Ochrona folii przed słońcem

Cieplarnie oferują roślinom prawdziwie rajskie warunki: chronią je przed wiatrem i niepogodą, zapewniając zarazem światło potrzebne do wzrostu. W idealnych temperaturach i przy właściwym nawadnianiu rośliny dojrzewają z szybkością, którą trudno byłoby osiągnąć w uprawach polowych. Nie dziwi zatem fakt, że gros naszych warzyw, jak i wszelkiego rodzaju owoców czy kwiatów ciętych pochodzi ze szklarni, w których dzięki dłuższemu okresowi uprawowemu i szybkiemu wzrostowi można osiągać zwielokrotnione plony.

Tradycyjne szklarnie ze szkła coraz częściej zastępuje się cieplarniami budowanymi z prostych stelaży obciągniętych foliami z tworzyw sztucznych, które zapewniają niższe koszty przy większej elastyczności. W 2009 roku na całym świecie wyprodukowano w sumie 900 tysięcy ton tego rodzaju folii szklarniowych (najczęściej polietylenowych, w skrócie PE). Ilość ta wystarczyłaby do pokrycia około 800 tysięcy hektarów, co w przybliżeniu odpowiada powierzchni greckiej wyspy Krety. Dla zapewniania odpowiednio długotrwałej odporności na intensywne działanie promieni słonecznych do folii tych dodaje się stabilizatory światła – BASF oferuje całą ich paletę pod marką Tinuvin.

Stabilizatory chronią tworzywa sztuczne przed ich największym wrogiem: zwietrzeniem spowodowanym intensywnym działaniem ultrafioletowego promieniowania słonecznego i wysokimi temperaturami w miejscach łączenia folii z metalowym stelażem. Czynniki te – częściowo spotęgowane przez niektóre środki ochrony roślin – sprawiają, że folie w ciągu kilku tygodni stają się kruche i tracą przejrzystość.

Oprócz absorbentów widma UV, które tak jak krem przeciwsłoneczny bezpośrednio pochłaniają szkodliwe promieniowanie, w przypadku ochrony folii cieplarnianych duże znaczenie odgrywają przede wszystkim związki z kategorii aminowych stabilizatorów światła z zawadą sferyczną (HALS = Hindered Amine Light Stabilizer). Związki HALS spowalniają zarówno wietrzenie spowodowane promieniowaniem ultrafioletowym, jak i rozkład materiału pod wpływem ciepła i działania chemikaliów. Chronią zatem przed czynnikami, które powodują tworzenie się wolnych rodników. Są to niezwykle reaktywne cząsteczki, które niszczą długie łańcuchy cząsteczkowe polietylenu i sprawiają, że folia traci elastyczność, robi się krucha, łamliwa i ostatecznie się rozpada.

Tak jak organizm człowieka przed wolnymi rodnikami chronią antyutleniacze, na przykład witamina C, tak folie cieplarniane zabezpieczają obecne w związkach HALS aminy, które wychwytują rodniki i unieszkodliwiają je. O długości okresu ochrony decyduje dobór właściwego stabilizatora – dzięki posiadającemu ugruntowaną na rynku pozycję stabilizatorowi Tinuvin® NORTM 371 folie cieplarniane wykazują odporność na procesy wietrzenia co najmniej przez okres od trzech do czterech lat, z kolei nowość w tej serii, Tinuvin® XT 200, przy niższych kosztach zapewnia ochronę przez minimum 24 miesiące.

W wielu przypadkach większa trwałość folii wcale nie jest potrzebna, na przykład kiedy nawarstwiający się kurz już po jednym sezonie mocno ogranicza dostęp światła słonecznego” – mówi Davide Alvisi z BASF Development Center w Bolonii. “Ponadto stopień zużycia folii spowodowany przede wszystkim takimi czynnikami, jak promieniowanie ultrafioletowe, wysoka temperatura czy agrochemikalia, jest bardzo zróżnicowany i zależy od lokalizacji cieplarni oraz tego, jakie rośliny się w niej uprawia. O ile w Europie Środkowej stopień ten jest raczej umiarkowany, o tyle folie stosowane w Europie Południowej czy też w Afryce Północnej często wykazują znacznie szybsze zużycie. Także trend ku uprawom ekologicznym wiąże się z nowymi wymaganiami: dopuszczona jako fungicyd siarka jest wprawdzie bez zarzutu pod względem ekologicznym, jednak wchodząc w reakcje chemiczne, powoduje szybką dezaktywację stabilizatorów światła, a przez to zbyt szybkie zużywanie się folii” – wyjaśnia Alvisi. “Z tego względu firma BASF opracowała w oparciu o technologię NOR dwa rodzaje stabilizatorów Tinuvin do zastosowań w foliach cieplarnianych. Zapewniają one szczególną ochronę folii przed działaniem związków siarki i innych agrochemikaliów.”

