A real case study of bicontinuous structures for the controlled release of herbicides

The use of pesticides in agriculture has become essential to meet the growing demand for food production caused by the accelerated rate of population growth. However, the overuse and poor application techniques of pesticides cause environmental contamination, especially in soil, water, and air, and consequently affect the biota present in them. Con sidering that herbicides are the most common type of pesticides used, the need to reduce their consumption and therefore their environmental impact has gained significant impor tance and presence in scientific reports. In this context, new techniques have emerged, among them controlled release formulations of pesticides (CRFs), which encapsulate the active ingredients and control their release to ensure a more stable concentration over an extended period, enhancing efficacy and limiting the need for reapplication. The aim of this thesis is to establish the conditions for in-pot validation trials to study the per formance of a slow-release system based on bicontinuous interfacially jammed emulsion gels (bijels) as carriers of herbicides. In this case, the effect of atrazine-loaded bijels was assessed on target (Brassica sp.) and non-target species (Zea mays), and it was compared with the effect produced by an atrazine solution. The conditions evaluated in the trials included the positioning of the bijels and whether covering them with soil would yield better performance. Atrazine-loaded bijels placed on top of the seeds exhibited higher weed control efficiency compared with the atrazine solution and did not show significant effects on the growth of the non-target species; therefore, a good performance of the model is demonstrated.

L’uso dei pesticidi in agricoltura è diventato essenziale per soddisfare la crescente domanda di produzione alimentare causata dal rapido aumento della popolazione. Tuttavia, l’uso eccessivo e le tecniche di applicazione inadeguate dei pesticidi provocano contaminazione ambientale, specialmente nel suolo, nell’acqua e nell’aria, e di conseguenza influenzano la biota presente in questi ecosistemi. Considerando che gli erbicidi rappresentano il tipo di pesticida più comunemente utilizzato, la necessità di ridurne il consumo e, quindi, il loro impatto ambientale ha acquisito grande importanza e attenzione nei rapporti scientifici. In questo contesto, sono emerse nuove tecniche, tra cui le formulazioni a rilascio controllato dei pesticidi (CRF), che incapsulano i principi attivi e ne controllano il rilascio, garantendo una concentrazione più stabile per un periodo di tempo prolungato, migliorando l’efficacia e riducendo la necessità di riapplicazioni. L’obiettivo di questa tesi è stabilire le condizioni per prove di validazione in vaso volte a studiare le prestazioni di un sistema a rilascio lento basato su bijel come vettori di erbicidi. In questo caso, è stato valutato l’effetto dei bijel caricati con atrazina su specie bersaglio (Brassica sp.) e non bersaglio (Zea mays), confrontandolo con l’effetto prodotto da una soluzione di atrazina. Le condizioni valutate per le prove includevano il posizionamento dei bijel e la valutazione dell’effetto della copertura con il suolo sulle prestazioni. I bijel caricati con atrazina posti sopra i semi hanno mostrato una maggiore efficienza nel controllo delle infestanti rispetto alla soluzione di atrazina e non hanno mostrato effetti significativi sulla crescita delle specie non bersaglio; pertanto, è dimostrata una buona prestazione del modello.