Industriële fabricage
Industrieel internet der dingen | Industriële materialen | Onderhoud en reparatie van apparatuur | Industriële programmering |
home  MfgRobots >> Industriële fabricage >  >> Manufacturing Technology >> Productieproces

Pesticide

Achtergrond

Het woord "pesticide" is een brede term die verwijst naar elk apparaat, elke methode of chemische stof die planten of dieren doodt die strijden om de voedselvoorziening van de mensheid of die anderszins ongewenst zijn. Pesticiden omvatten insecticiden, fungiciden, herbiciden, nematociden (gebruikt om nematoden, langwerpige cilindrische wormen te doden) en rodenticiden. Van deze verschillende pesticiden hebben insecticiden een langere en meer opmerkelijke geschiedenis, misschien omdat het aantal insecten met het label "plaag" veel groter is dan het aantal van alle andere "plagen" van planten en dieren samen. Daarom richt dit artikel zich op het gebruik van landbouwinsecticiden.

Sinds ze begonnen met het verbouwen van gewassen (rond 7000 B.C. ) zo niet eerder, hebben mensen methoden bedacht om te voorkomen dat insecten kostbare gewassen eten of anderszins vernietigen. Sommige culturen vertrouwden op het planten tijdens bepaalde fasen van de maan. Andere vroege landbouwpraktijken die indirect de insectenpopulaties laag hielden, waren roterende gewassen; het planten van kleine, gevarieerde gewassen; en het selecteren van natuurlijk resistente planten. Mensen plukten met de hand insecten van planten en maakten lawaai om sprinkhanen af ​​te weren. Al vroeg werden chemicaliën gebruikt. De geplette bloembladen van de pyrethrum (een soort chrysant), zwavel en arseen werden respectievelijk gebruikt in het Midden-Oosten, Rome en China. De Chinezen gebruikten ook natuurlijke vijanden zoals mieren om ongewenste insecten te eten.

Alle pogingen tot ongediertebestrijding waren min of meer individuele aangelegenheden tot de jaren 1840, toen een Noord-Amerikaanse schimmel genaamd echte meeldauw Groot-Brittannië binnengevallen en de epidemie werd bestreden met grootschalige toepassingen van zwavel. De coloradokever in het westen van de Verenigde Staten was het volgende doelwit:in 1877 hadden westerse kolonisten geleerd hun aardappeloogst te beschermen door in water onoplosbare chemicaliën zoals parijsgroen te gebruiken. Andere pesticiden zoals derria, quassia en teerolie volgden, maar de negentiende-eeuwse pesticiden waren zwak. Ze moesten worden aangevuld door natuurlijke vijanden te introduceren of, in sommige gevallen, door bedreigde planten te enten op resistente onderstammen.

In de Tweede Wereldoorlog waren er nog maar ongeveer 30 pesticiden. Onderzoek tijdens de oorlog leverde DDT op (dichloor-difenyl-trichloor-ethaan), dat in 1874 was gesynthetiseerd maar pas in 1942 als insecticide werd erkend. Andere sterke pesticiden volgden snel, zoals chloordaan in 1945 en endrin in 1951. Gif gasonderzoek in Duitsland leverde de organofosforverbindingen op, waarvan parathion de bekendste is. Deze nieuwe pesticiden waren erg sterk. Nader onderzoek leverde honderden organofosforverbindingen op, met als meest opvallende malathion, dat recentelijk in Californië werd gebruikt tegen de meeldauw.

Tot de jaren 1800, toen mensen persoonlijke tuinen begonnen te besproeien met vrij grote machines, werden pesticiden over het algemeen met de hand aangebracht. Vliegtuigen werden pas in de jaren twintig gebruikt en langzame, goed gecontroleerde vluchten op laag niveau werden pas in de jaren vijftig geïmplementeerd. Bij het eerste sproeien van synthetische pesticiden vanuit de lucht werden grote hoeveelheden inerte materialen gebruikt, 4000 liter per hectare (een hectare is gelijk aan 2,47 acres). Deze hoeveelheid werd snel teruggebracht tot 100 tot 200 liter/hectare, en in de jaren zeventig was de hoeveelheid (in sommige gevallen) teruggebracht tot 0,3 liter per hectare van het ingrediënt zelf (bijvoorbeeld malathion) dat rechtstreeks op de velden werd aangebracht.

Bij de productie van pesticiden wordt een actief ingrediënt eerst gesynthetiseerd in een chemische fabriek. Vervolgens mengt een samensteller de werkzame stof met een drager (voor vloeibare pesticiden of met inerte poeders of droge meststoffen (voor stofbestrijdingsmiddelen, dan flessen of verpakkingen). Vloeibare pesticiden worden verpakt in vaten van 200 liter voor grootschalige operaties of 20- literkannen voor kleinschalige operaties, terwijl droge formuleringen kunnen worden verpakt in plastic of plastic beklede zakken van 5 tot 10 kilogram.

