Innovative approaches in pesticide development: Melt suspension technique and eco-friendly nano emulsion formulation for sustainable pest management
Pestisit geliştirmede yenilikçi yaklaşımlar: Sürdürülebilir zararlı ıslahı için eriyik süspansiyon teknikleri ve çevre dostu nano emülsiyon formülasyonları
- Tez No: 873474
- Danışmanlar: DOÇ. DR. AHMET AYKAÇ, PROF. DR. FETHULLAH GÜNEŞ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Süspansiyon konsantresi, erime askıya alma, Piraklostrobin, nano emülsiyon, Nerium oleander su özütü, kök düğümü nematiti, yarı asal üçlü faz diyagramı ve topuk indeksi, Suspension concentrate, melt suspension, Pyraclostrobin, nano emulsion, Nerium oleander water extract, root-knot nematode, pseudo-ternary phase diagram and gall index
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Katip Çelebi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 135
Özet
2050'ye kadar yaklaşık 10 milyara ulaşması beklenen küresel nüfusun, salgın hastalık riski, temiz suya erişim, enerji talebi, iklim değişikliği ve gıda güvenliği de dahil olmak üzere mevcut birçok zorluğu yoğunlaştırması beklenmektedir. Zorluklardaki bu artış, hükümet ve düzenleyici kurumların temizlik, kullanıcı güvenliği ve minimum çevresel etkiyi vurgulayan ve aynı zamanda tarımsal uygulamalarda etkinlik sağlayan pestisit formülasyonlarına yönelik taleplerinin artmasına neden olmaktadır. Ayrıca, bu düzenleyici gereklilikler sürdürülebilir tarım tekniklerinde yenilikler yapılmasını ve çevre dostu haşere kontrol yöntemlerinin geliştirilmesini zorlamaktadır. Bu doktora tezinde, haşere yönetimi için iki yenilikçi yaklaşım araştırılmıştır. Çalışmanın ilk bölümünde, sentetik pestisit süspansiyon konsantresi (SC) üretmek için geleneksel öğütme işlemi yerine yeni bir eriyik süspansiyon tekniği araştırılmıştır. Bu çalışmada, düşük erime noktasına sahip Pyraclostrobin aktif maddesi, su içinde uygun yüzey aktif maddeler ve antifriz ile karıştırılmış ve daha sonra SC'yi oluşturmak için normal öğütme işlemi yerine yüksek hızlarda (dakikada 2000 devir) homojenize edilmiştir. Stabilite testleri Gıda ve Tarım Örgütü (FAO) prosedürlerine uygun olarak gerçekleştirilmiş, depolama stabilitesi çalışmaları sırasında partikül boyutunda (0,8 ± 0,84 % w/v) ve antifungal içerikte (±3,12 g/L) minimum varyasyon görülmüş, diğer fiziksel parametre sonuçları ise < ± 0,5 % w/v varyasyon göstermiştir. Hem öğütülmüş hem de eriyik tekniği SC ürünleri için Ultraviyole-Görünür spektroskopisi (UV), yüksek performanslı sıvı kromatografisi (HPLC) ve Fourier-transform kızılötesi spektroskopisi (FTIR) kullanılarak ileri karakterizasyon yapılmıştır. Tezin ikinci bölümünde, Nerium oleander yaprakları sulu ekstraktı, furfural ve yüzey aktif madde olarak sodyum lauril sülfattan (SLS), sözde-terner faz diyagramları kullanılarak nano emülsiyon (NENO) şeklinde çevre dostu ve düşük oranlı bir nematisit geliştirilmiştir. NENO, dinamik ışık saçılımı (DLS), UV, FTIR ve HPLC kullanılarak kapsamlı bir şekilde karakterize edilmiştir. Karakterizasyon sonuçları, 31.16 ± 6.26 nm ölçülerinde damlacıklar ve -23.43 ± 3.68 mV zeta potansiyeli ile stabil bir nano emülsiyonun başarılı bir şekilde oluşturulduğunu doğrulamıştır. NENO'nun etkinliği, kök-ur nematodları için umut verici sonuçlar gösteren laboratuvar saksı deneyleri ile değerlendirilmiştir. Sera koşullarında yapılan diğer etkinlik çalışmaları, NENO'yu Meloidogyne spp. hedefleyen bitki özü bazlı ticari bir ürünle karşılaştırmış ve safra indeksini azaltmada önemli bir umut vaat etmiştir. Sonuç olarak, sonuçlar eriyik süspansiyon tekniğinin, düşük erime noktalı aktif bileşenlerin süspansiyon konsantre formülasyonlarını üretmek için geleneksel öğütme işlemine alternatif olarak kullanılabileceğini göstermektedir. Ayrıca, Nerium oleander yaprakları sulu ekstraktı ve furfuralın birleştirilmesiyle üretilen nano emülsiyon, kök boğazı nematodlarının kontrolü için çevre dostu bir nematisit olarak önemli bir potansiyele sahiptir.
