Производство пестицидов - проблемы и решения

Исследования и производство средств защиты растений связаны с очень высокими затратами.

Осторожное обращение с ценными высококонцентрированными материалами

Сегодняшние высокие урожаи сельскохозяйственных культур были бы недостижимы без пестицидов. Они необходимы для того, чтобы прокормить растущее население планеты. Для производства пестицидов необходимы современные перерабатывающие предприятия. Поэтому для большей безопасности многоступенчатые синтезы и этапы формулирования проводятся в закрытых системах. О том, какой вклад наши устройства могут внести в эту сложную технологическую среду благодаря своим особым конструктивным характеристикам, рассказывается в этой статье.

Термин "пестициды" объединяет вещества с разным уровнем эффективности (см. таблицу 1). Это химические или биологические высокотехнологичные активные вещества, которые используются против нежелательных организмов, встречающихся в сельскохозяйственном секторе, с целью максимального повышения урожайности.

Мировой рынок пестицидов огромен. Наибольшего объема производства достигают гербициды, за ними следуют инсектициды и фунгициды. В 2018 году мировые продажи пестицидов достигли почти 48 миллиардов евро - плюс 0,5 процента по сравнению с предыдущим годом (Рисунок 1). Азия, безусловно, является самым важным рынком, опережая Латинскую Америку и Европу. Продажи в Германии за тот же период составили 1,3 млрд. евро. Этот показатель снижается в нашей стране с 2015 года.

В 2016 году количество проданных в Германии пестицидов составило около 48 000 тонн и, таким образом, за десять лет увеличилось вдвое (2006 год: около 32 000 тонн). Гербициды составляют около 40 %, фунгициды - около 25 % и инсектициды - около 30 %.

В Германии в 2016 году было одобрено около 270 активных ингредиентов в общей сложности в 753 различных пестицидах. Исследовательский сектор работает над созданием устойчивых активных ингредиентов, которые в идеале разлагаются после нанесения и разворачивают свое целевое действие, не оставляя следов.

Сельскохозяйственные культуры для питания

К концу 2020 года на Земле проживало более 7,8 миллиарда человек. В 2050 году будет около 9,7 миллиарда человек, согласно текущему прогнозу ООН по численности населения на 2019 год. Для того чтобы иметь возможность производить достаточно продовольствия для растущего населения планеты, сельское хозяйство во всем мире не может обходиться без пестицидов. Без пестицидов урожайность сельскохозяйственных культур, которую мы сегодня считаем само собой разумеющейся во всем мире, была бы практически недостижима.

Термин пестициды является собирательным и включает активные вещества с различным спектром действия: для борьбы с клещами (аркрициды), микробными патогенами (бактерициды), грибами или их спорами (фунгициды), многоядными сорняками (гербициды), стаями насекомых (инсектициды), нематодами (нематициды) и вредными грызунами (родентициды).

Средства защиты растений и их различные защитные функции

Оборот и продажи на немецком рынке средств защиты растений.

Оборот и продажи на немецком рынке средств защиты растений,

которые используются для повышения урожайности против нежелательных организмов в сельском хозяйстве. Их широкомасштабное применение, к сожалению, также влечет за собой остаточные риски для окружающей среды, но не имеет альтернативы из-за их высокой пользы для сельскохозяйственного производства. Их эффект настолько велик, что некоторые средства защиты растений могут использоваться и в органическом сельском хозяйстве. Это происходит в тех случаях, когда другие меры не дают результата. - Одним из часто практикуемых методов является установление продуманного севооборота для предотвращения массового размножения вредителей -. Какие средства защиты растений можно использовать в органическом земледелии, например, регулируется Постановлением об органическом земледелии. "В случае выявленной угрозы для посевов можно использовать только те средства защиты растений, которые были разрешены для применения в органическом производстве в соответствии со статьей 16". (Статья 12 Постановления 834/2007).

