Como saber se um biocida é adequado para uma formulação à base de água?

Uma fábrica de tintas à base de água para madeira queria reduzir o cheiro de amônia na produção e no produto acabado, então trocou a amônia da formulação por um neutralizante de amina orgânica, e o pH ficou um pouco mais alto do que antes. O conservante continuou sendo o mesmo sistema CMIT/MIT de sempre, na mesma dosagem. Para encurtar o tempo de acerto da tinta, os operadores o adicionavam junto com os outros aditivos logo depois da moagem, com a massa ainda quente. Os testes de saída deram tudo normal. Pouco mais de dois meses depois, começaram a aparecer latas estufadas no depósito do distribuidor; ao abri-las, sentia-se um cheiro azedo e pútrido, e a tinta estava visivelmente mais rala. A fábrica teve de fazer o recall desses lotes. Ao reanalisar as amostras de retenção, quase não restava isotiazolinona: o sistema mais alcalino, a amina nova e a temperatura alta no momento da adição somaram efeitos e consumiram o conservante logo no início da armazenagem. O mesmo conservante tinha funcionado por anos na formulação antiga; com a mudança da formulação, a proteção deixou de ser suficiente.

Como saber se um biocida é adequado para uma formulação à base de água? Para avaliar se um biocida é adequado para uma formulação à base de água, é preciso verificar se o ativo permanece estável no pH do produto e na temperatura do processo, se os componentes da formulação o consomem, se o seu espectro cobre os microrganismos que de fato contaminam o produto e se ele atende à regulamentação do mercado de destino. Por fim, a escolha é confirmada com análise de residual após o armazenamento e teste de desafio.

Os dados da ficha técnica vêm da formulação de outra empresa. A dosagem recomendada e a faixa de pH de um biocida costumam ser medidas em um sistema padrão. O seu produto é uma mistura de emulsão, pigmentos e cargas, dispersantes, espessantes, neutralizantes e coalescentes, e cada um desses componentes pode decompor, consumir ou encapsular o ativo. Quando avaliamos se um biocida serve para determinada formulação à base de água, verificamos item por item quatro aspectos: estabilidade, compatibilidade, espectro e conformidade regulatória. Se ele falhar em qualquer um deles, o período de proteção diminui, por maior que seja a dosagem. Estabilidade e compatibilidade são os aspectos mais negligenciados, porque os seus problemas não aparecem de jeito nenhum nos testes de saída.

O pH e a temperatura de adição definem quanto tempo o ativo dura. Hidrólise alcalina: alguns ativos se decompõem mais rápido em pH alto. A maioria das tintas, pastas pigmentadas e adesivos à base de água tem pH entre neutro e levemente alcalino, e algumas formulações o elevam ainda mais para estabilizar a emulsão. A CMIT/MIT age rápido e tem amplo espectro, mas se decompõe aos poucos em sistemas de pH alto; a BIT é muito mais estável em meio alcalino e é indicada para produtos de pH mais alto; o bronopol se decompõe mais rápido em meio alcalino e em temperaturas mais altas, e entre os seus produtos de decomposição está o formaldeído; o DBNPA se decompõe rapidamente em água alcalina e só serve para tratamento de choque. Na escolha, compare com o pH final do produto acabado; valores medidos antes do ajuste de pH pouco ajudam. Temperatura e ordem de adição: o mesmo ativo, adicionado de formas diferentes, dura tempos diferentes. A massa quente acelera a decomposição do biocida, por isso ele normalmente é adicionado depois que o material esfria. A ordem de adição pesa da mesma forma: o biocida não deve entrar no mesmo ponto e ao mesmo tempo que neutralizantes de amina concentrados ou agentes redutores. Primeiro ajuste o pH e homogeneíze, depois adicione o biocida e agite bem, para não deixar regiões do produto sem proteção. Alguns produtos biocidas podem ser diluídos em água antes, o que reduz as perdas causadas por concentração local excessiva. A fábrica de tintas para madeira do início errou justamente nos dois pontos ao mesmo tempo: o pH e a temperatura de adição.

Outros componentes da formulação consomem o biocida sem que ninguém perceba. Reações nucleofílicas: aminas, sulfitos e componentes com grupos tiol. As isotiazolinonas eliminam os microrganismos ao reagir com os grupos tiol das suas enzimas, e os componentes da formulação que também são nucleofílicos reagem com elas da mesma forma. Alguns neutralizantes de amina, agentes redutores como sulfitos e bissulfitos, e aditivos com grupos tiol consomem a CMIT/MIT aos poucos durante o armazenamento. Os testes de saída não mostram mudança nenhuma, mas algumas semanas depois o residual já caiu bastante. Sempre que se troca para um neutralizante de amina ou se introduz uma nova emulsão ou um novo aditivo, o biocida precisa ser validado de novo. Partição e carga: o ativo fica escondido ou é neutralizado. Os microrganismos vivem na fase aquosa, e o biocida também precisa ficar na fase aquosa para agir. Ativos mais lipofílicos, como OIT e DCOIT, migram com facilidade para as partículas da emulsão, a fase oleosa e as micelas de tensoativo, e a concentração eficaz na fase aquosa cai; eles são mais indicados para a proteção do filme seco contra fungos. A carga elétrica também gera conflitos: biocidas catiônicos como o PHMB se ligam a tensoativos e dispersantes aniônicos e perdem a eficácia, e em casos graves chegam a formar precipitado. Íons metálicos: além da perda de eficácia, há mudança de cor. Os sais de piritiona formam complexos escuros com íons de ferro, e produtos brancos e de cores claras ficam acinzentados ou azulados. Tanques e tubulações de ferro e cargas com impurezas de ferro podem trazer esses íons. Na escolha do biocida para produtos claros, teste em conjunto a estabilidade da cor e a eficácia de conservação.

