Parte 1. Uso de coadyuvantes específicos y especializados.

Por: Álvaro Moreno
Químico. Msc Ciencias Agrarias. U. Nal.

Con las nuevas regulaciones ambientales y la exigencia de los mercados, el futuro de los productos para la protección de cultivos (PPC´s) es cada vez más difícil y estrecho. Hay una gran presión en los departamentos técnicos encargados de mantener la sanidad de los cultivos y es necesario buscar nuevas herramientas, procesos, formas y modos de mantener o mejorar la fitosanidad. Las alternativas son muchas y variadas, con resultados buenos y no tan buenos, con el tiempo en contra y los clientes cada vez más exigentes, por lo que es imperativo revisar estas alternativas.

La intención de este artículo es revisar una de tantas posibilidades de mejora que tenemos a la mano y que, en este caso, es el uso específico y particular de coadyuvantes según el objetivo de la aplicación. Durante muchos años el sector floricultor ha usado los coadyuvantes tipo hipotensores como la herramienta segura y fácil en las diferentes aplicaciones de agroquímicos; sin embargo, los tiempos han cambiado y ante la inminente pérdida de productos de síntesis química para el control de plagas y enfermedades, cada vez es más urgente revisar la posibilidad de extender el uso y contundencia de los productos agroquímicos que hay disponibles, a la vez que se allana el camino para mejorar el control de los nuevos bio-insumos que ocuparán un lugar cada vez más representativo en el portafolio de PPC´s usados.

1. Coadyuvantes Hipotensores

Los coadyuvantes hipotensores están formulados con tensoactivos, agentes de tensión superficial o surfactantes (proveniente del neologismo Surface Active Agent). La estructura básica de estas sustancias consiste en una parte de su estructura que es afín al agua, denominada cabeza hidrofílica, y otra parte que es una cadena de carbonos, con características lipofílicas, es decir, afines a las grasas y aceites. Dependiendo de la naturaleza química del grupo hidrofílico, los tensioactivos se pueden clasificar en Aniónicos, Catiónicos, Anfotéricos o No Iónicos; estos últimos son los más usados en la industria agroquímica.

Gráfica 1.  Esquema de tipos de coadyuvantes

Figura 1. Tipos de tensoactivos usados como ingredientes activos de coadyuvantes. A. No iónico, tipo Alquil aril polietoxilado. B. No iónico, tipo Alcohol graso etoxilado. C. Anfotéricos.

Los tensioactivos no iónicos de última generación, aquellos que no contienen grupos aromáticos o arilos en su composición – del tipo nonil u octil fenoletoxilados-, se obtienen por la reacción de alcoholes grasos, de origen natural o sintético, con moléculas de óxido de etileno. El resultado de dicha reacción en la producción industrial de estos tensoactivos es una mezcla compleja de oligómeros de alcoholes con diferentes cadenas de grupos etoxilados. En función del grado de etoxilación se obtienen productos con HLB distinto con diferentes aplicaciones y funcionalidades, como lo podemos observar en la Gráfica 2.

Gráfica 2.  Usos de tensioactivos de acuerdo con su HLB

El HLB es el Balance Hidrofílico Lipofílico de la estructura del tensioactivo y es una propiedad que va en una escala de 1 a 40, donde los valores más bajos implican moléculas más lipofílicas en su estructura, los valores entre 8 y 14 son estructuras más balanceadas y los valores por encima de 14 tienen más afinidad hidrofílica. En este último rango se encuentran la mayoría de detergentes y desengrasantes que, por su alta afinidad con el agua, son excelentes productos para sacar impurezas y residuos de grasas de cualquier superficie, entre ellas, los textiles.

Por tanto, podemos señalar que cualquier tensioactivo y, por ende, coadyuvante, tiene en mayor o menor grado todas las propiedades presentadas, pero su fortaleza en una funcionalidad específica se determina por su Balance Hidrofílico Lipofílico (HLB). De ahí que al comparar estos coadyuvantes con diferentes HLB´s se pueden obtener productos que tienen características más humectantes, o más emulsificantes o más detergentes.

EMULSIFICANTES W/O (HLB entre 3 y 6): Por su alta afinidad lipofílica, estas moléculas son capaces de “compatibilizar y estabilizar gotas de agua en una fase lipofílica” y formar una emulsión inversa estable.

EMULSIFICANTES O/W (HLB entre 8 y 18): Por su balanceada afinidad lipofílica – hidrofílica, estas moléculas son capaces de “estabilizar gotas de aceite en una solución acuosa y mantener estable una emulsión.

HUMECTANTES (HLB entre 7 y 9): Estos productos presentan un buen balance hidrofílico-lipofílico;  estructuralmente resultan en compuestos equilibrados que poseen buenos efectos en la reducción de la tensión superficial y, por lo tanto, en la capacidad de humectación de la solución en superficies cerosas o hidrofóbicas como el vidrio y materiales sintéticos.

