Produtos fitossanitários biológicos e bioestimulantes – desafios de formulação

Os produtos fitossanitários desempenham um papel significativo na proteção das culturas contra pragas, ervas daninhas, doenças e fungos, enquanto os bioestimulantes auxiliam as plantas a resistir a condições climáticas adversas e melhoram seu estado geral. Sua utilidade é inquestionável. Nos últimos anos, a busca por substitutos para pesticidas químicos se intensificou, com as alternativas biológicas ganhando importância. Essa categoria inclui substâncias naturais que controlam pragas por meio de mecanismos bioquímicos naturais. São substâncias de origem vegetal ou animal (como óleos, saponinas e ácidos orgânicos) ou metabólitos bacterianos (como espinosade, abamectina e toxinas Bt). No caso dos reguladores de crescimento vegetal, também foram desenvolvidas preparações contendo substâncias naturais como auxinas, citocininas e giberelinas. Os produtos fitossanitários biológicos também incluem macroorganismos e microorganismos. Os microrganismos que são ingredientes ativos em biopreparações incluem vírus, bactérias (principalmente Bacillus e Pseudomonas ) e fungos ( Trichoderma, Beauveria , Coniothyrium, Matharhizium, Pythium ) ^{[ 2]} . Progressos significativos também foram feitos no desenvolvimento de bioestimulantes que auxiliam processos biológicos em plantas. Existem muitos produtos disponíveis no mercado à base de: extratos de algas marinhas, extratos vegetais, aminoácidos e proteínas, ácidos húmicos e microrganismos. Este último grupo é único porque os microrganismos podem auxiliar as plantas de diversas maneiras: promovendo o desenvolvimento do sistema radicular, convertendo nutrientes em formas mais facilmente assimiláveis ​​e, adicionalmente, combatendo insetos ou fungos. Portanto, os bioestimulantes à base de microrganismos podem, muitas vezes, ser registrados como produtos fitossanitários ^{[ 3, 4, 5]} .

Ambos os grupos de agroquímicos descritos acima atuam de maneira muito específica, são facilmente biodegradáveis ​​e seguros para o meio ambiente e para os consumidores e, o mais importante, aumentam de forma muito eficaz a produtividade das culturas ^{[ 3]} .

Preparações biológicas à base de microorganismos

Os produtos fitossanitários microbiológicos são a classe de biopesticidas mais utilizada e pesquisada . São preparações que contêm microrganismos como bactérias, fungos e vírus. Os pesticidas microbiológicos matam larvas de insetos ou inibem o crescimento de ervas daninhas em campos cultivados. Atuam sobre patógenos e pragas de plantas por meio de diversos mecanismos, como produção de toxinas, secreção de enzimas, compostos voláteis, colonização direta ou consumo pelo hospedeiro. Podem controlar muitos tipos diferentes de pragas, embora cada ingrediente ativo individual seja relativamente específico. Caracterizam-se pela capacidade de se multiplicarem nas culturas após a aplicação. Também promovem o crescimento das plantas e melhoram a qualidade das culturas ^.

Bioestimulantes e produtos fitofarmacêuticos à base de Bacillus

Diversas espécies de bactérias podem ser utilizadas contra patógenos de plantas presentes no solo, pragas de insetos ou nematoides parasitas de plantas. Estas são bactérias formadoras de esporos, incluindo Bacillus (por exemplo, B. amyloliquefaciens, B. subtilis e B. thuringiensis ) e Streptomyces , bem como espécies não formadoras de esporos de gêneros como Pasteuria e Pseudomonas ^{. Os bioestimulantes} à base de bactérias Bacillus ocupam um lugar especial entre os agentes microbiológicos utilizados na agricultura. Consistem em esporos liofilizados misturados com aditivos eadjuvantes (substâncias de suporte) e trazem uma série de benefícios para as plantas. ^A diversidade metabólica e genética de Bacillus spp . permite que se adaptem a diferentes condições ambientais. Foi demonstrado que bactérias associadas a plantas aumentam sua resistência ao estresse causado, por exemplo, pela salinidade do solo ou pela seca. Elas também são capazes de produzir fitormônios (hormônios vegetais) que têm um efeito positivo no crescimento e desenvolvimento das plantas ^{[ 7].}

A chave para o sucesso – uma formulação bem preparada.

