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¿Qué hay detrás de nuestras formulaciones?

Articulo
08.05.2018

Por: Christian Popp
PhD en biología Julius-Maximilians-Universität Würzburg
PostDoc Jealotts Hill – UK.
Formulation Team Leader
Syngenta, Global Formulation Technology, Suiza

Las formulaciones de los productos para la protección de cultivos no solamente contienen el ingrediente activo sino también múltiples componentes que en conjunto contribuyen al desempeño general del producto. Dichos componentes garantizan la vida útil del producto en almacenamiento, sus propiedades de dilución en el tanque de aspersión, las propiedades adecuadas de aspersión y la adhesión correcta de la gota a la hoja.  El paquete completo de formulación está diseñado para guiar el ingrediente activo de manera eficiente desde el envase del producto hasta su objetivo biológico. El producto está diseñado de tal manera que cada gota individual de aspersión entregue la mezcla correcta de componentes al objetivo, con lo cual se logra la máxima  eficacia.

¿Por qué hay que formular los ingredientes activos?
La mayor parte de las formulaciones están diseñadas para ser diluidas en agua antes de su uso y para ser aplicadas bien sea sobre las superficies de una planta, semilla o en el suelo. 
Lo que en un principio suena como una tarea sencilla, puede ser al final un poco complicado.  Piense, por ejemplo, en tratar de distribuir una taza de harina o de arena o de aceite de soya de manera homogénea en una hectárea en el campo.  Hacer esto sin un vehículo como el agua no funcionaría. Diluir la harina en agua podría producir grumos, diluir la arena en agua podría producir sedimentación en el tanque de aspersión y diluir el aceite en agua llevaría a la formación de dos fases diferentes ya que el aceite y el agua no se mezclan. Por lo tanto, una distribución homogénea de harina, arena o aceite en un campo, simplemente, no sería posible. Ciertamente, uno no asperjaría un campo con dichos elementos, pero en principio, la mayor parte de los ingredientes activos formulados se comportan dentro del tanque de aspersión, exactamente de la misma manera que los ejemplos anteriores: formando grumos, sedimentándose, o separándose en las boquillas.  

Foto 1. Izquierda: aceite no formulado flotando sobre el agua porque el aceite y el agua no se mezclan.  Derecha: el aceite formulado adquiere el aspecto de una emulsión en agua y puede ser asperjado de manera homogénea.

Muy pocos ingredientes activos se comportarían cómo el azúcar en una taza de té, lo que significa que se disolverían completamente y se podrían aplicar sin necesidad de formularlos, pero dichos productos tendrían otros problemas como el desempeño biológico, problemas en el almacenamiento o temas de seguridad. Por ejemplo, una formulación de buena calidad al final convierte en  “amigable” algo que de antemano se comportaba como un “enemigo”. 

¿Qué es exactamente un producto formulado para la protección de cultivos?
Una formulación es una mezcla de componentes que en conjunto hacen que un producto entregue un efecto final (controlar una enfermedad, plaga o maleza) en una forma que no lograría un solo componente. La formulación de un producto para la protección de cultivos es un “vehículo” para entregar un ingrediente activo a un cultivo u otro objetivo previsto, de manera eficiente, efectiva, estable y conveniente.  

¿Sólido o líquido? ¿Qué define los tipos de formulación? 
Existen muchos tipos diferentes de formulación.  Éstos pueden ser sólidos o líquidos.  Las formulaciones líquidas pueden ser en agua, aceite o en algún solvente de base orgánica.  Los tipos de formulaciones definen la forma física en que está presente el ingrediente activo dentro de la formulación y también dentro de su dilución en el agua. Cuando se trata del desarrollo de una nueva formulación, normalmente es el ingrediente activo el que define el tipo de formulación. Algunas propiedades físicas importantes de los ingredientes activos son su punto de fusión, solubilidad en agua o estabilidad química en un entorno acuoso o aceitoso. Otro criterio que decide acerca del tipo de formulación es definitivamente el desempeño del producto, ya que diferentes tipos de formulación del mismo ingrediente activo pueden hacer diferencia en cuanto a la eficacia. Otro criterio de selección muy importante para los tipos de formulación es la seguridad del operario, del medio ambiente, la seguridad para cultivo asperjado, los costos del producto, su vida útil, la dosis de aplicación por hectárea, las propiedades de aplicación y la limpieza del tanque, entre otras.  Al final, son los ingenieros químicos los que evalúan la factibilidad de las diferentes opciones de formulación para escoger la que mejores beneficios ofrezca y muestre equilibro entre sus componentes encajando la mayor cantidad de criterios posibles.