Prace badawcze nad nowym stabilizatorem Tinuvin XT 200 trwały sześć lat. Zakrojone na szeroką skalę badania w terenie przeprowadzone między innymi w Hiszpanii, Chinach i Meksyku dowiodły pożądanego stopnia odporności na wysokie temperatury i kwaśne chemikalia, które mogą gromadzić się w miejscach kontraktu folii z metalowym lub drewnianym stelażem. Laurent Burget, Manager ds. Marketingu Dodatków do Tworzyw Sztucznych w BASF, otrzymał wiele pozytywnych informacji zwrotnych od producentów z krajów położonych na Południu: “Stabilizator światła Tinuvin XT 200 przez około 24 miesiące zapewnia optymalne działanie folii cieplarnianych mimo surowych warunków, takich jak silne nasłonecznienie i wysokie temperatury, typowych dla południowych szerokości geograficznych. Stabilizator okazuje się bardzo skuteczny również wobec agrochemikaliów, co umożliwi rolnikom prowadzenie opłacalnej produkcji przez cały sezon uprawowy.” Nowatorska ochrona przed światłem, wysoką temperaturą i działaniem siarki zapełnia lukę, jaka istniała między niezwykle trwałymi foliami z Tinuvin NOR 371 a foliami o mniejszej wytrzymałości przeznaczonymi do eksploatacji jednorocznej. Producenci wytwarzają folię do zastosowań cieplarnianych poprzez zmieszanie granulatu zawierającego stabilizatory światła z materiałem podstawowym, czyli polietylenem.

Zasada funkcjonowania szklarni
Szklarnia to nic innego jak pułapka chwytająca energię promieniowania słonecznego przedostającą się przez przezroczyste ściany konstrukcji. Światło padające na ciemniejsze powierzchnie liści roślin lub podłoża częściowo zostaje pochłonięte i przekształcone w energię cieplną, częściowo natomiast – odbite. Ponieważ długofalowe promieniowanie cieplne nie jest w stanie tak szybko uciec przez ściany szklarni jak promieniowanie o krótkich długościach fal, we wnętrzu szklarni gromadzi się ciepło, powodując wzrost temperatury. Latem dla zapobieżenia przegrzania nadmiar energii cieplnej odprowadzany jest przez układy wentylacyjne lub inne systemy chłodzenia. Choć pod względem fizycznym nie ma znaczenia, czy ściany cieplarni wykonane są ze szkła, czy z przezroczystych folii z tworzyw sztucznych, stosowanie tych ostatnich jest znacznie prostsze i zapewnia większą elastyczność.

Folie mulczujące – cieplarnia dla korzeni roślin
Szklarnie to nie jedyny obszar, na którym wykorzystywane są folie rolnicze o trwałości znacznie zwiększonej przez stabilizatory światła. Oprócz folii silosowych, które dzięki zablokowaniu dopływu powietrza przedłużają okres przechowywania kukurydzy, trawy lub innych pasz dla zwierząt, czy też niezwykle rozciągliwych folii do owijania bel słomy stosuje się również tak zwane folie mulczujące. Tymi, najczęściej czarnymi, foliami, które w samych Niemczech wykorzystuje się na około 4000 hektarów powierzchni uprawnej, przykrywa się podłoże wokół roślin użytkowych uprawianych pod gołym niebem, takich jak różne gatunki warzyw, truskawki czy kukurydza cukrowa. Zapobiega to rozwojowi chwastów, lepiej utrzymuje wilgoć w glebie i nie dopuszcza do zbyt szybkiego wymywania nawozów. Przede wszystkim jednak wiosną, kiedy bywa jeszcze chłodno, folie te podwyższają temperaturę gleby o co najmniej 2 stopnie Celsjusza, zapewniając – jako swego rodzaju minicieplarnia dla układu korzeniowego – wcześniejsze wysadzanie.

Inne obszary zastosowań stabilizatorów światła
Jednak nie tylko folie rolnicze muszą być odporne na proces rozkładu inicjowany przez ultrafioletowe promieniowanie słoneczne. Z tego względu stabilizatory światła Tinuvin wykorzystywane są również w przemyśle lakierniczym (na przykład w produkcji lakierów samochodowych) do ochrony lakierów przed przedwczesnym starzeniem się lub zmianami kolorystycznymi na skutek działania promieni UV, jak również w przemyśle budowlanym w klejach i materiałach izolacyjnych (na przykład do uszczelniania okien czy w produkcji ogniw słonecznych). Stabilizatory światła opóźniają proces degradacji materiałów, a tym samym zmniejszają ich łamliwość, zapewniając dłuższą żywotność produktów.