작물 보호 제품의 연구와 생산에는 매우 높은 비용이 수반됩니다.
식물 보호 제품(1부)
작물보호제품을생산하려면최신가공공장이필요합니다. 이는매우효과적인물질은두가지의미에서모두가치가있을뿐만아니라공정에서고농도로인해공장운영자에게도위험하기때문입니다. 따라서안전성을높이기위해다단계합성및배합단계는폐쇄형시스템에서이루어집니다.
이 2부로구성된기사에서는특수설계기능으로인해아믹슨장비가이까다로운환경에서효율성에크게기여하고생산시설의생산량에결정적인영향을미칠수있는이유에대해설명합니다. 첫번째파트에서는살충제생산과정의합성단계와특별한도전과제및기술적해결책을다룹니다.
영양을 위한 재배 식물
2020년 말까지 78억 명 이상의 인구가 지구에 살고 있었습니다. 2019년의 최신 유엔 인구 전망에 따르면 2050년에는 약 97억 명의 인구가 존재할 것으로 예상됩니다. 증가하는 세계 인구를 위한 충분한 식량을 생산하기 위해 전 세계 농업은 살충제 없이는 불가능합니다. 작물 보호 제품이 없었다면 오늘날 전 세계에서 당연하게 여기는 농업 생산량은 달성할 수 없었을 것입니다.
살충제라는 용어는 진드기(살비제), 미생물 병원균(살균제), 곰팡이 또는 그 포자(살균제), 초식 잡초(제초제), 벌레 떼(살충제), 선충(살선충제) 및 설치류(쥐약) 등 다양한 작용 범위를 가진 활성 물질을 포괄적으로 지칭하는 용어입니다.
식물 보호 제품 및 다양한 보호 기능
작물 보호 제품의 독일 시장 매출 및 판매량.
작물 보호 제품의 독일 시장 매출 및 판매량,
농업에서 바람직하지 않은 유기체에 대한 수확량을 극대화하는 데 사용됩니다. 안타깝게도 대규모 사용은 환경에 대한 잔존 위험을 내포하고 있지만, 농업 생산에 큰 도움이 되기 때문에 대안이 없습니다. 그 효과는 매우 커서 특정 식물 보호 제품은 유기농 재배에도 사용할 수 있습니다. 다른 방법이 실패한 경우입니다. - 자주 실행되는 방법은 해충의 대량 번식을 방지하기 위해 현명한 작물 순환을 설정하는 것입니다. 예를 들어 유기 농업에서 사용할 수 있는 식물 보호 제품은 유기 농업 조례에 규정되어 있습니다. "작물에대한위협이확인된경우, 제16조에따라유기농생산에사용하도록승인된식물보호제품만사용할수있습니다."( 규정 834/2007 제12조).
작물 보호 제품은 수십억 달러 규모의 글로벌 시장입니다.
작물 보호 제품의 글로벌 시장은 매우 큽니다. 제초제가 가장 많은 생산량을 차지하며 살충제와 살균제가 그 뒤를 잇고 있습니다. 2018년 작물 보호 제품의 전 세계 매출은 총 480억 유로 미만으로 전년 대비 0.5% 증가했습니다. 2021년 글로벌 매출은 정체되었습니다. 아시아는 라틴아메리카와 유럽을 제치고 가장 큰 시장입니다.
독일에서는 같은 기간 총 13억 유로의 매출을 기록했습니다. 2016년 독일에서 판매된 작물 보호제의 양은 약 48,000톤으로 10년 만에 두 배로 증가했습니다(2006년: 약 32,000톤). 이 중 약 40%는 제초제(제초제), 약 25%는 살균제(곰팡이 및 그 포자에 대한), 약 30%는 살충제(곤충 및 그 발생 단계를 죽이거나 격퇴 또는 억제하기 위한)입니다. 독일의 작물 보호 제품 사용량은 2014년부터 2020년까지 16억 유로에서 11억 5천만 유로로 지속적으로 감소했습니다. 2021년에는 소비액이 12억 유로로 증가했습니다. 독일에서는 2016년에 총 753개의 작물 보호 제품에 약 270개의 활성 성분이 승인되었습니다. 전 세계 연구자들은 효과가 나타나면 잔류물을 남기지 않고 분해되는 새롭고 지속 가능한 활성 성분을 개발하기 위해 전력을 다하고 있습니다.