DETERGENTES y SOLUBILIZANTES (HLB > 13): Por su alta afinidad hidrofílica, estas moléculas son capaces de formar emulsiones con partículas de suciedad y grasas en una “etapa de remojo” para, posteriormente, con el “enjuague”, retirar estas partículas de la superficie y lograr un buen desempeño como detergentes y/o desengrasantes.

Esta característica de poseer varias funcionalidades es la que les da a los coadyuvantes hipotensores su amplio rango de aplicación para todo tipo de aspersiones de agroquímicos, sean terrestres o aéreas, con diferentes tipos de formulaciones de los ingredientes activos (WP / WG / SC / EC / SP) y bajo diferentes condiciones ambientales o de cultivo (campo abierto o invernaderos). Su magnífica miscibilidad en mezclas acuosas hace que estos hipotensores tengan una buena compatibilidad con la mayoría de mezclas de PPC´s. Además tienen una baja o nula fitotoxicidad para cultivos sensibles como las flores de corte y follajes de exportación.

2. Coadyuvantes portadores

Los coadyuvantes portadores, también llamados aceites agrícolas o concentrados auto emulsionables, son muy útiles cuando queremos reforzar la compatibilidad de dos líquidos inmiscibles, es decir, que no se mezclan. Una forma de hacer posible la coexistencia de una mezcla estable y homogénea de dos líquidos inmiscibles es la formación de una emulsión, que se logra por efecto de la disminución de la tensión interfacial entre dichos líquidos. Esto hace posible que al agitar la mezcla, uno de los líquidos, que se llamará fase dispersa, se divida en pequeñas gotas (de varias micras de diámetro) y quede suspendido en forma líquida dentro del otro líquido, que se llama la fase dispersante y actúa como tal.

Considerando la polaridad de las sustancias químicas, estas se dividen en sustancias hidrofílicas, afines con el agua (que generalmente son polares) y sustancias lipofílicas, afines con las grasas y aceites (que generalmente no forman cargas, por tanto, son apolares). Las emulsiones se pueden clasificar en emulsiones aceite en agua (O/W) o emulsiones de agua en aceite (W/O). También existen las micro y nano emulsiones que tienen la misma clasificación, pero difieren en el tamaño de las gotas dispersas. Las micro-emulsiones están por debajo de una micra y las nano-emulsiones por el orden de 0,01 a 0,1 micras (10 a 100 nanómetros).

Gráfica 3. Tipos de emulsiones. Emulsiones Aceite/Agua, Emulsión Agua/Aceite.

Una aplicación de la formación de emulsiones en las aplicaciones de los agroquímicos tiene que ver con el “efecto encapsulante” del coadyuvante, que es derivado de la formación de una emulsión en una premezcla inicial que se hace en pequeñas cantidades de agua entre el agroquímico y el coadyuvante tipo Portador. Al ser un concentrado auto emulsionable, forma una emulsión y al ser mezclado con la pequeña cantidad de agua y la dosis del agroquímico, genera una emulsión que posteriormente se diluye en el tanque final de la mezcla en su volumen final. Este procedimiento de realizar la pre-mezcla hace que el agroquímico se emulsione en el agua con el coadyuvante tipo Portador, logrando que el agroquímico quede “protegido y emulsificado” dentro del tanque de mezcla. Se conoce como efecto encapsulante y entre sus aplicaciones están:

  • Protección de los hongos entomopatógenos de la deshidratación y fotodegradación temprana en campo por condiciones ambientales adversas (calor y radiación).
  • Protección de los ingredientes activos en aplicaciones al suelo, donde la fracción oleosa de la emulsión repele la adsorción por parte de la fracción orgánico-mineral del suelo y favorece que el ingrediente activo no se fije al suelo y, por tanto, no se inactive.
  • Protección de los ingredientes activos en aplicaciones aéreas por efecto de la volatilización y pérdida de masa de las gotas al formar emulsiones con una menor volatilidad y fraccionamiento durante la aplicación (efecto anti-deriva).
  • Protección de los ingredientes activos en las mezclas de tanque al formar en la premezcla la emulsión, y evitar las interacciones de los agroquímicos con la dureza o pH del agua de la mezcla.
  • Mayor penetración a través de las cutículas de hojas, insectos o ácaros por la afinidad química de las gotas de la aspersión (como emulsión tiene una fase lipofílica) con las ceras epicuticulares de las cutículas, que también son de carácter lipofílico. De ahí que internacionalmente a los coadyuvantes portadores se les conozca como agentes penetrantes.

Gráfica 4. Diagrama esquemático del efecto de encapsulamiento por formación de emulsiones entre los agroquímicos y los coadyuvantes tipo portadores.

