Ouça nossos especialistas: Formulando produtos biológicos

Notamos uma significativa mudança na agricultura nos últimos meses. A maioria dos projetos em desenvolvimento, estão caminhando em direção à alternativas mais sustentáveis e visando diminuir impactos ambientais, com redução no uso de produtos químicos tradicionais. Para conquistar tais objetivos, sabemos que os ativos biológicos são imprescendíveis e muito interessantes para o mercado agrícola!

Estes ativos biológicos são ingredientes ativos como microrganismos (virus, fungos e bactérias) ou grandes moléculas (como metabólitos, enzimas, peptídeos, proteínas e também RNAs). Esses ativos podem ser formulados em produtos finais, incluindo biofertilizantes (para promover melhor crescimento da planta), bioestimulantes (melhorar a resiliência da planta e aumentar o rendimento no plantio) e também em biopesticidas (produtos com ativos também químicos, visando eliminar pragas e predadores naturais).

A formulação com ativos microbiológicos, é bem diferente das demais formulações com ativos químicos. Os ativos químicos são geralmente criados em laboratório, e projetados para garantir maior estabilidade e tempo de prateleira (shelf life). Já os ativos biológicos, são maiores e mais complexos, com menor compatibilidade entre eles e precisam ser cuidadosamente projetados para adaptação direta no meio ambiente. Estruturalmente eles também são bem mais sensíveis e precisam de maior atenção e controle, pois podem ser danificados ou decompostos pelo calor, pela irradiação solar, por seus próprios metabólitos (enzimas), pela umidade ou por até mesmo por outros microrganismos e/ou insetos, seus principais predadores na natureza.

Os produtos agrícolas formulados com Biológicos, precisam de diversos ingredientes, assim como as formulações com ativos químicos. Os principais ingredientes para estas formulações são: espessantes ou agentes de reologia, dispersantes, emulsificantes, agentes protetores coloidais, conservantes, entre outros itens. 
Preciamos ter cuidado extra ao selecionar e formular com esses ingredientes, pensando primeiramente em proteger os ativos Biológicos, que eles sejam compatíveis com os ativos químicos, e garantir que eles formulados em conjunto,  não causem danos ao nosso meio ambiente.

Temos diversos relatórios já com excelentes resultados técnicos, onde analisamos os desafios de cada formulação e oferecemos uma variedade de produtos compatíveis com os ativos biológicos. Neste blog, você irá encontrar as principais dicas e resultados já analisados por nossa equipe técnica.

Mantendo os microrganismos seguros

Os microrganismos podem ser aplicados diretamente às formulações ou em sementes, em processos de tratamento e aprimoramento genético. Eles também podem ser formulados em forma de sprays, dispersões em óleo, suspensões líquidas concentradas e principalmente, em produtos para aplicação foliar.

O principal objetivo neste tipo de formulação é manter o microrganismo vivo e estável, pelo maior tempo possível. O mínimo esperado em nossos testes iniciais de estabilidade, seriam 180 dias de estabilidade e mínimo de 80% de viabilidade dos microrganimos, sempre cuidadosamente controlados em temperatura e condições específicas. 
Muitos produtos já utilizados comercialmente, podem ser tóxicos para os microrganismos, portanto, é necessário selecionar e testar cuidadosamente todos os ingredientes pré-selecionados. Indicamos iniciar testes de compatibilidade com cada ingredient individualmente. Assim podemos garantir que cada microrganismo é compatível com os demais produtos selecionados para formulação. Estes testes precisam ser realizados até 48 horas antes de iniciarmos as formulações finais (com todos os ingredientes previamente selecionados). Assim, temos certeza sobre cada compatibilidade, protegemos os microrganismos escolhidos, e evitamos futuros problemas com a formulação final.
O principal objetivo é manter a viabilidade (número de microrganismos em atividade) pelo maior tempo possível. Assim, sabemos que eles ficarão “adormecidos” até que seja necessário sua atividade, entrando posteriormente em contato com outros ingredientes da formulação, sem esgotar seus recursos e evitando que estes microrganismos degradados e não atinjam o solo. Sendo assim, a secagem destes produtos é fundamental assim como  armazená-los em local seco e em temperatura controlada.

As formulações para tratamento de sementes, geralmente envolvem a integração do ativo biológico e dos demais ingredientes da formulação. Eles oferecem suporte e maior revestimento, através de polímeros líquidos que serão unificados como uma  capa protetora nas sementes. Estes polímeros garantem maior proteção às sementes, sem alterar as etapas de crescimento e germinção, além de reduzir problemas com o levantamento de poeira (dust-off) ao manusear as sementes e transportá-las. Caso seja necessário, podemos aumentar a espessura desta proteção com o uso de polímeros específicos e indicados para maior proteção.

Alguns produtos foliares precisam ser retidos em um dossel, o que significa selecionar ingredientes irão melhor aderir à folha e que fornecerão maior proteção solar UV. Os produtos em spray, são bem utilizados em casos onde precisamos desta proteção. Podem ser formulados em pós solúveis, selados a vácuo, e garantindo um ambiente seguro e sem umidade, garantindo a estabilidade da formulação até que os produtos finais sejam aplicados em plantios.

