PULVERIZAÇÃO ELETROSTÁTICA COMO ALTERNATIVA PARA REDUÇÃO DO USO DE AGROTÓXICOS

Transcrição

1 PULVERIZAÇÃO ELETROSTÁTICA COMO ALTERNATIVA PARA REDUÇÃO DO USO DE AGROTÓXICOS Aldemir Chaim Jaguariúna,1999.

2 Pulverização eletrostática como alternativa para redução do uso de agrotóxicos Existe um grande interesse na redução dos impactos ambientais proporcionados pela agricultura, bem como uma forte demanda de alternativas que conduzam a sua sustentabilidade. Neste contexto o processo de aplicação de defensivos empregado atualmente é extremamente desperdiçador e não é adequado ao novo paradigma proposto. Na tentativa de melhorar a eficiência de aplicação, vários pesquisadores tem procurado alternativas que aumentem a deposição de produto nos alvos e reduzam a contaminação ambiental. Nesse contexto, o uso de gotas com carga elétrica tem se mostrado promissor, uma vez que, quando uma nuvem dessas partículas se aproxima de uma planta, ocorre o fenômeno de indução e a superfície do vegetal adquire cargas elétricas de sinal oposto ao das gotas. Como conseqüência a planta atrai fortemente as gotas, promovendo uma melhoria na deposição, inclusive na página inferior das folhas. Outro fenômeno importante surge com a repulsão mútua entre as gotas, que possuem cargas da mesma polaridade, o que contribui também, para uma melhoria na distribuição do defensivo nas plantas. Algumas pesquisas têm revelado que o emprego da pulverização eletrostática para aplicação de defensivos pode reduzir com facilidade mais de 50% dos ingredientes ativos recomendados, sem reduzir a eficácia biológica. Além de melhorar a eficiência no controle, a pulverização eletrostática reduz os efeitos colaterais dos inseticidas sobre aqueles organismos que vivem no solo, porque as perdas para o solo chegam a ser 20 vezes menores do que as que ocorrem em uma pulverização convencional. Normalmente, todos os líquidos são eletricamente neutros, pois existe um equilíbrio entre os elétrons com cargas negativas e prótons com cargas positivas. Assim, para um corpo, por exemplo, uma gotícula de líquido, se tornar carregada, é necessário destruir o balanço normal entre elétrons e prótons. A adição ou subtração de elétrons ou prótons de um corpo proporciona o aparecimento de carga negativa ou positiva na sua superfície. Vários processos podem ser utilizados para adicionar ou retirar elétrons de um determinado corpo, mas a indução eletrostática é uma das únicas maneiras pelas quais isso pode ser feito com o uso de baixa tensão. A indução eletrostática ocorre entre dois corpos mantidos sob diferentes potenciais, separados por uma determinada distância. Nessa situação forma-se um campo elétrico, sendo que as cargas positivas se acumulam no corpo mantido em potencial positivo e as cargas negativas no outro corpo. Assim, se um dos corpos é um fluxo de líquido aterrado, serão acumuladas cargas na sua superfície, as quais posteriormente serão levadas com as gotas. Na medida em que as cargas são levadas pelas gotas, novas cargas fluem da terra para a superfície do líquido que está sendo pulverizado, no sentido de se restabelecer o equilíbrio da indução. O sistema de carga por indução tem sido utilizado basicamente em três tipos de bicos de pulverização: bico hidráulico, bico centrífugo e bico pneumático. Em todos os bicos, o eletrodo de indução é posicionado a poucos milímetros do líquido, no ponto em que ele se rompe em gotas, conseguindo-se um campo eletrostático muito intenso com voltagens relativamente muito baixas. Entretanto, o maior problema desse processo é que as gotas produzidas possuem polaridade oposta ao eletrodo de indução e assim elas

