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martes, 6 de diciembre de 2016

Tendencia mundial de los bioproductos agrícolas

Autor: Doctor Freddy Boehmwald / UC Davis Chile
En los próximos años, la agricultura enfrentará grandes desafíos para cubrir un progresivo aumento en la demanda.
Por una parte, deberá ser altamente eficiente para poder alimentar a una creciente población mundial con menos tierras disponibles debido al calentamiento global. Por otra, los nuevos desarrollos para aumentar la eficiencia productiva necesitan ser sustentables y amigables con el medio ambiente.
Es por esto que existe una fuerte presión legislativa por cambiar o desacelerar el impacto de la agricultura intensiva sobre el medio ambiente, específicamente mejorando la gestión del agua y reduciendo el uso de agroquímicos.
No obstante, sin el empleo de agroquímicos sería imposible alcanzar los volúmenes de producción actuales, lo que ha generado una dependencia de la agricultura por este tipo de preparativos. Como consecuencia, han emergido otros problemas, como plagas resistentes a los agroquímicos sintéticos, contaminación de aguas y alimentos y degradación de suelos. Paradójicamente, en ocasiones, esto ha generado el efecto opuesto al esperado: una reducción en el rendimiento de la producción agrícola. Se debe tener en cuenta que el suelo es un ecosistema complejo, en el cual es fundamental un equilibrio entre los componentes minerales, orgánicos y biológicos para una agricultura productiva y libre de pestes.
En respuesta a este escenario, diversos grupos de interés han reorientado cantidades sustanciales de recursos hacia el desarrollo de nuevas tecnologías de base biológica, pero que son complementarias al uso de agroquímicos. Se espera que estos desarrollos contribuyan a la protección de los cultivos en una forma altamente eficiente y también más sostenible y amigable con el medio ambiente.
UNA INDUSTRIA EN VÍAS DE CONSOLIDACIÓN
La industria de los bioproductos agrícolas crece a una tasa anual cercana al 18% en un mercado mundial que alcanzaría los USD $5 mil millones para el 2020. Numerosas startups de bioproductos han sido adquiridas por transnacionales de la industria agroquímica, que buscan expandir su negocio mediante la adquisición de conocimiento específico y la diversificación de su portafolio de productos.
Los bioproductos agrícolas son productos de origen natural, altamente biodegradables y con una muy baja o nula toxicidad para las plantas, las personas y el ecosistema. Por lo general, son derivados de microorganismos o macroorganismos que se presentan en una amplia gama de formulaciones. En términos funcionales, son clasificados en tres grandes grupos: biopesticidas para el control de pestes, bioestimulantes para el crecimiento de las plantas y biofertilizantes para el aumento en la captura de nutrientes.
El segmento con mayor crecimiento corresponde a aquellos productos que utilizan como base microorganismos, ya sea como células viables o como extractos. Mientras que el tratamiento de semillas es una de las formulaciones con mayor crecimiento. Este elemento se considera clave en la expansión de los bioproductos, desde el área frutícola y hortalizas hasta los cultivos extensivos, como los cereales.
BIOPESTICIDAS: UNA APUESTA SEGURA Y EFECTIVA
Este grupo de biológicos incluye, entre otros, biofungicidas, bioherbicidas y bioinsecticidas. Estas preparaciones son eficaces debido a mecanismos de acción altamente específicos que limitan su rango de acción. Por ejemplo, un bioinsecticida en base a una feromona actuará sobre aquellas especies particulares que constituyen las plagas y no tendrá efecto contra otras especies. Además, dejará muy pocos residuos en los alimentos y en el medio ambiente. En cambio, los insecticidas tradicionales poseen, en general, un espectro amplio de acción y una baja degradación ambiental debido a que son normalmente compuestos xenobióticos (que poseen una estructura química poco frecuente o inexistente en la naturaleza).
Las ventajas de los biopesticidas son cada vez más valoradas y reconocidas por el sector agrícola y alimentario, siendo un potente estímulo la seguridad alimentaria. Por ejemplo, las especificaciones de los alimentos de exportación requieren bajos niveles de residuos, inclusive, algunas cadenas de alimentos han establecido sus propias exigencias más restrictivas que las normativas internacionales. Otro estímulo es el manejo de plagas resistentes a fitosanitarios tradicionales, en donde la especificidad de los biopesticidas en los mecanismos de acción entrega nuevas herramientas para el control efectivo.
De acuerdo a la consultora Dunham-Trimmer, actualmente existen en el mundo cerca de 300 compuestos activos en uso en más de 1200 diferentes formulaciones de biopesticidas. Sudamérica es uno de los segmentos con mayor crecimiento, lo que puede ser explicado por un costo de desarrollo relativamente bajo y menores tiempos en investigación comparado con los pesticidas químicos.
Una de las compañías innovadoras en el desarrollo de bioproductos es Marrone Bio Innovations. Localizada en Davis, California, su tecnología patentada permite aislar eficientemente microorganismos desde diferentes ambientes, que luego son clasificados de acuerdo a su novedad y caracterizados según la composición de las estructuras que producen. A través de estos análisis, puede eliminarse compuestos que contienen toxinas e identificar posibles productos que puedan llegar a desarrollo.
