Comprendre les tailles de gouttelettes et les volumes
Il existe différentes méthodes pour appliquer et répartir, de manière aussi homogène que possible, des biocides sur une surface donnée ou dans un volume déterminé. Suivant des normes internationales bien connues, ces méthodes d'application dépendent des volumes et des tailles de gouttelettes correspondantes émises.
Pour permettre une attaque réussie, tout animal nuisible requiert une taille de gouttelette optimale (ou une meilleure gamme de gouttelette). Cette taille de gouttelette doit renfermer la dose mortelle d'ingrédient actif. Plus l'insecte est grand, plus la gouttelette mortelle doit être grande. Selon G.A. Matthews 1 les recommandations suivantes sont applicables :
Si, pour éliminer avec succès un animal nuisible donné, il faut une taille de gouttelette donnée et une densité donnée de cette taille, le volume théorique peut être déterminé à partir de la figure ci-dessous, en utilisant le feuillage de coton comme zone cible de référence.
Choix de la formulation adéquate à appliquer
La nébulisation par impulsions permet avec des formulations de nébulisation à base d'huile pure - mais également à base d'eau - une multitude de traitements efficaces, en raison des diverses possibilités de formulations et du dosage des jets permettant différentes tailles de gouttelettes. Les formulations à base d'huile pure délivrent des tailles de gouttelettes (< 20μm) permettant d'attaquer avec succès les moustiques. Les formulations huile-eau produisent des tailles de gouttelettes allant jusqu'à 100μm et constituent une attaque efficace contre des insectes de plus grandes tailles (par exemple les sauterelles), ainsi qu'un contrôle efficace des maladies fongiques des récoltes. Des applications par nébulisation, pour des cibles se trouvant dans la terre, ne sont pas possibles.
A l'inverse d'un programme de protection des plantes, par pulvérisation à volume élevé (HV) avec approximativement 1000l eau/ha, un programme de nébulisation contre des moustiques adultes utilise seulement des volumes approximativement < 3l/ha. Pour diminuer le volume de 1000 l à seulement 3 litres, il faut diminuer simultanément la taille de gouttelette pour délivrer la densité originale de gouttelettes sur la cible. Un pulvérisateur HV produira des tailles de gouttelettes inférieures à 400 μm tandis qu'un atomiseur LV (low volume - faible volume) et ULV (ultra low volume – volume ultra faible) produira des gouttelettes < 150 μm et un nébuliseur thermique produira un aérosol avec des gouttelettes < 50 μm. Comparez: une particule de fumée d'une cigarette possède un diamètre de ~1 μm !
La réduction de la taille de gouttelette dans ces catégories entraîne un problème d'évaporation. Plus la taille de gouttelette produite à partir d'un volume d'aérosol donné est petite, plus la surface totale du même volume est grande et, par conséquent, plus le taux d'évaporation est important.
La volatilité de l'eau est influencée par l'humidité relative et la température ambiant mais également par le pesticide et par sa formulation, par les additifs et par les ingrédients inertes. L'usage à montré qu'il faut ajouter des suppléments à l'eau de façon à retarder avec succès l'évaporation de ces petites gouttelettes.
Autrefois, des formulations à base d'huile pure de qualité non volatile permettaient, comme porteur de nébulisation, de résoudre le problème, mais, de plus en plus, on a montré les avantages des formulations ULV et Brouillard à base d'eau et celles-ci sont en progrès.
Formulation de nébulisation à base d'huile
La formulation de nébulisation comprend le pesticide liquide et le porteur de nébulisation, qui est une huile minérale disponible localement (solvant hydrocarboné). Fréquemment utilisé : Le mazout (s'il n'y a pas de meilleur choix). Le pesticide doit être compatible avec l'huile pour permettre une solution ou une dispersion stable.
On évitera une suspension de poudre de pesticide dans l'huile car ce type de formulation a tendance à boucher le jet d'aspersion du moteur d'impulsion. Le principe de fonctionnement de ce type de nébuliseur est basé sur l'évaporation du liquide de nébulisation, se trouvant à l'intérieur du jet, et sur la condensation résultante dans l'air ambiant froid. Mais les particules en suspension ne peuvent pas être vaporisées.
