Patentes: óxidos de cobre inorgánicos en plaguicidas y fertilizantes

Autores: Xie Ting, Tan Hui — Patent Examination Cooperation Sichuan Center, Patent Office, China National Intellectual Property Administration


Análisis de patentes de los óxidos de cobre

1 Situación mundial de presentación de solicitudes

El óxido de cobre y el óxido cuproso son plaguicidas inorgánicos con un largo historial de aplicación; ya se utilizaban con fines fungicidas desde el siglo XIX. Sin embargo, las solicitudes de patente relativas a la aplicación de óxidos de cobre en plaguicidas aparecieron relativamente tarde: en 1913, la patente británica GB191304571A solicitó protección para una solución técnica en la que el óxido de cobre se combinaba con fosfatos, carbonatos, etc., para preparar un desinfectante; en 1925, la patente británica GB241430A solicitó protección para el uso de óxido de cobre como auxiliar en la preparación de un agente bactericida y desodorizante. A partir del volumen anual de solicitudes de patentes, se puede observar que las patentes relacionadas con la aplicación de óxido de cobre y óxido cuproso en el campo de los plaguicidas aparecieron en gran número después del año 2000, se concentraron de forma notable en 2005–2017 y alcanzaron un volumen máximo anual de solicitudes de unas 160 en 2013. En cuanto a la tendencia de presentación, después de 2000 el número total de solicitudes mostró una tendencia de rápido crecimiento.

2 Análisis de la composición técnica

A partir del mapa de distribución mundial de las tecnologías de aplicación, la mayor proporción de todas las solicitudes de patente corresponde a fungicidas, seguidos de insecticidas; el número de solicitudes de fungicida e insecticida representó más del 60% de las solicitudes globales. El cobre, como fertilizante de oligoelementos esencial para el crecimiento vegetal, también desempeñó un papel importante y ocupó un lugar en las solicitudes de patente, representando aproximadamente el 15% del total.

Análisis de la ruta de desarrollo técnico de los óxidos de cobre

1 Evolución tecnológica en el campo de los fertilizantes

El cobre es un oligoelemento indispensable para el crecimiento de las plantas; aunque se requiere solo en cantidades muy pequeñas, desempeña un papel fundamental. Ya en 1931, GB356195A propuso combinar óxido de cobre con otros compuestos para proporcionar fertilizantes, insecticidas o herbicidas. En los años siguientes, el óxido de cobre se utilizó principalmente como fertilizante de cobre en soluciones de nutrientes completos. Hacia 1991, CN1053051A propuso mezclar una variedad de elementos nutrientes con tierras raras para formar un fertilizante de tierras raras que pudiera servir tanto como medio de cultivo como de fuente de múltiples elementos nutrientes. En 1997, CN1165802A propuso una tecnología de fertilizante compuesto multifuncional, combinando componentes fertilizantes como el óxido de cobre con otras preparaciones (como fungicidas, herbicidas y acondicionadores del suelo) según fuera necesario para obtener diferentes funciones. Un año después, CN1196345A propuso un fertilizante formulado orgánico-inorgánico, formulando el fertilizante correspondiente según los resultados de los análisis de suelo y los tipos y cantidades de elementos nutrientes requeridos; este fue un suministro de nutrientes adaptado a las necesidades del suelo y tuvo un significado trascendental. En 2010, CN101671207A propuso combinar un promotor de la fotosíntesis, un regulador del crecimiento, un fungicida y un fertilizante de oligoelementos para promover la fotosíntesis de las plantas, el crecimiento vegetal y el rendimiento mientras se controlan las enfermedades de las plantas. Hacia 2015, CN105061084A propuso un plaguicida-fertilizante de liberación controlada, aplicando tecnología de liberación controlada a la combinación de fertilizante y fungicida/biocida, lo que puede retrasar la liberación del ingrediente activo y producir un efecto duradero, y puede en cierta medida mejorar la tasa de utilización del agente y reducir la dosis de aplicación.