Uno de sus productos principales es Venerate, un bioinsecticida compuesto por células muertas y sólidos de fermentación de la bacteria Burkholderia spp., que permite controlar una diversidad de plagas, sin alterar el ecosistema benéfico. Este bioinsecticida actúa por ingesta o contacto produciendo la degradación enzimática del exoesqueleto e interfiriendo con los procesos de muda. Venerate está aprobado en la Unión Europea y Estados Unidos para tratar cultivos tradicionales y tiene certificación orgánica, no posee días de carencia ni está incluido en los listados de pesticidas con residualidad, por lo que puede ser aplicado el mismo día de la cosecha.
TENDENCIAS EN BIOESTIMULANTES Y BIOFERTILIZANTES
Un bioestimulante es una sustancia o microorganismo cuya aplicación en cultivos estimula los procesos biológicos y químicos existentes en la planta y/o a los microorganismos asociados (como micorrizas), incrementando la eficiencia de uso de nutrientes y/o la tolerancia a estrés abiótico (como suelos salinos).
Son materiales de origen biológico, que contienen niveles suficientes de nutrientes biodisponibles para las plantas (como nitrógeno, fósforo y potasio) y que impactan sobre el crecimiento y/o calidad de la planta.
Un aspecto fundamental en el desarrollo de bioproductos, y que puede condicionar su éxito, es la consistencia de su efectividad luego de pasar por la cadena de distribución. Usualmente, la efectividad depende de la actividad biológica de organismos vivos, por lo que deben ser probados bajo todas las condiciones a las que se someterá el producto luego de salir del laboratorio, como temperatura, humedad y luz. Además debe considerarse un envase que respete las propiedades biológicas del producto.
En el caso de los bioestimulantes se ha descrito, por ejemplo, que la cantidad de células biológicamente activas en algunas cepas de Pseudomonas spp. disminuye cerca de un 95% luego de 300 días, periodo en el cual el producto es producido, almacenado, distribuido y aplicado en campo (figura 2). Bioyield es un producto elaborado por la estadounidense 3Bar Biologics Inc., que se hizo cargo de este problema. Este bioestimulante se activa directamente en campo utilizando un biorreactor de bajo costo, lo que permite incrementar su efectividad generando un cultivo más fresco. De esta forma, un cambio en la formulación del producto adecuó el tiempo de almacenaje a las cadenas de distribución de agroquímicos ya existentes.
La relación planta-microorganismo es un excelente ejemplo de simbiosis. Hoy sabemos que las plantas no pueden desarrollarse sin los microorganismos que cohabitan en sus tejidos, ya que entregan nutrientes y protección que la planta no puede conseguir por sí sola. Este consorcio de miles de especies distintas de hongos y bacterias se denomina microbioma. Su estudio y comprensión abre oportunidades en el desarrollo de diversos bioproductos, los cuales tienen un alto valor local, es decir, son específicos para cada variedad de planta y para un lugar y clima particulares, traduciéndose en soluciones construidas a la medida.
En conclusión, la actual tendencia en el desarrollo de biofertilizantes y bioestimulantes es ofrecer formulaciones de consorcios bacterianos compuestos por especies distintas con funciones variadas y complementarias que otorgan una completa protección a las plantas en comparación con sus contrapartes basadas en una sola cepa o especie.
En este sentido, una de las compañías con mayores avances es Bioconsortia. En sus veinte años de experiencia, ha colectado y caracterizado 45.000 cepas de bacterias, incluyendo 9.000 endófitos (microorganismos que residen en el interior de los tejidos de la planta). En 2014, luego de la consolidación de su plataforma de I+D, se establecieron en Davis (California). Esta firma posee relaciones directas con Syngenta, AgraQuest, Novartis y Monsanto.
BioConsortia está desarrollando sus bioproductos a través de la metodología Selección Microbiana Avanzada (AMS) (figura 3), la cual utiliza a la planta como agente seleccionador de los consorcios microbianos más efectivos. Esta metodología recopila consorcios de variadas fuentes que son introducidos en semillas que, luego de germinar, producirán una planta con los rasgos fenotípicos deseados ligados a un microbioma particular. Este es un proceso iterativo en donde el microbioma seleccionado por la planta puede ser nuevamente introducido en semillas para realizar una selección final. Una vez concluido el proceso de selección, el microbioma resultante puede ser utilizado para su aplicación como tratamiento de semillas.
LOS DESAFÍOS DE CHILE
Aunque los bioproductos ofrecen interesantes oportunidades comerciales y su aplicación es segura, se estima que menos del 1% de los productos formulados alcanzarán el mercado. Las razones son complejas y variadas, pero principalmente están asociadas con la estabilidad del producto y la falta de un marco legal apropiado para registro.
Es importante destacar que en comparación con los agroquímicos, en bioproductos existe una amplia gama de compuestos activos que actúan sobre la base de la sinergia y que usualmente sus mecanismos de acción son desconocidos. A menudo esta condición dificulta su registro y su ingreso al mercado. En consecuencia, en Chile es necesario generar un marco legal específico para registro de bioproductos que considere, entre otros temas, las dificultades de la identificación de un ingrediente activo en particular.
Otro gran desafío es el control de calidad y la estabilidad de los bioproductos a lo largo de la cadena de distribución. Resulta coherente establecer normas o directrices nacionales para la formulación y vida útil, estudios de efectividad en campo y calidad final de los bioproductos. Cuando estos obstáculos sean superados, es esperable que muchos productos nacionales lleguen al mercado impactando positivamente en la productividad agrícola y en la seguridad de los trabajadores y los consumidores finales.

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