Tegenwoordig worden ongeveer 900 actieve chemische bestrijdingsmiddelen gebruikt om 40.000 commerciële preparaten te vervaardigen. De Environmental Protection Agency (EPA) schat dat het gebruik van pesticiden tussen 1960 en 1980 is verdubbeld. Momenteel wordt er in de Verenigde Staten meer dan 372 miljoen kilogram per jaar gebruikt, en wereldwijd meer dan 1,8 miljard kilogram.

Grondstoffen

Een bestrijdingsmiddel bestaat uit een actief ingrediënt gekoppeld aan inerte ingrediënten. Het actieve ingrediënt doodt het ongedierte, terwijl de inerte ingrediënten het sproeien en coaten van de doelplant vergemakkelijken; ze kunnen ook bijdragen aan andere voordelen die niet alleen door het actieve ingrediënt worden verleend.

Actieve ingrediënten werden ooit gedestilleerd uit natuurlijke stoffen; nu worden ze grotendeels in een laboratorium gesynthetiseerd. Bijna alle zijn koolwaterstoffen afgeleid van aardolie. De meeste pesticiden bevatten andere elementen, waarvan het type en aantal afhankelijk zijn van het gewenste pesticide. Chloor, zuurstof, zwavel, fosfor, stikstof en broom komen het meest voor. Inerte ingrediënten kunnen veel stoffen zijn, afhankelijk van het soort bestrijdingsmiddel. Vloeibare pesticiden hebben van oudsher kerosine of een ander petroleumdestillaat als drager gebruikt, hoewel water onlangs kerosine is gaan vervangen. Emulgatoren (zoals zeep) worden ook toegevoegd om het actieve ingrediënt gelijkmatig door het oplosmiddel te verdelen. Een poeder- of stofbestrijdingsmiddel bevat meestal plantaardig materiaal zoals gemalen notendoppen of maïskolven, kleisoorten zoals diatomiet of attapulgiet, of mineralen in poedervorm zoals talk of calciumcarbonaat als basis. Om ervoor te zorgen dat het bestrijdingsmiddel beter hecht Na ontvangst van het pesiticide verdunnen boeren het met water voordat ze het aanbrengen. Toepassing kan bestaan ​​uit het afstoffen van gewassen met kleine vliegtuigen of het gebruik van sproeiers of tractoren. Kleine boeren kunnen zelfs handspuiten gebruiken. aan de plant of grond kan een materiaal zoals maizena of meel worden toegevoegd.

Het fabricageproces

Het vervaardigen van een bestrijdingsmiddel omvat minimaal drie afzonderlijke activiteiten. Het actieve ingrediënt wordt eerst gesynthetiseerd in een chemische fabriek en vervolgens op dezelfde plaats geformuleerd of naar een formuleerder gestuurd, die de vloeibare of poedervorm bereidt. Het bestrijdingsmiddel wordt vervolgens naar de boer of een andere gecertificeerde applicateur gestuurd, die het verdunt voordat het op de velden wordt toegepast.

Synthese van het bestrijdingsmiddel

  • 1 Wanneer een nieuw bestrijdingsmiddel voor het eerst wordt ontwikkeld, wordt dit op kleine schaal in een laboratorium vervaardigd. Als de stof levensvatbaar blijkt, begint de productie in de fabriek. Batch- of continue productie verzekert een hoog volume, misschien wel 500 kilogram per cyclus. Het synthetiseren van een pesticide is een complexe chemische procedure waarvoor getrainde chemici en een groot, geavanceerd laboratorium nodig zijn. De basisprocedure omvat het veranderen van een organisch molecuul om een ​​pesticide te vormen. Dit kan een aantal specifieke reagentia en katalysatoren zijn en moet vaak plaatsvinden in een gecontroleerd klimaat (bijvoorbeeld binnen een bepaald temperatuurbereik). Eenmaal gesynthetiseerd, wordt het actieve ingrediënt verpakt en naar een samensteller gestuurd. Vloeibare insecticiden kunnen worden vervoerd in tankwagens of vaten van 200 liter. Het transport van het actieve ingrediënt volgt alle voorschriften voor het transport van gevaarlijke stoffen.

