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DEFINIÇÃO DE UM COEFICIENTE DE EFICÁCIA PARA
ESTUDO DE TENSAO SUPERFICIAL COM SURFATANTES
SILICONADOS E NÃO SILICONADOS
MONTÓRIO, G. A.1; VELINI2, E.D.; MONTÓRIO3, T.
RESUMO: o presente trabalho teve como objetivo definir um
coeficiente de eficácia para estudo de tensão superficial em gotas de
solução elaboradas com diferentes concentrações de surfatantes. Para
analisar a tensão fez-se pesagens das gotas formadas na extremidade de
uma bureta, com os seguintes tratamentos combinados de forma fatorial
(5x12) 5 surfatantes (Break Thru, Haiten, Herbitensil, Silwet L-77 e
Will Fix) e 12 concentrações (0; 0,001; 0,0025; 0,005; 0,01; 0,025; 0,05;
0,1; 0,25; 0,5%; 1 e 2%) num total de 60 tratamentos. A analise estatística
dos dados foi realizada com auxilio do programa SAS (Statistical Analysis
System) e para analise de regressão, adotou-se o modelo de Mitscherlich
ajustado e modificado para os dados obtidos. Observou-se que os
organosiliconados Break Thru e Silwet reduziram significativamente a
tensão superficial (19,87 e 19,08 mN/m) e apresentaram os mais elevados
coeficientes de eficácia (169,81 e 143,43). Will Fix apesar de ter apresentado
baixo coeficiente de eficácia (1,52), reduziu significativamente a tensão
superficial (24,71 mN/m) porem numa concentração elevada próxima a
2%. O surfatante Herbitensil apresentou o coeficiente de eficácia igual a
21,38 e tensão superficial de 63,74 mN/m. Já o surfatante Haiten
apresentou valores correspondentes de 21,38 e 27,94 mN/m;
respectivamente evidenciando dessa forma ser inferior em relação ao
espalhante adesionante Herbitensil.
PALAVRAS-CHAVE: surfatante, tensão superficial, coeficiente de
eficácia.
ABSTRACT: the present work had as objective to define a coefficient
of effectiveness for study of surface tension in solution drops elaborated
with different surfactants concentrations. To analyze the tension he/she
made himself weighty of the drops formed in the extremity of a burette,
with the following combined treatments of form factorial (5x12) 5
surfactants (Break Thru, Haiten, Herbitensil, Silwet L-77 and Will Fix)
1
Prof. Dr. Plantas Daninhas / Escola Superior de Agronomia de Paraguaçu Paulista
– ESAPP, CEP 19 700-000 e.mail. [email protected]
2
Prof. Dr. Faculdade de Ciências Agrárias / UNESP – Botucatu-SP, CEP 18603-970
3
Aluno de Graduação do curso de Agronomia da ESAPP, Paraguaçu Paulista-SP
CEP 19 700-000
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and 12 concentrations (0; 0,001; 0,0025; 0,005; 0,01; 0,025; 0,05; 0,1;
0,25; 0,5%; 1 and 2%) in a total of 60 treatments. Analyze it statistics of
the data it was accomplished with I aid of the SAS program (Statistical
Analysis System) and for it analyzes of regression, the model of adjusted
Mitscherlich was adopted and modified for the obtained data. It was
observed that the organosilicon Break Thru and Silwet reduced the
surface tension significantly (19,87 and 19,08 mN/m) and they presented
the highest coefficients of effectiveness (169,81 and 143,43). Will Fix in
spite of having presented low coefficient of effectiveness (1,52), it reduced
the surface tension significantly (24,71 mN/m) they put in a close high
concentration at 2%. The surfactant Herbitensil presented the coefficient
of effectiveness the same to 21,38 and surface tension of 63,74 mN/m.
Already the surfactant Haiten presented values corresponding of 21,38
and 27,94 mN/m; respectively evidencing in that way to be inferior in
relation to the Herbitensil.
KEY WORDS: surfactants, surface tension, and efficacy coefficients.
INTRODUÇÃO
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A água é um dissolvente universal para moléculas polarizadas
e o veículo mais importante para diluir formulações de defensivos
agrícolas aplicados através de pulverizações. Entretanto ela apresenta
baixa capacidade de retenção quando aplicada sobre alvos com
superfície cerosas e hidrofóbicas (STEVENS et al., 1993). Herbicidas
aplicados na superfície foliar devem penetrar a cutícula e o
plasmalema antes de atingir o citoplasma e ser posteriormente
carreado para seu sítio de ação JUNIPER & JEFREE (1983) e
HOLOWAY (1993).
