareil piloté doit pouvoir être mis à l'échelle de manière adéquate afin de surmonter les débits massiques et les tailles de lots ultérieurs, qui sont en général plus importants d'un facteur 20 à 100.

Processus de production en plusieurs étapes avec des exigences élevées

Les étapes de synthèse pour la fabrication des pesticides diffèrent en fonction de l'ingrédient actif et de la méthode d'épandage préférée. Les étapes du processus de base sont toutefois similaires pour les substances en poudre de base.

Tout d'abord, un solvant est placé dans le réacteur, des réactifs en poudre sont ajoutés et dissous ou mis en suspension de manière homogène. La première étape de la réaction a lieu pendant cette phase liquide. Le processus d'agitation peut être soutenu par des pompes de circulation pour améliorer la cinétique de la réaction. Une fois la réaction complètement terminée, la nouvelle substance se présente sous forme liquide. Il est mélangé à des additifs pour déclencher une cristallisation de l'ingrédient actif, qui est favorisée par des changements de température habiles. Au moment de la transition de phase, un effet de mélange particulièrement efficace est nécessaire - notamment lorsqu'un refroidissement très rapide, uniforme et doux est requis.

La plupart des solides encore en suspension peuvent être pompés et sont maintenant soumis à un processus de lavage en plusieurs étapes. Le produit nettoyé est séparé mécaniquement en une phase solide et une phase liquide. Des centrifugeuses ou même des filtres-presses fonctionnant en continu sont également utilisés. En règle générale, les systèmes étanches aux gaz et scellés sont préférables. Enfin, le processus de séchage thermique a lieu.

Le séchage sous vide final produit un résultat de synthèse initial, qui peut servir de matière première pour une deuxième étape de synthèse. Les produits chimiques en poudre modernes et hautement efficaces sont généralement le résultat de plusieurs étapes de synthèse, qui se terminent presque toujours par une étape de séchage par mélangeur sous vide. Au cours du processus, l'ingrédient actif devient plus précieux et souvent plus sensible à chaque étape de la synthèse. Les contraintes thermiques et mécaniques doivent donc être évitées pendant le séchage.

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