작물 보호 제품의 최대 생산업체 순위.
2008년부터 2018년까지 수십억 유로의 매출 규모와 글로벌 판매 시장.
amixon® 진공 혼합 건조기/합성 반응기 VMT 100. 50리터, 100리터, 200리터 또는 400리터의 파일럿 시스템은 amixon® 기술 센터에서 이용할 수 있습니다.
새로운 작물 보호 제품 개발에는 많은 시간과 비용이 소요됩니다.
작물 보호 제품이 허가를 받고 시장에 출시되기까지는 약 10년에 걸친 집중적인 개발 작업이 필요합니다. 실험실에서 유망한 새로운 물질을 찾고 모델 실험을 통해 테스트하고 있습니다. 이 제조업체는 새로운 개발에 약 2억 유로를 투자하고 있습니다. 그는 약 200개의 연구를 수행하고 800개 이상의 파라미터를 측정합니다. 이러한 테스트에서도 실제 활성 성분은 소위 제형이라는 이름으로 농업에 적용할 수 있는 제품으로 전환됩니다. 이러한 제형에는 암석 가루 또는 유기 용제와 같은 소위 캐리어가 첨가제로 사용됩니다. 표면 활성 유화제는 습윤제나 접착제로도 사용할 수 있습니다. 제형 부형제의 임무는 최종 적용을 위해 활성 성분을 기술적으로 안전하게 만드는 것입니다. 부형제와 운반체는 그 자체로 환경 친화적이고 효능을 뒷받침할 수 있어야 합니다.
요구 사항이 높은 다단계 생산 공정
작물 보호제 생산을 위한 합성 단계는 당연히 활성 성분과 원하는 적용 형태에 따라 다릅니다. 그러나 기본 공정 단계는 분말 원료의 경우 비슷합니다. 먼저 용매를 반응기에 도입하고 분말 반응물을 첨가하여 균일하게 용해 또는 현탁시킵니다. 첫 번째 합성 반응은 가열 중인 이 액상에서 일어납니다. 교반 공정은 순환 펌프로 지원하여 반응 역학을 촉진할 수 있습니다. 반응이 완료되면 새로운 물질은 액체 형태가 됩니다. 새로운 중간 제품의 결정화를 시작하기 위해 첨가제와 혼합합니다. 현명한 온도 제어를 통해 결정화/응집화를 촉진할 수 있습니다. 상 변화(액체에서 결정/고체로)가 일어나는 순간, 특히 결정 구조를 유지해야 하는 경우 특히 부드러운 혼합 작업이 필요합니다.
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부유 고형물은 일반적으로 펌핑 가능한 상태로 유지되며 다음 공정 단계에서 다단계 세척을 거칩니다. 여기서 활성 성분 결정은 일반적으로 물이나 용매를 사용하여 시약에서 제거합니다. 추가 청소 단계가 이어질 수 있습니다. 기계적 고체-액체 분리는 연속적으로 작동하는 원심분리기를 사용하여 수행되며, 이는 선호되는 방법입니다. 챔버 필터 프레스가 자주 사용됩니다. 일반적으로 기계적 고액 분리에는 기밀 밀폐형 시스템이 선호됩니다. 첫 번째 합성 단계는 진공 혼합 건조기에서의 열 건조로 완료됩니다. 입자 구조와 크기를 보존하는 것이 목표입니다. 용매도 회수해야 합니다.
amixon® 진공 혼합 건조기/합성 반응기 VMT 200, 제품과 접촉하는 모든 부품은 합금 59로 제작되었습니다.
네 가지 니켈 기반 재료의 예를 사용한 황산에 대한 내식성.