3 são fortemente atraídas depositando-se sobre sua superfície, provocando o seu molhamento ao ponto de gotejamento. A presença de líquido na superfície do eletrodo de indução gera pontos de ionização, que descarregam as gotas formadas ou originam faíscas elétricas, reduzindo a efetividade do bico. Vários projetos de bicos eletrostáticos foram desenvolvidos, mas os benefícios do uso de gotas com carga eletrostática não foram consistentes. Isso ocorreu porque os projetos desenvolvidos não geraram gotas com nível de carga suficiente para melhorar a deposição, ou por outro lado, o tamanho de gotas produzidas não era adequado para se empregar carga eletrostática. De maneira geral, a eficiência da aplicação aumenta com a diminuição do tamanho das gotas e aquelas compreendidas entre 20 e 50 micrômetros (1 mm = 1000 micrômetros) são ideais para o controle de insetos. É justamente nesta faixa de tamanho que ocorre o maior benefício da carga eletrostática, aumentando expressivamente a deposição. Nos últimos vinte anos vários projetos de pulverizadores eletrostáticos foram elaborados, na tentativa de melhorar a eficiência de aplicação. No início dos anos 80, Chaim desenvolveu e testou, no Brasil, um protótipo de pulverizador manual eletrohidrodinâmico, para aplicação de volumes de calda entre 1 a 2 litros por hectare e obteve sucesso no controle de trips em amendoim, empregando apenas 50% da dose recomendada de deltametrina. Para compensar a dificuldade de desenvolvimento de formulações adequadas à pulverização eletrohidrodinâmica, a Embrapa Meio Ambiente desenvolveu, no início da década de 90, um protótipo de pulverizador pneumático eletrostático costal, acionado por alavanca manual para pulverização de caldas aquosas e oleosas. Para este protótipo foi necessário o desenvolvimento de bicos pneumáticos de baixas pressões, a fim de reduzir o esforço físico do aplicador, com o bombeamento manual do ar. O aperfeiçoamento desse equipamento foi possível com o desenvolvimento de um bico especial, capaz de produzir um jato de gotas carregadas, com pressões menores do que 14 kpa. Em um teste realizado com um protótipo foi observado que, nas condições normais de pulverização com 14 kpa e vazão menor do que 10 ml/min., a alta tensão aplicada ao bico (2.000 volts) permitiu a pulverização de líquidos em gotas com índice de carga maior do que 6 microcoulombs/grama. Um bico pneumático eletrostático, desenvolvido em 1978 por Edward Law na Universidade da Georgia, USA (Figura 1), apresentava algumas características interessantes, entre elas, o tamanho de gotas adequado para um controle mais eficiente de pragas e doenças e, principalmente, a manutenção do eletrodo de indução seco. Entretanto, exigia o emprego de ar em pressões relativamente altas, acima de 100 kpa, o que obrigava a utilização de compressores a pistão, com reservatório adicional de grande capacidade de armazenamento de ar.

4 E G A D I B H Legenda: A - corpo do bico B - capa de ar C - eletrodo de aterramento do líquido D - entrada de líquido E - eletrodo de indução F - entrada de ar G - entrada do pino de conexão de alta tensão H - ponta do bico I - choque ou constrição da capa de ar F C Fig.1. Representação esquemática do bico pneumático eletrostático, com corpo construído em latão, cujo projeto original foi desenvolvido por Law(1978).

5 Esse bico apresentava também alguns problemas de transferência de carga e foi aperfeiçoado por Chaim em Com o aperfeiçoamento no sistema de aterramento (Figura 2), foi possível obter um dos maiores níveis de carga já descritos na literatura: 22 microcoulomb por grama de líquido pulverizado. G B A F I C D E H Legenda: A - corpo do bico B - capa de ar C - eletrodo de aterramento do líquido D - entrada do líquido E - eletrodo de indução F - entrada de ar G - pino de conexão para a alta tensão H - ponta do bico I - choque ou constrição da capa de ar Fig.2. Representação esquemática do bico pneumático eletrostático modificado por Chaim (1998), construído com náilon, sendo os eletrodos de indução e eletrodo de aterramento em latão. Considerando a eficiência da pulverização pneumática dos bicos apresentados, quando a vazão do líquido é alta, a eficiência da aplicação da energia gasosa para a produção de gotas é baixa. Isso porque o jato de ar apresenta-se na mesma direção do fluxo do líquido, contribuindo muito pouco para sua ruptura em gotas. Para resolver o problema da baixa eficiência no processo de geração de gotas, Aldemir Chaim da Embrapa Meio Ambiente, em Jaguariúna, SP e Alberto Jorge Laranjeiro da empresa Equilíbrio Proteção Florestal S/C, em Piracicaba, SP, desenvolveram em 1998 um novo bico pneumático eletrostático para aplicação de inseticidas biológicos em florestas. No protótipo, apresentado na Figura 3, o jato de ar colide com o líquido em ângulo de 90º, aumentando sensivelmente a eficiência da pulverização. O eletrodo de indução é posicionado no centro do orifício de pulverização, de maneira tal que o próprio jato de ar que pulveriza o líquido, mantém esse dispositivo totalmente seco. Com essa