Se o espectro não bater, os microrganismos que sobrevivem tomam conta do lote inteiro. Entre os contaminantes comuns dos produtos à base de água estão bactérias gram-negativas, como Pseudomonas, além de leveduras e bolores. Cada ativo tem o seu ponto forte: a BIT funciona bem contra bactérias, mas não cobre totalmente alguns bolores e leveduras; a CMIT/MIT tem amplo espectro, mas é limitada pelo pH e pelos componentes nucleofílicos. As lacunas deixadas por um único ativo costumam ser ocupadas, em poucas semanas, por populações tolerantes. O caminho mais seguro é primeiro identificar quais microrganismos estão de fato presentes na fábrica e no produto e depois escolher uma combinação com modos de ação complementares. O centro de testes Vicente da Ningbo Reayoung, do Hongda Group, faz identificação de microrganismos e contagem de colônias para ajudar a definir quais espécies precisam de cobertura prioritária.

Além de funcionar tecnicamente, o biocida precisa passar pela regulamentação do mercado de destino. Os biocidas estão sujeitos a registro e a limites em todos os mercados. Algumas isotiazolinonas são sensibilizantes cutâneos e, acima de certa concentração no produto acabado, precisam ser declaradas no rótulo; alguns mercados e selos ambientais limitam com mais rigor os liberadores de formaldeído e o teor total de isotiazolinonas; alguns produtos biocidas usam solventes ou glicóis como veículo, e em produtos com baixo teor de COV esse veículo também entra na conta. Um biocida que funciona sem problemas no mercado interno pode precisar ser trocado ou ter a dosagem reduzida na exportação para outro mercado. Antes da escolha, confirme a situação de registro do ativo, os limites e as exigências de rotulagem no mercado de destino, e só então passe aos testes técnicos.

A decisão final se apoia em dados obtidos após o armazenamento. Recomendamos preparar amostras de laboratório seguindo o processo real, adicionar o biocida candidato no pH, na temperatura e na ordem de adição reais, e manter um grupo de controle sem biocida. As amostras ficam em temperatura ambiente e em armazenamento a quente, e o pH, a viscosidade, a cor e o odor são medidos periodicamente para avaliar se o biocida e o sistema são compatíveis; depois do armazenamento, a análise de residual de conservante mostra quanto ativo resta, e as amostras armazenadas passam por um teste de desafio microbiano, de preferência com um inóculo que inclua microrganismos isolados da própria fábrica. O centro de testes Vicente oferece análises de residual de conservante e formaldeído, testes de halo de inibição e testes de desafio microbiano. Com esses três conjuntos de dados lado a lado, dá para saber se o biocida vai aguentar toda a vida útil na sua formulação.

A emulsão já vem com biocida. O produto acabado precisa de mais? Normalmente, sim. O biocida da emulsão é pensado para o armazenamento da própria emulsão; depois da diluição, do ajuste de pH e da adição de outros componentes, a concentração eficaz e a estabilidade mudam no produto acabado. O sistema de conservação do produto acabado precisa ser confirmado separadamente, de acordo com a formulação final, verificando também se ele convive com os ativos que já estão na emulsão. Se houver problema de compatibilidade, dá para compensar aumentando a dosagem? Aumentar a dosagem só adia o problema. A decomposição e o consumo continuam, o custo sobe, os sensibilizantes podem ultrapassar o limite de rotulagem e alguns ativos em dosagem alta causam mudança de cor e odor. É mais eficaz ajustar o tipo de ativo, a temperatura e a ordem de adição. Ao trocar a emulsão ou o neutralizante, ou ajustar o pH, é preciso validar de novo o biocida? Sim. Mudanças de emulsão, de neutralizante e de pH alteram a estabilidade do biocida e a sua partição entre as fases; foi exatamente aí que surgiu o problema da fábrica de tintas para madeira do início. No mínimo, repita a análise de residual após o armazenamento e o teste de desafio.

O Hongda Group fabrica e exporta produtos químicos em Ningbo desde 1992 e vende para mais de trinta países. Nossos biocidas e conservantes Vicentecide incluem mais de quarenta ativos com número CAS, e o catálogo traz a fórmula estrutural, o teor, a embalagem e as condições de armazenamento de cada um. As linhas formuladas cobrem as séries V e C de conservantes em lata, a série S de fungicidas e algicidas de filme seco, a série VC de misturas para cuidados pessoais e a série Ag de antimicrobianos à base de prata. Se você está ajustando o pH, o neutralizante ou a emulsão de uma formulação à base de água, ou se o seu conservante atual começou a falhar, conte-nos o seu sistema de formulação, o pH final, o processo de adição e o mercado de destino, e vamos selecionar juntos o biocida adequado e organizar a validação. Para conhecer as formas de parceria, visite hongda-chem.com, clique em "Become a strategic partner" e fale conosco pelo WhatsApp ou WeChat.