La qualité d'huile utilisée fournit les caractéristiques des gouttelettes produites : volatile, peu ou pas volatile. La volatilité de la formulation influence la durée de vie de la taille de gouttelette. Dans de nombreux cas, des traitements intérieurs requièrent une faible durée de vie (volatilité plus élevée) de façon à éviter des résidus d'huile indésirables sur des surfaces sensibles. L'espace confiné d'un bâtiment empêchera la dérive et la perte d'aérosols de nébulisation et des gaz qui en découlent. La taille de gouttelette adéquate pour des traitements intérieurs est inférieure à 10μm.
Le kérosène inodore constitue un hydrocarbure typique utilisé pour une application intérieure. Certaines compagnies chimiques ou pétrolières fournissent des huiles de nébulisation procurant une meilleure solubilité du pesticide et un point d’inflammation plus élevé, de façon à réduire un risque possible d'incendie (par exemple les types Shellsol D-100 ou Sinarol de Shell Oil Company).
Les huiles contenant peu de composés aromatiques ou des huiles de nature paraffine ou aliphatique ainsi que les huiles végétales présentent un faible pouvoir de dissolution de pesticide. Dans de tels cas, l'incorporation d'un co-solvant à 5-10% non combustible (par exemple du chlorure de méthylène ou du 1.1 trichloroéthane) facilitera la dissolution du pesticide dans l'huile minérale préparée. L'ajout de chlorure de méthylène ou de trichloroéthane élève également le point d’inflammation du porteur de nébulisation et favorise le développement de tailles de gouttelettes plus petites et plus homogènes, ce qui entraîne une phase gazeuse efficace.
Les traitements extérieurs requièrent une formulation de nébulisation non volatile, de façon à conserver aussi longtemps que possible la taille de gouttelette produite et son contenu, et pour fournir une dispersion entraînant une couverture résiduelle sur des surfaces d'habitat, telles que les feuilles des plantes, où vivent des insectes et autres animaux nuisibles. Les huiles de carburant, fréquemment utilisées en raison de leur faible coût et de leur disponibilité, constituent uniquement un deuxième choix. Ces huiles sont relativement volatiles, très inflammables et très sensibles aux courants d'air thermiques ascendants, qui provoquent leur dissipation rapide entraînant une perte d'ingrédient actif sur la cible.
Idéalement une huile de nébulisation d'extérieur compatible avec les plantes doit présenter les données techniques suivantes :
- Résidu non sulfoné > 92%
- Contenu aromatique < 10%
- Evaporation < 20% dans le test Lallata, taux évapor. resp. < 1000 (éther=1)
- Point d’inflammation > 75°C
- Viscosité < 30cSt ou 4Engler à 20°C
- Poids moléculaire > 300
Remarque : point d’inflammation du mazout = 59°C ! point d’inflammation recommandé de l'OMS = > 62°C
Les compagnies pétrolières bien connues fournissent des huiles minérales de qualité adéquate, sous le nom commun d’huile minérale blanche (par exemple Risella-oil de Shell, WT 61 de BP, Exxsol D 100 d'Exxon), qui possèdent une nature soit paraffinique, soit naphténique, soit aliphatique.
En outre, ce que l'on appelle les huiles de pulvérisation agricoles (qui comportent un agent émulsifiant pour un ajout d'eau) constituent un bon choix pour des traitements de nébulisation, si la viscosité est faible (< 25 cSt).
La Codacide 3 constitue une huile végétale prête à l'emploi ; celle-ci est extraite du colza et est enregistrée au Royaume-Uni. Ce produit respectueux de l'environnement comprend tous les agents émulsifiants nécessaires pour permettre un bon mélange avec le pesticide et même avec de l'eau. D'autres huiles végétales fabriquées à partir de graines de tournesol ou de palme ont besoin d'un co-solvant non-combustible pour réduire la viscosité, pour élever le point d’inflammation et pour améliorer la solubilité du pesticide.
Formulation de nébulisation à base d'eau 4
Avec la nécessité croissante de réduire la contamination environnementale causée par des solvants hydrocarbonés, tels que le mazout, ainsi que pour réduire les risques potentiels d'incendie dans des pays chauds, on préférera l'utilisation d'un porteur de nébulisation à base d'eau ou d'une émulsion eau/ huile.