A natureza hidrofóbica da cutícula age como barreira entre a
folha e o ambiente, prevenindo a perda excessiva de água pela
transpiração celular e protegendo a célula contra estresse biótico e
abiótico. Variação na composição química, características
morfológicas e estruturais da cera epicuticular entre espécies de
plantas daninhas, associado às condições ambientais, são fatores
determinantes da seletividade e eficácia de alguns herbicidas de
translocação simplástica (BACHER & CHAMEL, 1990; NEWSOM
et al., 1993).
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O controle eficiente de plantas daninhas por herbicidas
aplicados na folhagem é dependente de sua translocação nas plantas.
A velocidade de absorção e translocação é determinada por inúmeros
fatores. Em alguns casos, o período com chuva após a aplicação do
herbicida pós-emergente pode comprometer a eficácia do produto.
Também a eficiência de herbicidas pós-emergentes pode ser
influenciada por diversos fatores: espécies e tamanho de plantas
daninhas, condições ambientais, momento da aplicação, taxa de
aplicação, interação com outros herbicidas e uso de adjuvantes
(BRIDGES, 1989; YORK et al., 1990). Adjuvantes são então
acrescentados a calda de pulverização com o objetivo de melhorar a
eficiência das pulverizações foliares de herbicidas sistêmicos, reduzir
o impacto das interferências ambientais e permitir maior penetração
cuticular devido a propriedade de alguns deles alterar a
permeabilidade das membranas (STOUGAARD, 1997), facilitar o
molhamento em superfícies hidrorepelentes e facilitar o contato da
calda com a cutícula em superfície pilosas que tendem a manter as
gotas suspensas (KISSMANN, 1996).
Tipicamente, surfatantes reduzem a tensão superficial do
líquido de pulverização, diminuindo a ângulo de contato (que depende
da cerosidade da superfície e tensão superficial do líquido) das gotas
isoladas sobre a superfície foliar, fazendo com que elas deixem de ser
esféricas (SING & MACK, 1993; McWORTHER & OUZTS,
1994). O acréscimo de surfatantes nas caldas aquosas de pulverização
contribui para a formação de filmes líquidos sobre as superfícies
foliares graças ao processo de coalescência das gotas.
Diante do exposta, já faz parte das recomendações de herbicidas
quando aplicada na modalidade pós-emergência, acrescentar
surfatantes à calda de pulverização para usufruir os benefícios citados
anteriormente, corroborando para a maior eficiência do produto.
O maior agravante é a falta de metodologia que permite avaliar
qual o nível de eficiência para cada surfatante. Observa-se poucos
métodos experimentais utilizados em laboratório para se estimar as
mínimas tensões superficiais de gotas de pulverização desses
surfatantes (MENDONÇA, 1999). Da mesma forma são escassos
os estudos sobre surfatantes disponíveis no Brasil, principalmente
quando utilizados isoladamente, ou seja, sem misturas com herbicidas.
Nesse aspecto, devem ser ressaltadas as pesquisas de MATUO et al.
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(1989), DURIGAN (1993), VELINI et al. (1995), MENDONÇA
et al. (1999) e COSTA (1997) e VELINI et al. (2000).
Esse trabalho teve como objetivo, identificar um coeficiente
de eficácia para avaliar a tensão superficial em surfatantes de uso
agrícola.
MATERIAL
E
MÉTODOS
As avaliações da tensão superficial foram realizadas no
Laboratório de Nutrição da Escola Superior de Agronomia de
Paraguaçu Paulista – ESAPP, em Paraguaçu Paulista-SP. Os
tratamentos foram constituídos de 5 produtos surfatantes
comercializados no mercado brasileiro e nas seguintes concentrações:
2%; 1%; 0,5%; 0,25%; 0,1%; 0,05%; 0,025%; 0,01%; 0,005%;
0,0025%; 0,001 e 0% (água destilada).
