Produits phytosanitaires biologiques et biostimulants – défis de formulation

Les produits phytosanitaires jouent un rôle essentiel dans la protection des cultures contre les ravageurs, les adventices, les maladies et les moisissures, tandis que les biostimulants renforcent les plantes face aux conditions climatiques défavorables et améliorent leur état général. Leur utilité est indéniable. Ces dernières années, la recherche de substituts aux pesticides chimiques s’est intensifiée, les alternatives biologiques gagnant en importance. Cette catégorie comprend des substances naturelles qui luttent contre les ravageurs par des mécanismes biochimiques naturels. Il s’agit de substances d’origine végétale ou animale (par exemple, huiles, saponines, acides organiques) ou de métabolites bactériens (par exemple, spinosad, abamectine, toxines Bt). Dans le cas des régulateurs de croissance végétale, des préparations contenant des substances naturelles telles que les auxines, les cytokinines et les gibbérellines ont également été mises au point. Les produits phytosanitaires biologiques incluent également des macro-organismes et des micro-organismes. Les micro-organismes utilisés comme ingrédients actifs dans les biopréparations comprennent des virus, des bactéries (principalement Bacillus et Pseudomonas ) et des champignons ( Trichoderma, Beauveria , Coniothyrium, Matherhizium, Pythium ) ^[2] . Des progrès significatifs ont également été réalisés dans le développement de biostimulants qui soutiennent les processus biologiques des plantes. De nombreux produits disponibles sur le marché sont à base d’extraits d’algues, d’extraits végétaux, d’acides aminés et de protéines, d’acides humiques et de micro-organismes. Ces derniers sont uniques car ils peuvent soutenir les plantes de multiples façons : en favorisant le développement du système racinaire, en transformant les nutriments en formes plus facilement assimilables et en luttant contre les insectes ou les champignons. Par conséquent, les biostimulants à base de micro-organismes peuvent souvent être homologués comme produits phytosanitaires ^{[ 3, 4, 5]} .

Les deux groupes de produits agrochimiques décrits ci-dessus agissent de manière très spécifique, sont facilement biodégradables et sans danger pour l’environnement et les consommateurs, et, surtout, augmentent très efficacement les rendements des cultures ^{[ 3]} .

Préparations biologiques à base de micro-organismes

Les produits phytosanitaires microbiologiques constituent la classe de biopesticides la plus utilisée et la plus étudiée . Ce sont des préparations contenant des micro-organismes tels que des bactéries, des champignons et des virus. Les pesticides microbiologiques tuent les larves d’insectes ou inhibent la croissance des adventices dans les champs cultivés. Ils agissent sur les agents pathogènes et les ravageurs des plantes par divers mécanismes, tels que la production de toxines, la sécrétion d’enzymes, les composés volatils, la colonisation directe ou la consommation par l’hôte. Ils peuvent lutter contre de nombreux types de ravageurs, bien que chaque ingrédient actif soit relativement spécifique. Ils se caractérisent par leur capacité à se multiplier potentiellement sur les cultures après application. Ils favorisent également la croissance des plantes et améliorent la qualité des récoltes ^.

Biostimulants et produits phytosanitaires à base de Bacillus

Diverses espèces de bactéries peuvent être utilisées contre les pathogènes telluriques des plantes, les insectes ravageurs ou les nématodes phytoparasites. Il s’agit de bactéries sporulantes, notamment Bacillus (par exemple B. amyloliquefaciens, B. subtilis et B. thuringiensis ) et Streptomyces , ainsi que d’espèces non sporulantes appartenant à des genres tels que Pasteuria et Pseudomonas ^[2] . Les biostimulants à base de bactéries Bacillus occupent une place de choix parmi les agents microbiologiques utilisés en agriculture. Ils sont composés de spores lyophilisées mélangées à des additifs etdes adjuvants (substances de soutien) et apportent de nombreux bienfaits aux plantes ^[7] . La diversité métabolique et génétique des espèces de Bacillus leur permet de s’adapter à différentes conditions environnementales. Il a été démontré que les bactéries associées aux plantes augmentent leur résistance au stress causé, par exemple, par la salinité du sol ou la sécheresse. Elles sont également capables de produire des phytohormones (hormones végétales) qui ont un effet positif sur la croissance et le développement des plantes ^{[ 7].}