Het bestrijdingsmiddel formuleren

  • 2 Een samensteller neemt het actieve ingrediënt aan, meet de juiste hoeveelheid af, mengt het met een drager als het een vloeibaar bestrijdingsmiddel moet zijn of met inerte poeders of droge meststoffen als het een stofbestrijdingsmiddel moet zijn, en vervolgens in flessen of verpakkingen . Vloeibare bestrijdingsmiddelen worden verpakt in vaten van 200 liter als een grote boer de verwachte klant is of kannen van 20 liter voor kleinschalige operaties. Droge formuleringen kunnen worden verpakt in plastic of plastic beklede zakken van 5 tot 10 kilogram. Een geëmulgeerde formulering wordt meestal geconcentreerd om het transport te vergemakkelijken (het actieve ingrediënt maakt meestal 50 procent van het geëmulgeerde concentraat uit), maar gegranuleerde en droge pesticiden zijn klaar voor gebruik.

Het pesticide verdunnen

  • 3 Het bestrijdingsmiddel kan korte tijd worden opgeslagen voordat het wordt aangevraagd. Wanneer het klaar is voor transport, wordt de geschatte benodigde hoeveelheid naar de boer gestuurd, die het geëmulgeerde concentraat verdunt om de gewenste hoeveelheid pesticide te creëren. In de meeste gevallen bestaat het eindproduct uit slechts 0,5 tot 1 procent van het oorspronkelijke actieve ingrediënt. Het bestrijdingsmiddel is nu klaar om te worden toegepast.

Het bestrijdingsmiddel toepassen

  • 4 Er zijn verschillende manieren om een ​​bestrijdingsmiddel toe te passen. De methode waarmee Amerikanen het meest vertrouwd zijn, is het afstoffen van gewassen, hoewel het gebruik ervan over het algemeen beperkt is tot grote, vlakke gebieden. Een vliegtuig geladen met tanks van 2000 liter (of groter) vliegt over een veld en spuit het pesticide uit de bomen. Booms zijn lange, horizontale staven waaruit meerdere sproeiers naar beneden spuiten. Een andere methode is om de tanks en bomen aan een tractor te bevestigen en dichter bij de grond te spuiten. Voor kleine boeren is de meest economische manier van spuiten het gebruik van een of meer arbeiders met handspuiten die aan kleine tanks zijn bevestigd. Een handpomp kan op de schouder worden gedragen; de tankinhoud is slechts ongeveer 3 tot 12 liter. Er worden ook kleine tanks met een inhoud van ongeveer 200 liter gebruikt. De bestrijdingsmiddelen worden aangebracht met een handpistool. Een ruwe schatting van de toegepaste hoeveelheid is 150 tot 300 liter per hectare.

Kwaliteitscontrole

Pesticiden zijn van nature giftige stoffen; daarom is er veel aandacht voor veiligheid. De wetten met betrekking tot de veiligheid van pesticiden zijn zeer streng en zullen in de toekomst nog strenger worden. Naast wettelijke beperkingen zijn pesticiden, net als elk ander vervaardigd product, ook onderworpen aan strenge kwaliteitscontrolenormen.

De meeste grote pesticidenfabrikanten hebben hoogontwikkelde kwaliteitscontrolelaboratoria die elk pesticide testen op potentie, emulgering, dichtheid, kleur, pH, deeltjesgrootte (indien stof) en suspensie (indien vloeistof). Als het bedrijf meer dan één bestrijdingsmiddel maakt, moet ook de identiteit van het product worden geverifieerd. Een bestrijdingsmiddel moet stabiel, gemakkelijk toe te passen en gemakkelijk op te slaan zijn. Houdbaarheid moet langer zijn dan een jaar. Bij versnelde tests wordt het bestrijdingsmiddel korte tijd aan hoge temperaturen blootgesteld en vervolgens op effectiviteit gecontroleerd. Een typisch bestrijdingsmiddel is 95 procent zuiver. Etiketten moeten goed leesbaar zijn en aan alle voorschriften voldoen. De fabrikant houdt dossiers bij voor elke grondstof, werkzame stof, formulering en verpakt artikel, en monsters worden drie jaar bewaard.

De huidige pesticiden zijn, mits correct gebruikt, zeer veilig. Boeren die hun eigen pesticiden gebruiken, moeten worden opgeleid door de Amerikaanse Agricultural Extension Service en gecertificeerd door het ministerie van landbouw voordat ze pesticiden kunnen kopen. Commerciële applicateurs moeten ook een opleiding volgen en slagen voor een schriftelijke test.

Bij het voorbereiden van een formulering voor toepassing, wat in de meeste gevallen betekent dat deze moet worden verdund, moet de applicator beschermende kleding dragen zoals aangegeven op het etiket. Vaak omvat deze beschermende kleding een schort of overall, een breedgerande hoed, een shirt met lange mouwen, lange sokken, ongevoerde neopreen of rubberen handschoenen, een lange broek en ongevoerde neopreen of rubberen laarzen die over schoenen worden gedragen. Voor sommige pesticiden moeten applicators ook een veiligheidsbril en/of een gasmasker dragen.