QUADRO 1 - Caracterização dos surfatantes utilizados no ensaio, Paraguaçu
Paulista / SP, 2000
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Utilizou-se uma balança de precisão em gramas com quatro
casas decimais, óleo de soja, copos de Becker, balões volumétricos
(100 mL e 50 mL) e bureta de 50mL. A escolha das concentrações dos
espalhantes foi feita a partir de recomendações dos fabricantes e dos
resultados obtidos por VELINI et al. (1993).
Posteriormente estimou-se à tensão superficial dos tratamentos
quantificando-se o peso das gotas formadas na extremidade da bureta
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em balança de precisão em gramas com quatro casas decimais, num
tempo médio aproximado de 30 segundos. Inicialmente utilizou-se
uma bureta calibrada com peso da água destilada. Para evitar perdas
por evaporação usou-se uma camada de óleo em um Becker de 25
mL colocados sobre a balança. Foram utilizadas 15 repetições. O
capilar responsável pela formação da tensão superficial das gotas foi
constituído pela extremidade da bureta, a qual para todos os
tratamentos encontrava-se a uma altura de 5 cm acima da superfície
do óleo, padronizando assim a interferência no caminhamento das
gotas para todos os tratamentos durante o percurso de queda.
A calibração da bureta sempre foi acompanhada do tempo total
de formação até a queda da gota na ponta da mesma, com auxílio de
um cronômetro. Alem disso, à regulagem através de abertura e
fechamento da torneira da bureta foram acompanhadas da altura da
coluna de líquido, a qual foi mantida em 50 mL na escala de
graduação. Os dados de peso das gotas foram convertidos para tensão
superficial, considerando uma média do peso de gotas da água
destilada como 0,0762 N/m (Newtons/metros), conforme
metodologia desenvolvida por COSTA et al. (1997) e MENDONÇA
et al.(1999).
A análise estatística dos dados foi realizada com auxílio do
programa SAS e para análise de regressão dos mesmos, adotou-se o
modelo representado pela equação de Mitscherlich. Para que o
modelo de Mitscherlich se ajustasse aos dados obtidos, houve a
necessidade de modifica-lo. Os modelos empregados encontram-se
representados na FIGURA 1.
Tensão superficial (N/m)
0,08
A = 0.0726 - a
0,07
0,06
0,05
0,04
a= Tensão superficial mínima
Dados originais
Dados modificados (Y = 0.0726 - Tensão)
0,03
Dados hipotéticos (Y = 0.0726 - Tensão)
0,02
0,01
B
0
-0,01
-1,5
-1
-0,5
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
Concentrações do espalhante (%)
FIGURA 1: Caracterização do modelo utilizado nas analises de
regressão.
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Modelo original: Y = A. [1-10-C. (X + B ) ]; Modelo utilizado: Y
= Tágua – A. [1-10-C.(X + B)]; Onde: Y = Tensão superficial, em mN/m;
A = Assíntota horizontal máxima alcançada no modelo original; C
= concavidade da curva; B = Ponto de interceptação do eixo das
abscissas; T água = 72,6 mN/m; X = Concentração do surfatante em
porcentagem; T água – A = Assíntota horizontal mínima alcançada no
modelo utilizado.
RESULTADOS
E DISCUSSÃO
Todos os parâmetros dessa equação têm seu significado prático;
a expressão “Tágua - A” corresponde a mínima tensão que pode ser
obtida com a utilização dos surfatantes em análise. O parâmetro “C”
representa o nível de eficiência do surfatante e o parâmetro “B” é
utilizado quando se trabalha com herbicidas; o mesmo indica quanto
do espalhante adesivo tem que ser colocado para que se obtenha a
mesma redução da tensão, condicionado pela adição do herbicida na
concentração considerada. Neste estudo como não se utilizou
misturas com herbicidas, estabeleceu-se como “zero” o valor deste
parâmetro. Da mesma forma, a variável “X” correspondeu a
concentração de cada surfatante utilizado nesse estudo e “Y”
correspondeu a tensão superficial estimada, expressa em mili
Newton/metro (mN/m). O trabalho apresentou resultados
significativos e de boa qualidade com valores médios para o coeficiente
de determinação (R2) próximos a 0,99. Todos os valores de “F” foram
significativos ao nível de 1% de probabilidade. Também são
apresentados os coeficientes de eficácia (C) e as tensões mínimas
superficiais (mN/m) alcançadas para cada surfatante estudado
(QUADRO 2).