La clé du succès – une formulation bien préparée

Le processus de formulation des biopesticides consiste à obtenir le produit final en mélangeant le composant microbiologique avec divers excipients et adjuvants afin d’améliorer la protection contre les conditions environnementales, la survie des agents biologiques, ainsi que leur bioactivité et leur stabilité au stockage ^[6] . Les formulations de biopesticides se divisent en deux catégories : liquides et solides . Les préparations liquides peuvent être à base d’eau, d’huiles végétales, d’esters dérivés de ces huiles, d’alcools gras, de lactides ou de leurs combinaisons. Les préparations aqueuses (suspensions concentrées (SC), émulsions concentrées (EW), suspensions en capsules (CS) , etc.) nécessitent l’ajout d’ingrédients inertes tels que des dispersants , des émulsifiants , des agents mouillants , des épaississants, des modificateurs de rhéologie , des monomères de réticulation, des colorants, des antigels et des nutriments. Selon le type de formulation, le processus peut comprendre un mélange simple ou à fort cisaillement, un broyage humide ou une polymérisation in situ . Les formulations sèches (poudres dispersibles (WP), granulés dispersibles (WG), granulés (GR) ou comprimés (TB) pour application directe , etc.) peuvent être produites par diverses technologies telles que la pulvérisation, la lyophilisation, le séchage à l’air, avec ou sans lit fluidisé. Plusieurs techniques de granulation existent : granulation humide par enrobage, granulation sèche par compactage et broyage de la poudre, ainsi que par extrusion et sphéronisation. On y ajoute également des liants, des supports, des dispersants, des agents mouillants, etc. Les formulations les plus courantes de biopesticides et de biostimulants sont : SL, OD, CS et WP ou WG. Comme mentionné précédemment, les micro-organismes sont particulièrement sensibles aux facteurs externes tels que le rayonnement solaire, l’humidité ou les variations excessives de température de stockage ; c’est pourquoi les formulations OD et CS leur conviennent particulièrement. L’huile protège les micro-organismes des rayons UV, les isole de l’humidité et les protège des variations de température. Dans les formulations CS, les micro-organismes sont encapsulés, ce qui les rend moins vulnérables aux facteurs externes. Les endospores ou spores de bactéries et de champignons peuvent être séchées, ce qui explique leur présence dans les formulations WP et WG. La plupart des extraits utilisés comme biostimulants sont très solubles dans l’eau et peuvent être conservés avec des conservateurs, d’où leur présence fréquente dans les formulations SL ^{[7, 8]} . Les organismes utilisés dans les formulations sont en suspension dans un support approprié, enrichi d’additifs pour maximiser leur survie, optimiser leur application à la cible et les protéger après application ^{[7, 8]} . Les formulations contiennent une ou plusieurs substances actives et divers ingrédients additionnels pour améliorer leur efficacité. Parmi ceux-ci figurent des agents protecteurs (protecteurs d’herbicides), des synergistes, des supports, des épaississants et adhésifs, des agents mouillants, etc.

Défis de formulation

L’efficacité des produits phytosanitaires biologiques dépend largement de leur formulation. Ces préparations, à base de substances naturelles, sont beaucoup plus sensibles aux conditions environnementales que leurs homologues chimiques. Cela est particulièrement vrai pour les biostimulants à base de bactéries Bacillus . Par conséquent, l’industrie est confrontée à de nombreux défis de formulation afin de garantir l’efficacité et la stabilité des micro-organismes vivants sur une longue période ^{[ 7, 8]} .

Sensibilité des micro-organismes aux facteurs environnementaux

Certains micro-organismes sont instables et se dégradent rapidement sous l’effet de la lumière, de l’air ou de températures élevées. Leur courte durée d’action et leur efficacité variable limitent le nombre de substances naturelles commercialisables dans le secteur des produits phytosanitaires. Une solution consiste à développer des formulations plus stables et efficaces qui optimisent la viabilité et l’efficacité des dérivés, notamment ceux de Bacillus . La microencapsulation représente une avancée significative. Ce procédé consiste à enrober les spores dans une matrice protectrice qui les préserve des agressions environnementales. L’enrobage se dégrade progressivement, libérant les bactéries au bon endroit et au bon moment ^.

Libération contrôlée de la substance active

La libération contrôlée de substances actives accroît leur efficacité, réduisant ainsi la fréquence des applications et les coûts globaux. L’une des solutions fréquemment utilisées est l’emploi de microcapsules, mentionné précédemment. Des matrices spécifiques sont également employées ; elles libèrent le principe actif en réponse à des stimuli spécifiques, tels que des variations de pH ou d’humidité. L’utilisation de vecteurs polymères constitue une solution intéressante. L’emploi de polymères biodégradables comme vecteurs pour la délivrance ciblée et contrôlée de substances aux plantes par voie foliaire ou racinaire est très prometteur. La libération est lente, le polymère se dégradant (selon le lieu) sous l’effet de la lumière solaire ou de la microflore ^du sol. La vitesse de libération des biopesticides peut être modulée en utilisant différents monomères et agents de réticulation et en sélectionnant leur proportion optimale. L’utilisation de structures nanoporeuses est un autre exemple intéressant.