A formulação mais indicada, é específica e adaptada para cada tipo de microrganismo e ingredientes selecionados. Cada formulação terá resultado diferente em aplicação, e depende dos parâmetros individuais de cada microrganismo, garantindo maior viabilidade e estabilidade dos produtos finais! Podemos ajudá-los a selecionar o melhor método de análise e garantir que todos os parâmetros necessários aos microrganismos, sejam atingidos.

Entregando RNA no campo

O desafio em trabalhar com moléculas maiores, é percebido pelas condições específicas de cada molécula e por suas características estruturais, geralmente são maiores do que as moléculas comercialmente já utilizadas.
A grande inovação disruptiva em utilizar moléculas biológicas de grande estrutura, é a interferência do RNA (RNAi). Isso envolve a entrega de RNA em cada célula da planta ou inseto, visando explorar os processos naturais e silenciar um gene, por exemplo, para que este não atrapalhe o crescimento da planta ou gere uma resistência aos herbicidas. Além de garantir menor impacto ao crescimento e condições de cada planta, podemos também  interromper a produção de proteínas utilizadas como fonte de alimento para as principais pragas, evitando assim perdas no plantio e aumentando o rendimentos de cada aplicação em diversas culturas. Conseguimos projetar as condições ideiais e crescimento saudável da planta, em cada tipo de cultura, e levar estas condições ao campo, gerando melhores resultados para o agricultor!

Dentre os diversos desafios em trabalhar-se com maiores moléculas Biológicas e RNAi, destacamos os três principais: (1) entregar a carga útil, (2) mantê-la segura e no lugar ideal (por exemplo, em uma folha, precisamos prever a Localização certa entre a aplicação e a onde ocorrerá a ingestão do produto pelos insetos ou nematóides (3) mantê-la intacta, mesmo em condições mais desafiadoras de armazenamento.

Não há respostas prontas e muitas pesquisas ainda são necessárias para descobrirmos como formular e entregar tais produtos com RNA. À medida em que desenvolvemos cada projeto, visamos torná-lo viável e que atenda todas as condições  em ambientes agrícolas. Através do conhecimento prévio em outros setores como Cosméticos e Farmacêuticos, estamos progredindo para trazer novas soluções e produtos inovadores para o mercado Agro!

Testando biológicos

Devido à complexidade dos produtos biológicos, é impossível ter certeza absoluta sobre os seus efeitos em combinação com demais ingredientes. Portanto, cada projeto é único e deve ser estudado com muito cuidado.

Em primeiro lugar, cada componente da formulação precisa ser testado separadamente para avaliar sua biocompatibilidade – ou seja, como ele afeta o ativo biológico e em quais concentrações podem ser considerados tóxicos.

Então precisamos testar tudo junto na formulação. Alguns ingredientes são bons por conta própria, mas criam efeitos negativos na sobrevivência dos micróbios quando os misturamos. Se testarmos rigorosamente todos os ingredientes separadamente, podemos ter alta certeza de que a mistura não causará efeitos nocivos, mas isso não é 100%, então precisamos testar a formulação final também.

Conclusão: Acertando na formulação biológica

Formular produtos biológicos frágeis em um produto que ficará em uma prateleira em condições descontroladas por meses e depois será introduzido em um ecossistema complexo do mundo real é uma tarefa desafiadora.

Fazer isso com sucesso em cada caso significa explorar toda a gama de opções de formulação. Significa olhar para produtos químicos com diferentes propriedades para explorar quais são os melhores. Significa basear-se na experiência em formulação para unir essas partes de uma forma que proteja e melhore o biológico e não o prejudique, além de ser sustentável, escalável e econômico. E isso significa que serão necessários, testes rigorosos para cada formulação, garantindo que todos os resultados sejam atingidos e que sejam replicáveis em campo.

Em nosso artigo “Formulating Biologicals”, discutimos as questões levantadas neste blog com mais detalhes técnicos, e sugerimos algumas soluções, considerando as questões que precisam de maior discussão e exploração no assunto.

Como a Croda pode ajudar?

Trazemos excelentes resultados já  testados em laboratório, e conhecimento avançado sobre as formulações com produtos biológicos + químicos. Temos vasto banco de dados e biblioteca, com diversos resultados em especialidades químicas, que podem ajudar a projetar formulações sustentáveis e sistemas de entrega eficientes. Além de suporte técnico e teórico, oferecemos nossas instalações inovadoras e específicas para projetos com produtos biológicos.

Estamos em uma nova jornada, investindo em mais conhecimento e produtos Biológicos! Convidamos você, que também está pesquisando e apostando nestes novos produtos, a à desenvolverem novas soluções de formulação com a gente!
Nosso objetivo é que todos possam se unir e decifrar os desafios nas formualões com microrganismos e RNA, alcançando resultados inovadores e que impactem positivamente o meio ambiente! Para mais informações e sugestões de formulação, entre em contato com especialista em RNA, Steve Adams.