Als extra voorzorgsmaatregel wordt de applicatieapparatuur voor elk gebruik gekalibreerd. Om een ​​veldspuit te kalibreren meet de applicator een afstand in het veld en besproeit deze vervolgens met een neutrale stof zoals water. De hoeveelheid water die wordt gebruikt, wordt vervolgens gecontroleerd om te zien of deze geschikt is. Alle apparatuur wordt ook gecontroleerd om te zien of er gelijkmatig wordt gespoten en versleten apparatuur wordt onmiddellijk vervangen.

Bijproducten/afval

Toen ze werden geïntroduceerd, werden pesticiden gezien als een prachtige technologie die de gewasopbrengsten zou verhogen en door insecten overgedragen ziekten zou verminderen. Het eerste teken dat dit een hoopvolle mythe was, was de ontdekking in de jaren vijftig dat het pesticidenvolume moet worden vergroot om hetzelfde effect te hebben als het ooit had. Met de publicatie van Silent Spring door Rachel Carson in 1962 groeide het bewustzijn van het gevaar van onbeperkt gebruik van pesticiden.

Pesticiden doden het ongedierte waar ze het meest op mikken, maar vaak doden ze ook de natuurlijke vijanden van het ongedierte, waardoor het probleem verergert. In sommige gevallen zorgt het uitroeien van een plaag ervoor dat een andere plaag zijn plaats inneemt. Na een periode van pesticidengebruik worden de insecten resistent tegen het pesticide en moeten sterkere of meer pesticiden worden gebruikt om de populatie onder controle te houden. Er zijn aanwijzingen dat pesticiden worden misbruikt, dat hun effect in sommige gevallen verwaarloosbaar is en dat verwerkers niet op de hoogte zijn van het juiste gebruik van pesticiden. Gekoppeld aan deze zorgen is de zorg over het besproeien van woongebieden en besmet voedsel.

DDT is het meest bekende geval van een bestrijdingsmiddel dat ver van de boerderij schade aanrichtte. Bij roofvogels zijn hoge niveaus van DDT gevonden, waardoor ze in gevaar worden gebracht vanwege het effect dat het heeft op hun eieren. DDT wordt geconcentreerder naarmate het hoger in de voedselketen komt, en veel mensen hebben hun bezorgdheid geuit over de mogelijke aanwezigheid ervan bij mensen. In 1972 kondigde de Environmental Protection Agency (EPA) een verbod aan op bijna alle toepassingen van DDT.

Enkele tientallen andere pesticiden zijn ook verboden, of het gebruik ervan is door de EPA beperkt. Ironisch genoeg worden deze pesticiden nog steeds geëxporteerd om ontwikkelingslanden te helpen, waar naar schatting drie miljoen acute gevallen van pesticidevergiftiging per jaar voorkomen, samen met 20.000 doden die rechtstreeks verband houden met het misbruik van pesticiden. Omdat veel van deze landen producten naar de Verenigde Staten exporteren, is de kans op Amerikaanse besmetting groot.

Integrated Pest Management (IPM) is in de jaren zestig begonnen als reactie op het pesticidendilemma. Het idee achter IPM was om een ​​verscheidenheid aan insectenbestrijdingsmiddelen te gebruiken in plaats van alleen te vertrouwen op chemische insecticiden. De methoden omvatten het introduceren van natuurlijke roofdieren, parasieten en bacteriële, virale en schimmelinsecticiden op de velden. Werknemers kunnen de insecten eenvoudig opzuigen of bepaalde planten introduceren om ongedierte af te weren dat een bepaald gewas aanvalt. Boeren kunnen op het meest effectieve moment ploegen, hun gewasresten onderploegen of de oogst strippen. Ze kunnen ongediertebestendige planten planten. Seksuele lokmiddelen kunnen plagen wegtrekken van gewassen. Gesteriliseerde mannetjes kunnen in het veld worden losgelaten. Insecten kunnen zo worden gemanipuleerd dat ze jong blijven en zich nooit voortplanten, te snel vervellen en daarom snel sterven, of te verward raken om gewasvoedsel te vinden. Andere mogelijkheden worden momenteel getest. Het is mogelijk dat in de toekomst het gebruik van pesticiden zal afnemen, aangezien onderzoek leidt tot manieren om plagen te bestrijden met meer kennis en planning en minder afhankelijk van chemische interventie.


Productieproces

  1. Spark
  2. Titanium
  3. Biokeramiek
  4. Castanets
  5. Kraan
  6. Lijm
  7. Zandloper
  8. Thread
  9. Acetyleen
  10. Asbest
  11. Tin