O processo de formulação de preparações biopesticidas leva à criação do produto final pela mistura do componente microbiológico com diversos veículos e adjuvantes para melhor proteção contra as condições ambientais, maior sobrevivência dos agentes biológicos e melhoria da bioatividade e estabilidade de armazenamento ^. As formulações biopesticidas podem ser divididas em líquidas e secas . As preparações líquidas podem ser à base de água, óleos vegetais, ésteres derivados desses óleos, álcoois graxos, lactídeos ou combinações destes. As preparações aquosas (concentrados em suspensão (CS), emulsões concentradas (EC), suspensões em cápsulas (SC) , etc.) requerem a adição de ingredientes inertes, como dispersantes , emulsificantes , agentes umectantes , espessantes, modificadores de reologia , monômeros de reticulação, corantes, compostos anticongelantes e nutrientes adicionais. Dependendo do tipo de formulação, o processo envolve mistura simples ou de alta cisalhamento, moagem úmida ou polimerização in situ . Formulações secas (pós dispersíveis (WP) e grânulos dispersíveis (WG), grânulos (GR) ou comprimidos (TB) para aplicação direta , etc.) podem ser produzidas utilizando diversas tecnologias, como secagem por aspersão, liofilização, secagem ao ar, com ou sem o uso de leito fluidizado. Existem também várias técnicas de granulação: granulação úmida por revestimento, granulação seca por compactação e trituração do pó, bem como por extrusão e esferonização. Aqui, também, são adicionados aglutinantes, veículos, dispersantes, agentes umectantes, etc. As formulações mais populares de biopesticidas e bioestimulantes são: SL, OD, CS e WP ou WG. Como já mencionado, os microrganismos são particularmente sensíveis a fatores externos, como radiação solar, umidade ou flutuações excessivas de temperatura de armazenamento, razão pela qual as formulações OD e CS são particularmente adequadas para eles. O óleo protege os microrganismos da radiação UV, isola-os da umidade e os protege das variações de temperatura. Nas formulações CS, os microrganismos são encapsulados, o que também os torna menos vulneráveis ​​a fatores externos. Endósporos ou esporos de bactérias e fungos podem ser secos, razão pela qual também são encontrados em formulações WP e WG. A maioria dos extratos usados ​​como bioestimulantes são altamente solúveis em água e podem ser preservados com conservantes, razão pela qual são frequentemente encontrados em formulações SL ^{[ 7, 8]} .

Os organismos usados ​​nas formulações são suspensos em um veículo adequado, suplementado com aditivos para maximizar a sobrevivência, otimizar a aplicação ao alvo e proteger os organismos após a aplicação ^{[ 7, 8]} .

As formulações contêm uma ou mais substâncias ativas e diversos ingredientes adicionais para melhorar sua eficácia. Estes incluem protetores (protetores de herbicidas), sinergistas, veículos, substâncias espessantes e adesivas, agentes umectantes e outros.

Desafios de formulação

A eficácia dos produtos fitossanitários biológicos depende em grande parte da sua forma. Estas preparações, à base de substâncias naturais, são muito mais sensíveis às condições ambientais do que as suas contrapartes químicas. Isto é particularmente verdade para os bioestimulantes à base de bactérias Bacillus . Portanto, a indústria enfrenta uma série de desafios de formulação para garantir que os microrganismos vivos permaneçam eficazes e estáveis ​​durante um longo período de tempo ^{[ 7, 8]} .

Sensibilidade dos microrganismos a fatores ambientais

Alguns microrganismos são instáveis ​​e degradam-se rapidamente quando expostos à luz, ao ar ou a altas temperaturas. A curta duração de ação e a eficácia variável limitam o número de substâncias naturais que podem ser comercializadas no setor de produtos fitossanitários. Uma solução nessa área é o desenvolvimento de formulações mais estáveis ​​e eficazes que maximizem a viabilidade e a eficácia dos derivados, particularmente os de Bacillus . A microencapsulação representa um avanço significativo. Nesse processo, os esporos são envolvidos por uma matriz protetora que os protege de estressores ambientais. O revestimento degrada-se gradualmente, liberando as bactérias no local e ^momento adequados.

Liberação controlada da substância ativa

A liberação controlada de substâncias ativas aumenta sua eficácia, reduzindo assim a necessidade de aplicações frequentes e diminuindo os custos gerais. Uma das soluções frequentemente utilizadas é o uso de microcápsulas, já mencionado. Matrizes específicas também são utilizadas, liberando o ingrediente em resposta a estímulos específicos, como alterações de pH ou umidade. Uma solução interessante é o uso de polímeros como carreadores. O uso de polímeros biodegradáveis ​​como carreadores para a liberação direcionada e controlada de substâncias em plantas através de folhas ou raízes é muito promissor ( ). A liberação ocorre lentamente à medida que o polímero é degradado (dependendo do local) pela luz solar ou pela microflora do solo. A taxa de liberação de biopesticidas pode ser regulada pelo uso de diferentes monômeros e aditivos de reticulação, selecionando-se a proporção adequada entre eles. Um exemplo igualmente interessante é o uso de estruturas nanoporosas ^{[ 8, 9]} .