Esta característica de encapsulador-protector y además penetrante es la que les da a los coadyuvantes portadores un uso específico como potenciadores de los agroquímicos. De ahí el potencial de uso con productos de alto costo, con mecanismos de acción específicos y contundentes y/o con limitaciones en la cantidad de aplicaciones de acuerdo con lineamientos del FRAC para la rotación de fungicidas y/o recomendaciones de los fabricantes por temas de fitotoxicidad por aplicaciones seguidas. Como cultivos sensibles a la fitotoxicidad, las flores de corte y follajes de exportación deben limitar el uso de este tipo de coadyuvantes portadores, máximo a aplicación mensual.

3. Coadyuvantes hipotensores tipo siliconados

Dentro de los coadyuvantes hipotensores existen dos clases: a) los ETOXILADOS, donde la cadena hidrofílica está compuesta por cadenas de óxido de etileno; y b) los SILICONADOS, cuya estructura hidrofílica está compuesta por polímeros del tipo metil (propilhidroxido etoxilado) bis (trimetilsiloxi) silano.

Gráfica 5. Esquema de coadyuvantes etoxilados y siliconados.

La diferente composición de la parte hidrofílica del coadyuvante hace que los coadyuvantes siliconados se diferencien de los etoxilados, por cuanto:

1. Los siliconados reducen la tensión superficial aún más que los coadyuvantes etoxilados por una menor electronegatividad entre los enlaces de silicio que forman el enlace silano (-O-Si-O-Si-O-Si).

2.  Las dosis de los coadyuvantes siliconados son menores a las de los coadyuvantes etoxilados.

3. El efecto superhumectante de los siliconados logra una mayor penetración a través de las cutículas de hojas o insectos y que la solución asperjada tenga una mayor cobertura y uniformidad sobre la superficie tratada.

La característica de super humectación de los siliconados se deriva de la menor tensión superficial de la solución que contiene el coadyuvante y que sobre la hoja o superficie produce un “achatamiento de la gota” por una menor resistencia de la gota a conservar su forma esférica, presionada por la gravedad, como se ilustra en la siguiente gráfica. Esta mayor humectación de la gota sobre la superficie redunda en que la cobertura y uniformidad de la solución aplicada es mucho mayor.

Gráfica 6. Efecto penetrante de coadyuvantes siliconados

Otra característica asociada a los coadyuvantes siliconados y etoxilados tiene que ver con la penetración en la superficie tratada. Para las aspersiones de agroquímicos y fertilizantes que se aplican al follaje de los cultivos, una vez se evapora el agua de la mezcla, el depósito resultante de la mezcla del coadyuvante con el agroquímico forma una pasta hidratada que le confiere a ese depósito una mayor partición a través de la cutícula de la hoja debido al proceso de hidratación o solvatación que tiene el coadyuvante y que hace que la mezcla no se seque completamente y forme un depósito cristalino con un coeficiente de partición menor. 

Esta característica de penetración es particularmente notoria cuando se hacen evaluaciones con agroquímicos marcados radioactivamente con carbono 14 (14C) y se mide en el tiempo la penetración del ingrediente activo, tal como se ilustra en estas gráficas:
Gráfica 7. absorción de 14C – glifosato con diferentes coadyuvantes.

ACO: Acondicionador SYS, ADH: adherente SYS, SIL: siliconado, HIP: hipotensor SYS, POR: portador, TES: testigo sin coadyuvante.

La mayor humectación de la gota sobre la superficie redunda en una dispersión y cobertura total de la aspersión sobre la superficie tratada, así como una mayor penetración a través de la cutícula. Estas propiedades de los coadyuvantes siliconados los hace muy útiles en:

  1. Control de malezas por una total cobertura de las arvenses tratadas.
  2. Control de ácaros e insectos por una mayor cobertura de la superficie tratada, llegando hasta los lugares recónditos donde se esconden.
  3. Mayor control en las aplicaciones de productos sistémicos debido a su acción penetrante en las cutículas de hojas, insectos y ácaros.

Esta última propiedad de los coadyuvantes tipo organosiliconados también les ha traído situaciones de fitotoxicidad con ciertos ingredientes activos y cierta resistencia a su uso por parte de algunos técnicos. Conscientes de sus beneficios y riesgos, el uso de estos coadyuvantes también debe restringirse de acuerdo con la experiencia en su uso y para novatos en su manejo y uso se recomienda no aplicarlo más de una vez al mes.

4. Coadyuvantes adherentes

Los polímeros son sustancias de alto peso molecular que se obtienen de la unión de varios, muchas veces miles de monómeros, que son unidades iguales de una sustancia en particular. Hay una infinidad de polímeros de uso industrial derivados de muchas sustancias químicas que se obtienen del petróleo y que han dado vida a un sinnúmero de materiales y compuestos con propiedades muy diversas y específicas que han ampliado el universo de sustancias usadas en la industria y en la vida cotidiana.