Средства защиты растений - это глобальный рынок, стоимость которого исчисляется миллиардами

Мировой рынок средств защиты растений велик. Наибольший объем производства приходится на гербициды, за ними следуют инсектициды и фунгициды. В 2018 году мировые продажи средств защиты растений составили чуть менее 48 млрд евро - на 0,5% больше, чем в предыдущем году. В 2021 году мировые продажи стагнируют. Крупнейшим рынком с большим отрывом является Азия, опережающая Латинскую Америку и Европу. В Германии продажи средств защиты растений будут расти.
В Германии объем продаж за тот же период составил 1,3 млрд евро. Объем продаж средств защиты растений в Германии в 2016 году составил около 48 000 тонн, удвоившись за десять лет (2006 год: около 32 000 тонн). На долю гербицидов (средства для уничтожения сорняков) приходится около 40%, фунгицидов (против грибков и их спор) - около 25% и инсектицидов (для уничтожения, изгнания или подавления насекомых и их стадий развития) - около 30%. Использование средств защиты растений в Германии неуклонно снижалось с 1,6 млрд. евро до 1,15 млрд. евро в период с 2014 по 2020 год. В 2021 году потребление увеличится до 1,2 миллиарда евро. В 2016 году в Германии было одобрено около 270 активных веществ в общей сложности в 753 различных средствах защиты растений. Во всем мире полным ходом ведутся исследования по разработке новых, устойчивых активных веществ, которые после своего действия разлагаются без остатка.

Рейтинг крупнейших производителей средств защиты растений.

Объем продаж в миллиардах евро и мировые рынки сбыта в 2008-2018 гг.

amixon® вакуумная смесительная сушилка/реактор синтеза VMT 100. Пилотные установки объемом 50 литров, 100 литров, 200 литров или 400 литров доступны на пилотной установке amixon®.

Разработка новых препаратов для защиты растений является длительным и дорогостоящим процессом

Потребуется около десяти лет интенсивной работы по разработке, прежде чем средство защиты растений будет одобрено и выпущено на рынок. Перспективные новые вещества ищут в лаборатории и проверяют в модельных испытаниях. Производитель инвестирует около 200 миллионов евро в новые разработки. Он проводит около 200 исследований и измеряет более 800 параметров. Уже в ходе этих испытаний действующие вещества превращаются в продукты, применимые в сельском хозяйстве, в так называемые рецептуры. Для этих рецептур в качестве адъювантов используются так называемые носители, такие как каменная мука или органические растворители. Поверхностно-активные эмульгаторы могут также использоваться в качестве смачивающих или адгезионных агентов. Задача вспомогательных веществ в рецептуре - сделать активные ингредиенты технически безопасными для конечного применения. Со своей стороны, вспомогательные вещества и носители должны быть экологически совместимыми и поддерживать эффективность.

Многоступенчатый производственный процесс с высокими требованиями

Этапы синтеза для производства средств защиты растений, естественно, различаются в зависимости от активного ингредиента и желаемой формы применения. Однако основные этапы процесса аналогичны для порошкообразных исходных материалов. Сначала в реактор вводится растворитель, добавляются порошкообразные исходные материалы и гомогенно растворяются или суспендируются. Первая реакция синтеза происходит в этой жидкой фазе при нагревании. Для ускорения кинетики реакции процесс перемешивания может поддерживаться циркуляционными насосами. После завершения реакции новое вещество находится в жидкой форме. Его смешивают с добавками, чтобы инициировать кристаллизацию нового промежуточного продукта. Кристаллизацию/флокуляцию можно стимулировать умелым контролем температуры. В момент фазового перехода (жидкость в кристаллическую/твердую форму) требуется особенно осторожное перемешивание, особенно если необходимо сохранить кристаллические структуры..
<a href="https://www.youtube.com/watch?v=StPGmvy-i4E">https://www.youtube.com/watch?v=StPGmvy-i4E</a>
Взвешенные твердые частицы обычно остаются перекачиваемыми и подвергаются многоступенчатой промывке на следующем этапе процесса. Здесь кристаллы активного ингредиента обычно освобождаются от реагентов с помощью воды или растворителя. Далее могут следовать дальнейшие этапы очистки. Механическое разделение твердой и жидкой фаз осуществляется с помощью непрерывно работающих центрифуг, которые являются предпочтительным методом. Нередко используются камерные фильтр-прессы. Как правило, для механического разделения твердой и жидкой фаз предпочтительны газонепроницаемые закрытые системы. Первый этап синтеза завершается термической сушкой в вакуумной смесительной сушилке. Цель заключается в сохранении структуры и размера частиц. Кроме того, растворители подлежат регенерации.

amixon® вакуумная смесительная сушилка/реактор синтеза VMT 200, все смачиваемые части изготовлены из сплава 59.

