Ученые создали водную наноформулу, которая помогает пестицидам удерживаться на листьях

Исследователи из Университета Ватерлоо в Канаде разработали водную наноструктурированную формулу для распыления пестицидов, которая значительно улучшает удержание капель на поверхности растений и снижает потери химикатов при обработке сельскохозяйственных культур.

Разработка основана на использовании нанокристаллов целлюлозы (cellulose nanocrystals, CNCs) — частиц растительного происхождения, модифицированных для стабилизации капель пестицидов без применения органических растворителей и традиционных химических добавок.

Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Colloid and Interface Science в статье «Самоорганизация нанокристаллов целлюлозы для подавления брызг и повышения эффективности доставки пестицидов на гидрофобные поверхности».

Авторы отмечают, что одна из ключевых проблем современной агрохимии заключается в низкой эффективности доставки пестицидов. При стандартном распылении значительная часть вещества отскакивает от листьев, разлетается ветром, смывается дождем и попадает в почву и водоемы.

Особенно сложно удерживать капли на гидрофобных поверхностях листьев, характерных для многих сельскохозяйственных культур.

Новая формула, разработанная в Университете Ватерлоо, позволяет изменить поведение капель при контакте с листьями. Вместо разбрызгивания или стекания капля сохраняет целостность и распластывается по поверхности в виде тонкой пленки, обеспечивая более плотное сцепление с листом.

Профессор химической инженерии Университета Ватерлоо Майкл Там заявил, что в новой системе пестициды диспергируются непосредственно в воде, без использования растворителей.

— Мы распыляем воду, а не растворитель, что хорошо соответствует целям устойчивого сельского хозяйства, — отметил исследователь.

По данным авторов работы, эффективность технологии была подтверждена с помощью высокоскоростной съемки, позволившей зафиксировать подавление разбрызгивания капель при ударе о поверхность листьев.

В основе разработки лежат углеродно-нейтральные нанокристаллы целлюлозы, полученные из воды, пестицидов, а также неорганических и металлических наночастиц. Исследователи модифицировали поверхность частиц таким образом, чтобы они формировали устойчивую наноструктуру вокруг капли.

Одним из ключевых преимуществ технологии ученые называют устойчивость системы к внешним условиям. Формула сохраняет эффективность даже при снижении поверхностного натяжения под воздействием дождя и ветра, что отличает её от ряда существующих решений.

Первые полевые испытания проводились на капустных посадках совместно с промышленным партнером в Сингапуре. По данным исследователей, новая система обеспечила более эффективную защиту растений при меньшем объеме используемых пестицидов по сравнению с традиционными способами обработки.

Авторы считают, что технология может одновременно повысить эффективность сельского хозяйства и сократить экологические риски, связанные с попаданием агрохимикатов в окружающую среду.

Сейчас команда Университета Ватерлоо ищет промышленных партнеров для масштабирования и коммерциализации разработки.