Gráfica 8. Esquema de monómeros que producen polímeros formadores de películas.

La estructura básica de estas sustancias consiste en una pequeña parte (monómero) que se repite muchas veces; de acuerdo con el largo de la cadena de monómeros, representada por la letra n, puede tener diferentes propiedades y usos. Dentro de los polímeros existen algunos que son capaces de formar película, esto es, que al combinarse con un tensoactivo que sea capaz de humectar la superficie, es capaz de desplegarse junto con la gota de agua y ésta, al secarse, deja sobre la superficie el polímero contenido en ella en forma de una película protectora sobre la superficie.  Véase la gráfica 2.

Gráfica 9. Esquema de la película protectora sobre una hoja después de que se seca la mezcla de aplicación.

La adherencia es una propiedad derivada de la tensión superficial dinámica de las gotas asperjadas de solución que contiene el coadyuvante y el agroquímico y que al chocar con la superficie tratada “rebota” en menor grado por efecto de esta menor tensión, lo que en términos técnicos se conoce como una mayor retención en la superficie de la solución asperjada sobre ella. Esto es particularmente cierto en aplicaciones agrícolas tanto terrestres como aéreas, donde las gotas llevan una gran velocidad de salida de las boquillas de los equipos de aplicación.

Gotas en hoja que por falta de tensión superficial dinámica y estática ruedan y caen sin retenerse en el follaje.

Para el caso del coadyuvante ADHERENTE SYS , la característica de adherencia no solo es una propiedad derivada de la tensión superficial dinámica de las gotas asperjadas de solución que contiene el coadyuvante y el agroquímico, que se refleja en una mayor retención de la solución asperjada en la superficie, sino que esta adherencia también está influenciada por el polímero, que es capaz de formar una película elástica que genera una mayor retención en la superficie por el “agarre” que le confiere el polímero a la gota al caer sobre la superficie tratada.

Por tanto, la mezcla de tensoactivos con el polímero formador de película le confiere a la solución aplicada un doble efecto de a) humectación, por la menor tensión superficial de la solución, junto a b) un efecto de “agarre y adherencia” de la solución sobre la superficie y c) protección del ingrediente activo debido a la película que se forma sobre el depósito del agroquímico, una vez depositado sobre la superficie. La humectación de la gota sobre la superficie no solo redunda en que la cobertura y uniformidad de la solución aplicada es mucho mayor, sino que este efecto del tensoactivo es vital para que el polímero pueda extenderse sobre la superficie y al secarse pueda producir la película protectora del agroquímico sobre el objetivo.

Esta característica de formación de película es particularmente útil en:

  1. Las épocas de invierno, en cultivos a campo abierto, donde los productos agroquímicos aplicados en los cultivos son potencialmente objeto de ser “lavados por la lluvia”; 
  2. Cuando las aplicaciones se hacen a primeras horas de la mañana sobre las hojas con rocío pues la acción del polímero disminuye la probabilidad de escurrimiento de la solución asperjada sobre los cultivos. 
  3. En aplicaciones de fungicidas protectantes que, al quedar expuestos al ambiente sobre la superficie tratada, son protegidos por la película polimérica, y por tanto, tienen una menor foto degradación, menores perdidas por volatilización y/o erosión y perdida por los vientos.
  4. En el manejo de focos de enfermedades con esporas muy pequeñas que pueden dispersarse fácilmente por el invernadero o campo de cultivo y que al ser tratadas con Adherente se fijan a la superficie por la acción pegante de la película polimérica y evitan su diseminación en plantas vecinas sanas.
  5. En el manejo de ciertas plagas como la mosca blanca que, en infestaciones altas de poblaciones de adultos, dificultan el manejo fitosanitario de huevos y larvas y se hace necesario un control económico y sencillo con Adherente SYS que en dosis altas es capaz de causar la muerte por el efecto físico de la película sobre el peso de las alas de la mosca blanca, causándoles desgaste físico y finalmente la muerte.

Como se puede concluir de este resumen de las características de los tipos de coadyuvantes descritos y sus funcionalidades en diferentes escenarios de aplicación, condiciones ambientales, manejo de plagas y enfermedades y los objetivos del control, la posibilidades de mejora son muchas y variadas y con un buen asesoramiento del equipo técnico de Grupo SYS, se lograrán mejoras sustanciales  en los controles de plagas y enfermedades como los reportados en artículos anteriores de los autores y que en varios grupos floricultores se vienen implementando con éxito. Para mayor información, comunicarse con Ing. Santiago Molina, coordinador flores Sabana Grupo SYS. Celular 350-3638542.
Correo: coor.cundinamarca@gruposys.com.co

5. Bibliografía

por Angélica María Pardo López
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