Пример классической многоцелевой установки синтеза. amixon® производит следующее оборудование: реакторы синтеза, бункеры для пасты, вакуумные контактные сушилки, смесители для охлаждения и наполнения.

Коррозионная стойкость к серной кислоте на примере четырех различных материалов на основе никеля.

Долговечные реакторы синтеза благодаря подходящим материалам

Если посмотреть на спецификации аппаратов для новых установок синтеза в Европе, США и Индии, можно сделать три вывода:

Процессы химического синтеза становятся все более сложными
Используемые растворители становятся все более агрессивными/коррозионными
Допустимые рабочие давления становятся все выше.

<ol> <li>Процессы химического синтеза становятся более сложными</li> <li>Используемые растворители становятся более агрессивными/коррозионными</li> <li>Допустимые рабочие избыточные давления становятся выше</li> <li>Допустимые рабочие температуры становятся выше</li> </ol>.

Конвенциональные аустениты в лучшем случае все еще используются в рецептуре порошков. Однако здесь также все чаще используются аустенитно-ферритные нержавеющие стали, так называемые дуплексные и супердуплексные стали. Для реакторов синтеза и сушилок наблюдается тенденция к использованию высоколегированных материалов на основе никеля (Hastelloy C22 и Alloy 59). В дополнение к коррозионным нагрузкам, чередование вакуума и давления, а также горячего и холодного режимов приводит к дополнительным нагрузкам на технологическое оборудование и ускоряет процесс старения. Это может даже привести к быстро прогрессирующему коррозионному растрескиванию под напряжением.

<div class="well">amixon® обладает большим опытом и необходимой квалификацией сварщика для производства оборудования под давлением всех классов в соответствии с международными нормами. Средний срок службы аппаратов amixon® составляет более 30 лет. В этом отношении amixon® удовлетворяет трем необходимым условиям:
<ul> <li>зрелая конструкция для постоянной герметичности под давлением и вакуумом</li> <li>отличная защита от коррозии, а также</li> <li>хорошая защита от износа</li> </ul>.
amixon® имеет опыт сварки высоколегированных материалов. Сварка таких материалов требует, например, строго соблюдаемой последовательности сварки и строгой чистоты. Даже механические испытания и коррозионные тесты, сопровождающие производство, такие как ASTM G48, могут привести к нежелательному прекращению уже проделанной работы. То же самое относится и к испытанию сварных швов на коррозию Cabot.</div>

Соответствующая стадия синтеза завершается вакуумной сушкой

Вакуумная сушка позволяет получить исходный порошкообразный продукт синтеза, который может служить реактивом для второго этапа синтеза. Современные высокоэффективные порошковые химикаты обычно являются результатом нескольких этапов синтеза, которые почти всегда заканчиваются вакуумной смешанной сушкой. В этом процессе активный ингредиент становится более ценным и часто более чувствительным с каждым этапом синтеза. Поэтому во время сушки важно избегать термического и механического воздействия. .
Когда продукт синтеза становится сухим и достаточно прохладным, чтобы его можно было выгрузить из вакуумной сушилки, снова обычно достаточно простых материалов из нержавеющей стали, таких как 1.4571 или 1.4404.
Частью разработки является оценка различных рецептур продукта: Одним из них, например, является микронизация порошкообразных активных ингредиентов и их последующая агломерация. Агломерированные продукты неподвижны в смешанном состоянии, содержат мало пыли и хорошо суспендируются/растворяются в воде. Мелкие частицы могут быть постоянно суспендированы в воде без образования осадка. Однородная суспензия/раствор без комков может равномерно наноситься фермером. 
Еще одним важным аспектом качества является долгосрочная стабильность - независимо от того, в какой климатической зоне Земли используется средство защиты растений. Он не должен разлагаться и должен оставаться легко растворимым/диспергируемым. 
В техническом центре amixon можно продемонстрировать этапы подготовки: синтез, вакуумную контактную сушку, гомогенизацию и гранулирование с наращиванием. amixon имеет десятилетний опыт проектирования технологических машин, которые в 10-50 раз превосходят экспериментальные машины.

Активные вещества в виде порошка засыпаются в большие мешки.

Back