¿Cómo garantizar una excelente aspersión?
Las formulaciones desarrolladas para uso foliar están diseñadas para ser diluidas en agua antes de ser aplicadas.  Las formulaciones de Syngenta pueden tolerar aguas duras y aguas blandas, agua caliente y también agua fría. Las propiedades de dilución de las formulaciones en diferentes calidades de agua son evaluadas constantemente en el laboratorio dentro del proceso de desarrollo. Además, se evalúan también en la escala en que las va a utilizar el cliente.  Se llevan a cabo pruebas rutinarias de aspersión bajo condiciones realistas con equipos de aspersión reales para cada producto antes de lanzarlo al mercado con el fin de asegurar que el producto sea adecuado para su uso y que el floricultor no tenga problemas cuando lo esté utilizando. Se monitorea la uniformidad del líquido de aspersión durante la aplicación y también qué tan fácil resulta posteriormente la limpieza del tanque, todo lo cual se valora siguiendo un proceso estandarizado. Un elemento esencial antes de aplicar un producto es la inspección cuidadosa de la succión y el filtro de la boquilla, y por supuesto, las diferentes boquillas de aspersión.

¿Cómo optimizar el desempeño biológico de los productos? 
No es suficiente simplemente poder diluir un producto en el tanque de aspersión sin ocasionar problemas o poder aplicarlo en las hojas sin que se tapen las boquillas para hacer que un producto sea eficaz.  Las formulaciones para uso foliar tienen que ser optimizadas de tal manera que hagan que las gotas se mantengan en la superficie de la hoja con el impacto adecuado en la hoja objetivo. Esto no sucede automáticamente porque las superficies de las hojas están cubiertas por una capa de cera que está diseñada para repeler agua. Este efecto de repelencia aplica también para las gotas de aspersión porque no son nada distinto que “pequeñas gotas de lluvia”.  Estas gotas son el vehículo para transportar el ingrediente activo a su destino final.  Especialmente el hecho de que el tamaño de la gota tiende a aumentarse para evitar temas de desvío que, a un volumen constante de aspersión, conducen a un número reducido de gotas de aspersión y que al mismo tiempo significa que se aumenta la energía cinética que entregan las gotas más grandes a la hoja, con el riesgo de que reboten y caigan del objetivo. Esto significa que dependiendo de la superficie del cultivo y de su etapa de crecimiento, las formulaciones tienen que contener componentes que hagan que las gotas de aspersión se adhieran a la hoja para que el ingrediente activo llegue de manera eficiente a la planta y no se pierda en el suelo.   
Adicionalmente a hacer que las gotas se adhieran a la hoja objetivo, la gota de aspersión tiene que entrar en contacto físico con la superficie de la hoja como tal.  Esto no siempre sucede ya que los cristales de cera en la superficie pueden evitar que las gotas de aspersión cubran la mayor cantidad de superficie de la hoja, cosa que podría suceder dependiendo del modo de acción del ingrediente activo y su desempeño biológico. La capa de cera no solamente puede repeler las gotas de aspersión o evitar la dispersión de las gotas, sino evitar la absorción foliar de los ingredientes activos de productos sistémicos.  
  
Foto 2. Retención y aspersión de la gota al igual que absorción de la hoja de los ingredientes activos que es crítico para un desempeño óptimo.  Las formulaciones sofisticadas son paquetes de varios componentes que garantizan esto.

Sin componentes en una formulación que reduzcan las propiedades de barrera de la capa cerosa de la planta, simplemente no habría suficiente absorción de la hoja y el producto no sería eficaz.  Dichos componentes, que son parte de una formulación sofisticada, se llaman “adyuvantes”; ya que el término se deriva de la palabra adjuvare (latín) que significa “ayudar”.  Los adyuvantes ayudan a la adhesión y la aspersión de las gotas a la hoja objetivo o a la absorción de un ingrediente activo y son un elemento importante para una formulación optimizada, de modo que el ingrediente activo se convierte en un producto eficaz y conveniente para el uso del floricultor. No hay que olvidar que “¡cada gota cuenta!”.
Syngenta cuenta con centros de investigación para el desarrollo de formulaciones en Suiza, Estados Unidos y el Reino Unido y un equipo de profesionales en búsqueda de soluciones especializadas para los cultivos de ornamentales. Fruto de este trabajo continuo, la floricultura colombiana cuenta hoy con productos como Sunjet® y Solvit® para el control de Mildeo polvoso, Plentrix® para control de Mildeo velloso y Hicure® como bioestimulante  vegetal. Soluciones pensadas para un mercado exigente como la producción de flores. 
“El todo es mayor que la suma de sus partes” - (Aristóteles)