6 configuração, a voltagem necessária para geração de gotas com carga eletrostática, era extremamente reduzida, ficando em torno de mil a volts. Para efeito de comparação, em quase todos os bicos eletrostáticos desenvolvidos no mundo, a voltagem de indução tem sido superior a 5 mil volts, chegando em alguns casos, a 60 mil volts Legenda: 1. Corpo do bico 9. Entrada de líquido 2. Capa de pulverização 10. Entrada de ar sob pressão 3. Eletrodo de indução 11. Direção do deslocamento do ar comprimido 4. Eletrodo de aterramento 12. Fenda interna de escoamento de líquido 5. Parafuso de conexão de cabo de alta 13. Fresta anular de emergência do líquido tensão 6. Mola de conexão 14. Orifício de escape de ar do corpo do bico 7. Parafuso de conexão do cabo de 15. Orifício da capa de pulverização aterramento 8. Tubo de alimentação para líquido Fig.3. Desenho de um corte lateral do bico pneumático eletrostático, desenvolvido para aplicação de inseticidas biológicos em florestas de eucalipto. Esse protótipo ainda apresentava algumas características limitantes para o desenvolvimento de bicos de grandes diâmetros, pois a distribuição de líquido para a pulverização era prejudicada ou exigiria compressores de ar de altíssimas capacidades de bombeamento, inviabilizando o seu uso em máquinas agrícolas Para solucionar alguns problemas que ocorrem com a aplicação do processo de indução para geração de gotas com carga eletrostática, foi desenvolvido um novo bico, que consta de um processo de indução que envolve um planejamento especial da disposição e geometria de eletrodos de indução e de aterramento, construídos com material condutor, adequadamente dispostos em bicos pneumáticos de mistura interna, de baixa pressão de ar.

7 Nos processos de pulverização pneumática que se utilizam de grandes volumes de ar sob baixas pressões, a eficiência da pulverização é fortemente afetada pela área do líquido exposta ao vento. Assim, a superfície do líquido é aumentada por meio de diferentes artifícios, tais como alguns tipos de bicos hidráulicos, discos rotativos, discos fixos e dispositivos denominados popularmente de margaridas. Para a referida invenção, o dispositivo escolhido para aumentar a área de superfície do líquido para a pulverização é aquela do tipo margarida. O eletrodo de indução constituído de um cilindro metálico oco com diâmetro interno superior ao da margarida é estrategicamente posicionado na zona de formação das gotas, de maneira que o ar pulveriza o líquido, arrasta as gotas para longe da superfície interna desse eletrodo, mantendo-a seca. Uma parte do ar é desviada de maneira que escape formando um cone convergente, promovendo uma grande redução do retorno de gotas que se depositam na superfície externa do bocal. O aterramento do líquido é efetuado por cabo elétrico conectado à tubulação metálica que conduz o líquido para o dispositivo utilizado para aumentar a área de exposição do líquido para a pulverização pneumática. Quando o eletrodo de indução é submetido à uma determinada tensão, cargas fluem do sistema de aterramento, deslocando-se até a superfície emergente do líquido, onde se acumulam, proporcionando o aparecimento de um campo eletrostático. A medida que a superfície do líquido é pulverizada pelo jato de ar, as cargas acumuladas são levadas com as gotas. Concomitantemente, novas cargas fluem do sistema de aterramento para a superfície do líquido, na tentativa de se restabelecer o equilíbrio do campo eletrostático. Além da ausência de molhamento do eletrodo de indução, o qual tem sido o principal problema encontrado no desenvolvimento de bicos eletrostáticos de indução, o dispositivo proposto trabalha com pressões de ar relativamente baixas, as quais podem ser facilmente obtidas com simples compressores centrífugos dos pulverizadores motorizados costais ou canhões tratorizados. Isso facilita o desenvolvimento de novos projetos de pulverizadores, como os turbo-pulverizadores para frutíferas, canhões para plantas arbóreas, pulverizadores em barra para aplicação de inseticidas e fungicidas em culturas de porte rasteiro, além de pulverizadores motorizados costais para diversos usos. O novo bico eletrostático foi acoplado em um pulverizador motorizado costal, testado em cultura de tomate estaqueado. Comparou-se a deposição de agrotóxico proporcionada por duas técnicas de aplicação: pulverização de 1000 L/ha com equipamento tradicional e de 20 L/ha com pulverizador motorizado costal com bocal eletrostático. As aplicações foram feitas com fungicida cúprico em dose de cobre metálico equivalente a mg/ha e mg/ha para pulverizações a alto volume e baixo volume, respectivamente. O resíduo médio encontrado na superfície das plantas pulverizadas com o equipamento tradicional foi de 0,12 microgramas/cm 2,enquanto para o pulverizador motorizado costal com bocal eletrostático foi de 1,93 microgramas/cm 2. Se o processo convencional consegue controlar o problema fitossanitário com uma deposição de 0,12 microgramas/cm 2, o mesmo controle poderia ser obtido reduzindo-se 19 vezes a quantidade de produto aplicado pelo bocal eletrostático. A pulverização tradicional proporcionou uma contaminação 13 vezes maior do aplicador que aquela observada com o pulverizador motorizado costal.

8 Aldemir Chaim, pesquisador da Embrapa Meio Ambiente e especialista em tecnologia de aplicação de agrotóxicos, é engenheiro agrônomo formado pela UNESP (Universidade Estadual Paulista), campus de Jaboticabal em 1979 e mestre em Agronomia pela mesma Universidade em Contatos: (19) ou aldemir@cnpma.embrapa.br