적절한 재료 덕분에 오래 지속되는 합성 반응기
유럽, 미국, 인도에 있는 합성 공장의 신규 장비 사양을 살펴보면 세 가지를 관찰할 수 있습니다:
- 화학 합성 공정은 점점 더 복잡해지고 있습니다.
- 사용되는 용매가 더 공격적/부식성이 됩니다.
- 허용 작동 압력은 더 높게 정의됩니다.
- 허용되는 작동 온도가 더 높습니다.
기존의 오스테나이트는 기껏해야 분말 제형으로만 사용되고 있습니다. 그러나 듀플렉스 및 슈퍼 듀플렉스 강으로 불리는 오스테나이트 페라이트 계 스테인리스강도 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 합성 반응기와 건조기의 경우, 고합금 니켈 기반 소재(하스텔로이 C22 및 합금 59)를 선호하는 추세입니다. 부식성 스트레스 외에도 진공과 압력, 고온과 저온 작동 사이의 변화는 공정 장비에 추가적인 스트레스를 유발하고 노화 과정을 가속화합니다. 이로 인해 응력 부식 균열이 빠르게 진행될 수도 있습니다.
amixon®은 국제 규정에 따라 모든 등급의 압력 장비를 제조하는 데 필요한 용접 자격과 풍부한 경험을 보유하고 있습니다. amixon® 기기의 평균 서비스 수명은 30년 이상입니다. 이러한 측면에서 amixon®은 세 가지 요구 사항을 충족합니다:
- 압력 및 진공 상태에서 영구적인 견고성을 위한 정교한 설계
- 우수한 부식 방지 및
- 우수한 마모 방지
amixon®은 고합금 소재를 다루는 기술 용접 경험을 보유하고 있습니다. 예를 들어 이러한 재료를 용접하려면 엄격한 용접 순서와 엄격한 청결이 필요합니다. ASTM G48과 같이 생산에 수반되는 기계적 테스트 및 부식 테스트조차도 이미 수행된 작업이 의도치 않게 취소될 수 있습니다. 용접 이음새에 대한 카봇 부식 테스트도 마찬가지입니다.
각 합성 단계는 진공 건조로 완료됩니다.
진공 건조는 두 번째 합성 단계의 출발 물질로 사용할 수 있는 초기 분말 합성 제품을 제공합니다. 현대의 고효율 분말 화학 물질은 일반적으로 여러 합성 단계를 거쳐 만들어지며, 거의 대부분 진공 혼합 건조로 끝납니다. 활성 성분은 합성 단계가 거듭될수록 더 가치 있고 종종 더 민감해집니다. 따라서 건조하는 동안 열적, 기계적 스트레스를 피하는 것이 중요합니다.
합성 제품이 진공 건조기에서 배출될 만큼 충분히 건조하고 차가우면 일반적으로 1.4571 또는 1.4404와 같은 간단한 스테인리스 스틸 재질로 다시 충분합니다.
개발의 일부는 다양한 제품 제형에 대한 평가입니다: 예를 들어, 분말 활성 성분의 미분화와 그에 따른 응집이 그 중 하나입니다. 응집된 제품은 혼합된 상태로 고정되어 있으며 먼지가 적고 물에 쉽게 부유/용해됩니다. 가장 미세한 입자는 가라앉지 않고 물에 영구적으로 떠 있을 수 있습니다. 덩어리가 없는 균일한 현탁액/용액은 농부가 균일하게 도포할 수 있습니다.
작물 보호 제품이 사용되는 기후대에 관계없이 장기적인 안정성이라는 또 다른 품질 측면도 중요합니다. 분해되지 않아야 하며 쉽게 용해/분산될 수 있는 상태를 유지해야 합니다.
amixon 기술 센터에서는 합성, 진공 접촉 건조, 균질화 및 펠릿화 공정 단계를 시연할 수 있습니다. amixon은 테스트 기계보다 10~50배 큰 공정 기계를 설계한 수십 년의 경험을 보유하고 있습니다.
분말 형태의 활성 성분이 큰 봉지에 채워져 있습니다.
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