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QUADRO 2. Resultados das análises de variância e regressão entre
as tensões superficiais e as concentrações dos
surfatantes (%), utilizando o modelo de Mitscherlich
modificado. FCA/UNESP. Botucatu-SP, 2000.
** Significativo a 1% de probabilidade.
Observa-se que os surfatantes organo-siliconados Break Thru
e Silwet L-77 apresentaram coeficientes de eficáciaz iguais a 169,81 e
142,43, respectivamente. Quanto à tensão mínima alcançada, tais
espalhantes adesionantes apresentaram reduções de 19,87 e 19,08
mN/m (mili Newton / metro).
Os produtos não organo-siliconados Herbitensil, Haiten e
Will Fix apresentaram os seguintes coeficientes de eficácia: 63,74;
21,38 e 1,51; e as tensões mínimas correspondentes de: 29,66; 27,94
e 1,51 mN/m; respectivamente. Como se observa, Will Fix, a exceção
dos surfatantes organo-siliconados, foi quem apresentou a melhor
redução da tensão superficial, indicando ser um bom espalhante em
relação a esse aspecto. Entretanto quando se avalia seu coeficiente de
eficácia, verifica-se que seu valor é o mais baixo, certamente porque
as referidas reduções de tensão só foram atingidas a altas concentrações
(2%). Logo, seu custo beneficio desse ser levado em consideração.
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32
Quando se observa os demais produtos não organosiliconados, verifica-se que o surfatante Herbitensil foi o melhor
destensionador da água, sendo superior ao Haiten e Wil Fix. Esse
comportamento certamente ocorreu porque tal produto apresenta a
maior concentração de ingrediente ativo por unidade de litro, quando
comparado com os anteriores não siliconados e, portanto tende a
apresentar maior potencial para redução da tensão superficial.
COSTA (1997) e MENDONÇA et al. (1999) quando
trabalharam com o surfatante Silwet L-77 encontraram a mínima
tensão superficial próxima a 19,00 mN/m, de acordo com o resultado
obtido nesse estudo.
STEVENS & KIMBERLEY (1993) quando estudaram a
adesão de gotas de pulverização e a dinâmica da tensão superficial
comparando surfatante siliconados com os surfatantes convencionais,
observaram que todos os organo-siliconados testados apresentaram
tensão de equilíbrio com valores próximos a 20 mN/m a 0,05%
enquanto os espalhantes convencionais mostraram níveis de
equilíbrio próximos a 30,3 mN/m; com concentrações bem maiores
que a verificada nos siliconados.
Da mesma forma, BUICK et al. (1993) estudando os níveis de
tensão superficial em gotas de pulverização com Silwet L-77,
encontraram tensão superficial de equilíbrio variando de 19,5 a 22,9
mN/m em concentrações próximas a 0,05%. Ainda com relação aos
organosiliconados, SINGH (1993) observou o seguinte: os
surfatantes organo-siliconados estudados apresentaram concentração
micelar mínima de 22,5 mN/m em concentração que variavam de
0,1 a 0,125%. Quando estudou espalhantes convencionais
pertencentes ao grupo do alquilfenol etoxilado, verificou tensão de
equilíbrio próxima a 31,00 mN/m em concentrações nos mesmos
níveis aos observados pelos siliconados. STEVENS et al. (1993) em
pesquisa dessa mesma natureza, encontrou níveis de tensão para os
siliconados com valores próximos a 24 mN/m na concentração de
0,05% e valores maiores para os adjuvantes convencionais nas
concentrações variando de 0,2 a 0,3%.
Considerando as informações aqui apresentadas, o surfatante
ideal é aquele que apresenta elevado coeficiente de eficácia associado
a baixas tensões mínimas. Os surfatantes organo-siliconados
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combinam estas características ideais. Já para os não organosiliconados as melhores performances foram observadas em ordem
decrescente de eficácia para os seguintes produtos: Herbitensil
(63,74), Haiten (21,38) e Wil Fix (1,51).
CONCLUSÕES
Os surfatantes organo-siliconados Silwet L-77 e Break-Thru
foram os mais eficientes, dentre os testados para redução da tensão
superficial;
O surfatante não organo-siliconado Herbitensil foi mais
eficiente que os produtos Haiten e Wil Fix em reduzir a tensão
superficial;
O método laboratorial utilizado apresentou praticabilidade,
eficiência e precisão para determinação da tensão superficial de
surfatantes em meio aquoso.
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