Özet (Çeviri)
The anticipated global population of around 10 billion by 2050 is expected to intensify several current challenges, including the risk of pandemics, access to clean water, energy demands, climate change, and food security. This escalation in challenges is driving increased demands from governmental and regulatory bodies for pesticide formulations that emphasize cleanliness, user safety, and minimal environmental impact, while also ensuring efficacy in agricultural practices. Furthermore, these regulatory requirements are pushing for innovations in sustainable agricultural techniques and the development of environmentally friendly pest control methods. In this doctoral thesis, two innovative approaches were investigated for pest management. In the first part of the study, a novel melt suspension technique was explored instead of the conventional milling process to manufacture synthetic pesticide suspension concentrate (SC). In this study, the active ingredient, Pyraclostrobin, with a low melting point, was blended with suitable surfactants and antifreeze in water, and then homogenized at high speeds (2000 rotations per minute) rather than employing the usual milling process to create the SC. Stability tests were conducted following Food and Agricultural Organization (FAO) procedures, revealing minimal variation in particle size (0.8 ± 0.84 % w/v) and antifungal content (±3.12 g/L) during storage stability studies, with other physical parameter results showing variations of < ± 0.5 % w/v. Further characterization was conducted using Ultraviolet-Visible spectroscopy (UV), high-performance liquid chromatography (HPLC), and Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) for both the milled and melt technique SC products. In the second part of the thesis, an eco-friendly and low-rate application nematicide in the form of a nano emulsion (NENO) was developed from Nerium oleander leaves aqueous extract, furfural, and sodium lauryl sulfate (SLS) as a surfactant, utilizing pseudo-ternary phase diagrams. NENO was thoroughly characterized using dynamic light scattering (DLS), UV, FTIR, and HPLC. Characterization results confirmed the successful creation of a stable nano emulsion with droplets measuring 31.16 ± 6.26 nm and a zeta potential of -23.43 ± 3.68 mV. The efficacy of NENO was evaluated through laboratory pot experiments, showing promising results for root-knot nematodes. Further efficacy studies under greenhouse conditions compared NENO against a plant extract-based commercial product targeting Meloidogyne spp., with significant promise observed in reducing the gall index. In conclusion, the results suggest that the melt suspension technique could serve as an alternative to the conventional milling process for producing suspension concentrate formulations of low-melting active ingredients. Furthermore, the nano emulsion produced by combining Nerium oleander leaves aqueous extract and furfural, holds substantial potential as an eco-friendly nematicide for controlling root-knot nematodes.
Benzer Tezler
- Development of photo-triggered controlled release systems as pesticide nanoformulations
Pestisit nanoformülasyonları olarak ışıkla tetiklenen kontrollü salımlı sistemlerin geliştirilmesi
SELİN ÖYKÜ GÜNDOĞDU
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Mühendislik BilimleriSabancı ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HAYRİYE ÜNAL
- Design of biopolymer-based advanced functional materials
Biyopolimer esaslı gelişmiş fonksiyonel malzemelerin tasarımı
SENA ÇİFTBUDAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NERMİN ORAKDÖĞEN
- Kenevir ve kenevir karışımlarının farklı teknikler ile tekstil tasarımında kullanılması üzerine deneysel bir çalışma
An experimental study on the use of hemp and hemp blends with different techniques in textile design
MERVE SOYBAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Güzel SanatlarDokuz Eylül ÜniversitesiTekstil ve Moda Tasarımı Ana Sanat Dalı
PROF. DR. ŞEHRİBAN ÖZLENEN İŞMAL
- İzmit Körfezi'nde deniz ortamında organik kirletici seviyelerinin pasif örnekleyiciler yardımıyla belirlenmesi
Determination of organic pollutant levels in the İzmit Bay marine environment using passive samplers
ÖMER FARUK ÇİFTBUDAK
Doktora
Türkçe
2024
Deniz BilimleriGebze Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SERKAN YEŞİLOT
PROF. DR. NURAY ÇAĞLAR
- Dikey tarım teknolojisinde neofobi etkisi, ürün algısı ve satın alma davranışlarının değerlendirilmesi
Evaluation of the effect of neophobia, product perception and purchasing behaviors in vertical farming technology
NECMİYE BANU BAYRAKTAR
Doktora
Türkçe
2024
Gastronomi ve Mutfak Sanatlarıİstanbul Gelişim ÜniversitesiGastronomi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MURAT DOĞAN