Introduction des nanoformulations sur le marché

La nanotechnologie offre un potentiel considérable pour améliorer l’efficacité des biopesticides. On peut citer, par exemple, la création de revêtements nanométriques protégeant le principe actif des agressions extérieures. Les progrès réalisés dans la création de nanoémulsions ouvrent des perspectives intéressantes. Dans ce cas, la substance active est dispersée dans un support liquide. Ces préparations se caractérisent par une meilleure dispersibilité, permettant une couverture uniforme des plantes. De plus, leur petite taille favorise une meilleure pénétration et une action plus ciblée. L’introduction des nanoformulations sur le marché représente une formidable opportunité, mais soulève également de nombreux défis et interrogations. Parmi les plus importants figurent le coût de production relativement élevé, ainsi que les effets à long terme encore inconnus de l’introduction de nanomatériaux dans l’environnement ^[8] .

Formulations multifonctionnelles pour une protection complète des plantes

Une piste intéressante dans le développement de formulations de biopesticides consiste à combiner de manière synergique des souches de Bacillus avec d’autres agents de biocontrôle ou biostimulants afin de créer des préparations multifonctionnelles assurant une protection complète des plantes et favorisant leur croissance. Les différentes souches possèdent des effets et des propriétés distincts, et leur combinaison offre un soutien global à la plante. De plus, l’ajout d’autres ingrédients, tels que des acides humiques ou des extraits d’algues, peut renforcer l’action des bactéries. ^{[ 3, 6, 7]}

PCC Exol en tant que fournisseur de solutions pour la formulation de biopesticides et de biostimulants

Le fabricant de tensioactifs PCC Exol accompagne depuis de nombreuses années le secteur agricole grâce à ses produits et son expertise technique. Nous recherchons constamment des solutions optimales pour les formulations de biopesticides et de biostimulants mentionnées ci-dessus, et c’est pourquoi nous pouvons recommander plusieurs de nos produits pour ces catégories . Pour les formulations SL, nous proposons une large gamme d’agents mouillants, d’améliorateurs de formation et de rétention de pulvérisation, ainsi que de pénétrants cuticulaires qui augmentent l’absorption . Tous ces produits sont facilement biodégradables et respectueux de l’environnement. Parmi les agents mouillants, nous recommandons tout particulièrement les produits développés spécifiquement à cet effet, tels que EXOwet D15 , EXOwet L5, EXOwet T7 et EXOwet OS . De nombreux produits du groupe ROKAnol présentent également d’excellentes propriétés mouillantes, notamment NL8P4 , L5P5 , la série DB, la série GA et la série ID. Pour améliorer la formation et la rétention de la pulvérisation, nous recommandons la gamme ROKAmer , notamment les ROKAmer G4300 et G3800 , et plus particulièrement le ROKAmer 6500 ou sa version aqueuse plus pratique, le ROKAmer 6500W . Pour pénétrer la cuticule foliaire, nous recommandons les produits à base d’acides gras insaturés ou d’alcools gras à HLB moyen : ROKAcet O7 ou ROKAnol O10 ^. Dans les formulations OD, il est essentiel de garantir une stabilité de suspension et une émulsification adéquates de la phase huileuse après ajout d’eau ; c’est pourquoi les tensioactifs combinant ces deux fonctions sont particulièrement performants. De plus, ces tensioactifs ne doivent pas nuire aux micro-organismes. C’est pourquoi nous recommandons, pour cette formulation, les ROKAcets de la série R et les groupes de produits ROKwin et ROKwinol , qui améliorent également les propriétés du spray et augmentent son efficacité ^[10] . Dans la formulation CS , une émulsification adéquate de la phase huileuse lors de la polymérisation interfaciale ou in situ doit être assurée. Ceci requiert une sélection précise des émulsifiants et des colloïdes protecteurs, faute de quoi les micelles s’agglutineront et les capsules auront une taille inadaptée. Par ailleurs, de nombreux solvants et émulsifiants utilisés pour l’encapsulation de substances conventionnelles sont microbiologiques ; c’est pourquoi les huiles végétales et les émulsifiants appropriés sont généralement privilégiés. Après l’encapsulation, des agents mouillants et des dispersants d’eau appropriés doivent être ajoutés. Les mêmes ROKAnols ou ROKAmers utilisés dans les formulations SL peuvent servir d’agents mouillants. Les ROKAmers stabilisent également la suspension en agissant comme codispersants. Nous recommandons EXOfos PT K25 ou PT K60, SULFOROKAnol TSP95, EXOdis PC40 , Rodys OP et Rodys KP ^[10] comme dispersants. PCC Exol propose également des conseils techniques pour la résolution de problèmes de formulation et développe de nouveaux produits ou leurs variantes à la demande de ses clients. Nous vous invitons à consulter notre catalogue et à nous contacter.