2 Evolución tecnológica en el campo de los fungicidas

Ya en 1938, GB484115A propuso el uso combinado de óxido de cobre y zeolita para preparar un fungicida en polvo seco. Luego, en 1958, GB788668A propuso una solución técnica para la combinación antibacteriana de estreptomicina y óxido de cobre. En 2004, con el desarrollo de los nanomateriales, US20040067159A1 propuso una solución técnica que utiliza nanopartículas de cobre en combinación con otros biocidas para mejorar la adhesión del ingrediente activo en la superficie de la planta y potenciar el efecto de control. En el mismo año, CN1552456A también propuso utilizar Cu2+ como catalizador antibacteriano. Posteriormente, aparecieron soluciones técnicas para la combinación antibacteriana de óxido de cobre y óxido cuproso con diversos compuestos, tales como derivados de terpenos, sales minerales (US6849276B1), compuestos de radicales libres de cobre (KR100752528B1) y esporas microbianas (US20110033436A1). En 2011, CN101933525A propuso una solución técnica para preparar un fungicida fotocatalítico mediante la combinación de nano óxido cuproso-óxido de cobre. En 2015, CN104542707A propuso una solución técnica en la que el nano óxido de cobre se combina con el plaguicida tiram para lograr una acción fungicida sinérgica y mejorada, y degradación fotocatalítica.

3 Evolución tecnológica en el campo de los insecticidas

El óxido de cobre es un conocido insecticida inorgánico de cobre en este campo; ya en 1949, GB620600A utilizó óxido de cobre como sensibilizador en composiciones fumigantes insecticidas. En 1951, FR970319A propuso que combinar óxido de cobre con una sustancia capaz de generar amoníaco podría controlar eficazmente las plagas de las plantas. En 1990, CN1041354A propuso combinar sales de cobre, insecticidas, elementos nutrientes y reguladores del crecimiento vegetal para proporcionar un agente de control de enfermedades multiefecto. En 2007, KR100752528B1 propuso una solución técnica para preparar un insecticida combinando un compuesto de radicales libres de cobre con óxido de cobre/Copper hydroxide. Posteriormente, también aparecieron soluciones técnicas en las que se combinaron esporas microbianas con sales de cobre para frenar el desarrollo de resistencias y mejorar el efecto de control.

4 Evolución tecnológica en el campo de los reguladores del crecimiento vegetal

En 1991, CN1051112A propuso que el óxido de cobre podía servir como regulador del crecimiento vegetal al tiempo que actuaba como fertilizante de oligoelementos. En 1996, US5575112A propuso combinar un aglutinante con un compuesto inorgánico insoluble de cobre para regular el crecimiento de las raíces de las plantas; los datos mostraron que el óxido de cobre afecta a indicadores como la longitud de la raíz y el peso fresco de la raíz, y esta fue la primera evidencia que demostró directamente que el óxido de cobre puede regular el crecimiento radicular.

Discusión

Dado que los fungicidas de cobre presentan baja toxicidad, son seguros, de amplio espectro, con bajo nivel de residuos, eficaces tanto contra hongos como contra bacterias y ambientalmente seguros, están catalogados como agentes recomendados en la producción de fruta libre de contaminación, especialmente preparados de cobre como sulfato de hierro, oxicloruro de cobre, óxido de cobre y óxido cuproso. Sin embargo, los fungicidas de cobre no son totalmente seguros y fiables; el abuso y el uso indebido también pueden causar problemas como fitotoxicidad en árboles frutales, brotes de ácaros y contaminación del suelo. Además, ciertos hongos, especialmente del género Monilinia (hongos de la podredumbre parda), son altamente tolerantes al cobre, y su mecanismo de tolerancia al cobre está estrechamente relacionado con la producción de ácido oxálico; el ácido oxálico actúa sobre los iones de cobre para producir cristales insolubles, inactivando la acción fungistática del cobre y reduciendo así su toxicidad fungistática. Por lo tanto, cómo mejorar el efecto de control del agente y reducir la resistencia se ha convertido en un problema urgente que debe resolverse.

En los últimos años, con el desarrollo de los nanomateriales, el nano óxido de cobre también ha encontrado ciertas aplicaciones en el campo de los plaguicidas. Debido a su pequeño tamaño de partícula, los nanomateriales son absorbidos más fácilmente por las plantas, lo que favorece la mejora de la eficacia. Además, los plaguicidas degradables están atrayendo cada vez más atención, y los plaguicidas de baja toxicidad, alta eficacia, sin residuos y respetuosos con el medio ambiente se han convertido cada vez más en el objetivo perseguido por las personas. El nano óxido de cobre posee degradabilidad fotocatalítica; aprovechar esta característica para combinar óxido de cobre inorgánico con otros fungicidas/insecticidas puede reducir eficazmente los residuos de productos y mejorar la eficacia, y esto se convertirá en una tendencia de desarrollo.