L'huile partiellement remplacée par de l'eau permet également d'influencer la taille de gouttelettes et de l'ajuster à la valeur souhaitée: plus la proportion d'eau dans une formulation de nébulisation donnée est élevée, plus les gouttelettes produites sont grandes (important dans un programme de protection des plantes).
En tant que porteur de nébulisation, l'eau pure, sans aucune huile pour améliorer la nébulisation, ne peut être appliquée avec succès que dans certains cas rares, par exemple dans des serres, s'il n'y a pas de porteur correct disponible ou en cas d'intolérance des plantes envers le porteur de nébulisation. En utilisant de l'eau pure, comme porteur de pesticide, appliquée via un nébuliseur thermique, on n'obtient pas un brouillard avec des aérosols condensés, mais uniquement une brume avec des gouttelettes < 100μm. Les gouttelettes de cette taille sont pratiques pour un programme d'application résiduelle mais sont moins efficaces et ne sont pas économiques pour un programme de contrôle contre les moustiques adultes.
L'ajout contrôlé d'huile à l'eau forme un film d'huile complet et stable à la surface de la gouttelette nébulisée. Ce film d'huile agit comme un isolant ou comme une peau et retarde l'évaporation de l'eau se trouvant à l'intérieur de la gouttelette.
Pour obtenir une émulsion stable d'huile dans l'eau, l'huile doit être mélangée préalablement avec un émulsifiant approprié (par exemple pulsFOG X-EC/100) puis ajoutée et agitée dans la quantité d'eau préparée. Comme produit d'amélioration de nébulisation et inhibiteur d'évaporation, l'huile peut être remplacée par n'importe quel type de glycol5, qui est un alcool multi-hydrique. L'éthylèneglycol et le propylèneglycol sont largement utilisés comme composants dans les industries des produits chimiques, de la peinture et des cosmétiques. Ils sont disponibles dans la plupart des pays. Les glycols possèdent des propriétés de nébulisation similaires aux huiles, mais sont - à l'inverse de l'huile - complètement solubles dans l'eau. Le programme de vente pulsFOG contient un produit commercial prêt à l'emploi (VK-2 spécial) à base de diéthylèneglycol; ce produit est enregistré dans de nombreux pays.
Le monoéthylèneglycol est, parmi tous les glycols, le représentant le moins cher. Il possède la viscosité la plus basse ainsi que le taux d'évaporation le plus élevé (=600 par rapport à l'éther=1), tandis que le polyéthylèneglycol possède la viscosité la plus élevée et le taux d'évaporation le plus faible (>2000 par rapport à l'éther=1). Au milieu, se trouvent le di- et le triéthylèneglycol. Un coût plus élevé constitue le prix à payer pour obtenir les avantages d'une meilleure tolérance environnementale par rapport à l'huile.
Les glycols, et en particulier le monoéthylèneglycol avec sa volatilité plus élevée, constituent certainement le meilleur choix pour des applications intérieures, par rapport aux huiles combustibles ou aux hydrocarbures. L'ajout d'un composant de glycol à une solution de nébulisation à base d'eau réduit la taille des gouttelettes, proportionnellement à la quantité ajoutée, et rétrécit la gamme de gouttelettes. L'utilisation de glycol exige un agent mouillant, par exemple du nonylphénolpolyglycoléther6), afin d'améliorer la compatibilité du biocide dans le composant eau/glycol, comme recommandé dans le tableau suivant.
(1) : Graham Matthews, Imperial College, Université de Londres
(2) : Publié dans: Matthews "Pesticide Application Methods" Longman Scientific & Technical UK Ltd, Harlow, UK
(3) : Marque déposée de MICROCIDE LTD Shepherds Grove Stanton Bury St Edmunds Suffolk UK IP31 2AR
(4) : Consultez également : Groome, Martin and Slatter, Wellcome: Environmental Health (today AGREVO) UK: "Advances in the control of public health insects by the application of water-based Ultra Low Volume space sprays"
(5) : Les types utiles de glycol sont : mono-, di-, tri- et polyéthylèneglycol et 1.1 propylèneglycol
(6) : Produit commercial Arkopal N-080 d'Aventis.