Introdução de nanoformulações no mercado

A nanotecnologia tem o potencial de oferecer novas soluções para aumentar a eficácia dos biopesticidas. Um exemplo é a criação de revestimentos nanométricos que protegem o ingrediente ativo de fatores externos. Os avanços na criação de nanoemulsões oferecem possibilidades interessantes. Nesse caso, a substância ativa é dispersa em um veículo líquido. Essas preparações são caracterizadas por maior dispersibilidade, permitindo uma cobertura uniforme das plantas. Além disso, seu pequeno tamanho permite melhor penetração e ação mais direcionada. A introdução de nanoformulações no mercado é uma grande oportunidade, mas também apresenta uma série de desafios e dúvidas. Um dos mais significativos é o custo de produção relativamente alto, bem como os efeitos a longo prazo ainda desconhecidos da introdução ^de nanomateriais no meio ambiente.

Formulações multifuncionais para proteção abrangente de plantas.

Uma direção interessante no desenvolvimento de formulações de biopesticidas é a combinação sinérgica de cepas de Bacillus com outros agentes de biocontrole ou bioestimulantes para criar preparações multifuncionais que proporcionem proteção abrangente às plantas e auxiliem no seu crescimento. Diferentes cepas possuem efeitos e propriedades distintas, e a combinação delas oferece suporte completo à planta. Além disso, a adição de outros ingredientes de suporte, como ácidos húmicos ou extratos ^de algas, pode potencializar ainda mais a ação das bactérias.

A PCC Exol como fornecedora de soluções para a formulação de biopesticidas e bioestimulantes.

A fabricante de surfactantes PCC Exol tem apoiado o setor agrícola com seus produtos e consultoria técnica há muitos anos. Também estamos constantemente buscando soluções otimizadas para as formulações de biopesticidas e bioestimulantes descritas acima, e por isso podemos recomendar diversos de nossos produtos para essas categorias . Para formulações SL, oferecemos uma ampla seleção de agentes umectantes, intensificadores de formação e retenção da pulverização e penetrantes na cutícula foliar que aumentam a absorção . Todos esses produtos são facilmente biodegradáveis ​​e inofensivos ao meio ambiente. Como agentes umectantes, recomendamos especialmente produtos desenvolvidos especificamente para essa finalidade, como EXOwet D15 , EXOwet L5, EXOwet T7 e EXOwet OS . Muitos produtos do grupo ROKAnol também possuem boas propriedades umectantes, como NL8P4 , L5P5 , a série DB, a série GA e a série ID. Como agentes que melhoram a formação e retenção da pulverização, recomendamos a série ROKAmer , incluindo ROKAmer G4300 e G3800 , e em particular o ROKAmer 6500 ou sua versão à base de água e mais conveniente, ROKAmer 6500W . Como penetrantes na cutícula foliar, recomendamos produtos à base de ácidos graxos insaturados ou álcoois graxos com HLB médio: ROKAcet O7 ou ROKAnol O10 ^. Em formulações OD, é necessário garantir estabilidade adequada da suspensão e emulsificação da fase oleosa após a adição de água, razão pela qual surfactantes que combinam ambas as funções funcionam bem. Além disso, esses surfactantes não devem prejudicar os microrganismos; portanto, recomendamos o seguinte para esta formulação: ROKAcets da série R e os grupos de produtos ROKwin e ROKwinol , que também têm um efeito positivo nas propriedades do spray e aumentam a eficácia da pulverização ^{[ 10]} .

Na formulação CS , deve-se garantir a emulsificação adequada da fase oleosa durante a polimerização interfacial ou in situ , o que requer a seleção precisa de emulsificantes e coloides protetores; caso contrário, as micelas se aglomerarão e as cápsulas terão um tamanho inadequado. Além disso, muitos dos solventes e emulsificantes usados ​​para encapsular substâncias convencionais matam microrganismos, razão pela qual óleos vegetais e emulsificantes adequadamente selecionados são os mais comumente usados. Após o processo de encapsulação, devem ser adicionados agentes umectantes e dispersantes de água apropriados. Os mesmos ROKAnols ou ROKAmers usados ​​em formulações SL podem ser usados ​​como agentes umectantes. Os ROKAmers estabilizam ainda mais a suspensão atuando como codispersantes. Recomendamos EXOfos PT K25 ou PT K60, SULFOROKAnol TSP95, EXOdis PC40 , Rodys OP e Rodys KP ^{[ 10]} como dispersantes.

A PCC Exol também oferece consultoria técnica para a resolução de diversos problemas relacionados à formulação e desenvolve novos produtos ou variantes sob encomenda. Convidamos você a visitar nosso catálogo de produtos e entrar em contato conosco.