Isotiocianato de alilo no controle de insetos-praga em milho: efeito da recirculação de ar e da temperatura na mortalidade

Abstract

As perdas pós-colheita de milho (Zea mays L.) representam um dos principais desafios para a segurança alimentar e a sustentabilidade da cadeia produtiva no Brasil. Estima-se que entre 30% e 40% dos grãos armazenados sejam comprometidos pela ação de insetos-praga, como Sitophilus zeamais, Rhyzopertha dominica e Tribolium castaneum. Tradicionalmente, o controle desses organismos baseia-se no uso de fumigantes químicos, especialmente a fosfina. No entanto, o uso contínuo desse composto tem favorecido o desenvolvimento de resistência, reduzindo sua eficácia e demandando alternativas que aliem eficiência, segurança e viabilidade operacional. Nesse contexto, o isotiocianato de alilo (AITC), composto natural derivado de plantas da família Brassicaceae, destaca-se como uma alternativa promissora para o manejo de pragas em grãos armazenados. O objetivo desta tese foi avaliar a eficiência da aplicação de AITC em sistemas com recirculação de ar no controle de insetos-praga em milho armazenado, considerando a influência de variáveis críticas, como tempo de exposição, temperatura e posição na coluna de grãos. Para isso, foi desenvolvido um protótipo com capacidade para 60 kg de grãos, no qual diferentes condições experimentais foram avaliadas. A análise dos dados permitiu determinar os pontos críticos da curva de mortalidade : ponto de inflexão crítico inferior (PcI, Lower Critical Point) e ponto crítico superior (PcU, Upper Critical Point), que definem os intervalos de maior sensibilidade do modelo em relação ao tempo de exposição. Os resultados demonstraram que o sistema com recirculação de ar apresentou desempenho significativamente superior ao sistema sem recirculação. No primeiro capítulo, conduzido a 25 °C, a recirculação promoveu mortalidade uniforme ao longo de toda a coluna de grãos. Para S. zeamais, os valores de PcI variaram entre 8 e 10 h, enquanto os de PcU situaram-se entre 16 e 18 h. Para R. dominica, os intervalos foram de 7 a 9 h (PcI) e de 11 a 17 h (PcU). Já T. castaneum apresentou maior tolerância ao tratamento, com PcI entre 12 e 15 h e PcU entre 27 e 30 h. No segundo capítulo, verificou-se que o aumento da temperatura reduziu de forma expressiva os intervalos críticos de mortalidade. Para S. zeamais, por exemplo, os valores passaram de 14,0/35,1 h a 15 °C para 6,3/9,6 h a 35 °C. Esse padrão foi consistente entre as espécies avaliadas, indicando que temperaturas mais elevadas potencializam a ação do AITC e reduzem o tempo necessário para alcançar níveis elevados de mortalidade. Em contraste, o sistema sem recirculação apresentou limitações significativas, com mortalidade restrita à camada superior da coluna de grãos, independentemente da temperatura. Esses resultados evidenciam que a difusão natural do AITC é insuficiente para promover controle uniforme, destacando a importância da recirculação como mecanismo de distribuição eficiente do composto. Do ponto de vista aplicado, o sistema de recirculação com AITC mostrou-se eficaz e homogêneo, características essenciais para sua utilização em escala comercial. Além disso, a tecnologia pode ser integrada a sistemas de aeração já existentes em unidades armazenadoras, facilitando sua adoção sem a necessidade de grandes investimentos. Sua utilização também pode ser incorporada a estratégias de rotação com fumigantes convencionais, contribuindo para retardar o desenvolvimento de resistência e prolongar a vida útil desses compostos. Em síntese, esta tese demonstra que o uso do AITC associado à recirculação de ar constitui uma alternativa eficiente e promissora para o controle de insetos-praga em milho armazenado. Ao integrar diferentes variáveis operacionais e ambientais, os resultados fornecem bases consistentes para a aplicação prática dessa tecnologia, contribuindo para a redução de perdas pós-colheita e para a sustentabilidade da cadeia produtiva.

Postharvest losses of maize (Zea mays L.) represent one of the main challenges to food security and the sustainability of the production chain in Brazil. It is estimated that between 30% and 40% of stored grains are compromised by the action of insect pests, such as Sitophilus zeamais, Rhyzopertha dominica, and Tribolium castaneum. Traditionally, the control of these organisms relies on the use of chemical fumigants, particularly phosphine. However, the continuous use of this compound has promoted the development of resistance, reducing its effectiveness and creating the need for alternatives that combine efficiency, safety, and operational feasibility. In this context, allyl isothiocyanate (AITC), a natural compound derived from plants of the Brassicaceae family, has emerged as a promising alternative for pest management in stored grains. The objective of this thesis was to evaluate the efficiency of AITC application in air recirculation systems for the control of insect pests in stored maize, considering the influence of critical variables such as exposure time, temperature, and position within the grain column. To this end, a prototype with a capacity of 60 kg of grain was developed, in which different experimental conditions were evaluated. Data analysis was performed using sigmoidal regression, allowing the identification of critical points in the mortality curve (PcI - Lower Critical Point and PcU - Upper Critical Point) which define the intervals of greatest sensitivity of the model to variations in exposure time. The results showed that the air recirculation system exhibited significantly superior performance compared to the non-recirculation system. In the first chapter, conducted at 25 °C, recirculation promoted uniform mortality throughout the entire grain column. For S. zeamais, PcI values ranged from 8 to 10 hours, while PcU values ranged from 16 to 18 hours. For R. dominica, the intervals ranged from 7 to 9 hours (PcI) and from 11 to 17 hours (PcU). In contrast, T. castaneum showed greater tolerance to the treatment, with PcI values between 12 and 15 hours and PcU values between 27 and 30 hours. In the second chapter, increasing temperature significantly reduced the critical mortality intervals. For S. zeamais, for example, values decreased from 14.0/35.1 hours at 15 °C to 6.3/9.6 hours at 35 °C. This pattern was consistent across the evaluated species, indicating that higher temperatures enhance the action of AITC and reduce the time required to achieve high mortality levels. In contrast, the system without recirculation showed significant limitations, with mortality restricted to the upper layer of the grain column, regardless of temperature. These results demonstrate that the natural diffusion of AITC is insufficient to ensure uniform control, highlighting the importance of recirculation as an efficient mechanism for compound distribution. From an applied perspective, the AITC recirculation system proved to be effective and homogeneous, which are essential characteristics for its use at a commercial scale. In addition, the technology can be integrated into existing aeration systems in grain storage facilities, facilitating its adoption without the need for major investments. Its use can also be incorporated into rotation strategies with conventional fumigants, contributing to delaying resistance development and extending the useful life of these compounds. In summary, this thesis demonstrates that the use of AITC associated with air recirculation constitutes an efficient and promising alternative for the control of insect pests in stored maize. By integrating different operational and environmental variables, the results provide a solid basis for the practical application of this technology, contributing to the reduction of postharvest losses and to the sustainability of the production chain.