Como são produzidos os biodefensivos de base microbiológica

Os biodefensivos, também conhecidos como produtos biológicos, biopesticidas ou simplesmente controle biológico, ainda podem ser considerados uma novidade. 

Especialmente porque a nossa agricultura cresceu e se estabeleceu a partir do emprego de diferentes tecnologias que incluem os defensivos químicos, melhoramento genético, plantas transgênicas e maquinários. 

A importância dos biodefensivos

Os desafios da agricultura, num cenário de mudanças climáticas, demandam alternativas cada vez mais diversificadas. Com isso, a introdução dos biodefensivos têm sido incorporados como estratégia bastante eficiente na produção de alimentos. Atualmente, a combinação dessa tecnologia com outras estratégia utilizadas para a proteção de plantas já fazem parte do dia a dia do campo. 

Dessa forma, os produtores têm buscado incorporar cada vez mais, os biodefensivos em suas lavouras, melhorando significativamente as práticas de manejo de pragas e a preservação de outras tecnologias. 

Bioinseticida desenvolvido pela Embrapa é muito eficiente no controle da lagarta-do-cartucho

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O número de biodefensivos cresceu 

O sucesso do controle biológico no século XXI se dá por conta dos investimentos em pesquisa e desenvolvimento de produtos cada vez mais modernos e tecnológicos. 

Além disso, observamos um protagonismo dentro de universidades, de onde surgem startups. A conexão delas com grandes empresas proporciona a transferência de conhecimento necessária para introduzir muita inovação nas formulações biológicas.

O número e a variedade de produtos para proteção de culturas aumentaram drasticamente ao longo do tempo. Nos últimos cinco anos, considerando apenas os biodefensivos, houve um crescimento de 314% no número de produtos disponíveis aos agricultores. Aqui no Brasil, a crise decorrente da infestação com a lagarta Helicoverpa armigera em 2013 foi um elemento essencial para impulsionar o crescimento do setor.

A adoção do Manejo Integrado de Pragas (MIP) pelo produtor é outro fator que tem impulsionado o desenvolvimento de novos biodefensivos no Brasil e no mundo. 

A média global de novos produtos biológicos registrados, por ano, aumentou de três para onze na última década. Inclusive, em 2017 houve maior número de patentes registradas para biodefensivos do que para defensivos químicos. 

Benefícios dos produtos biológicos

O futuro dos produtos biológicos é bastante promissor e os motivos incluem benefícios como:

• Seleção de novos ativos biológicos e novas técnicas de formulação e aplicação, aumentaram a eficácia de muitos defensivos biológicos;
• O rendimento e a qualidade dos ativos biológicos foram aprimorados;
• Os ativos biológicos podem ser bastante específicos a hospedeiros, resultando em segurança ambiental;
• Os produtos biológicos são úteis para o gerenciamento da resistência;
• Muitos ativos biológicos não têm intervalo de reentrada na lavoura, possibilitando que os produtores possam colher quando é melhor para a safra;
• Dependendo da formulação, os defensivos biológicos são adequados para uso na produção orgânica certificada.

Além disso, os defensivos biológicos são eficazes em pequenas quantidades, e se decompõem rapidamente, sem deixar resíduos na lavoura. Portanto, são utilizados de forma alternada com os defensivos químicos como componentes do Manejo Integrado de Pragas (MIP).

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Pesquisa e desenvolvimento de produtos microbiológicos

Existem diferentes tipos de produtos biológicos, os de base microbiológica apresentam como ativo biológico as bactérias, fungos e vírus que infectam e eliminam organismos que desfavorecem a produtividade da lavoura. 

Esses biodefensivos, devido às suas formulações, são os que mais se assemelham aos defensivos químicos pois, podem ser aplicados por meio de pulverizações terrestres ou aéreas.  

O desenvolvimento desses produtos concentra-se em aprimorar o desempenho, eficácia, prazo de validade, adequação aos requisitos da agricultura orgânica, compatibilidade com outros defensivos, capacidade de pulverização e custo benefício. 

Compreender a biologia e a química desses agentes microbiológicos é fundamental para maximizar a eficácia e a estabilidade dos compostos produzidos pelos microrganismos. Cabe citar que no Brasil, 66% dos produtos biológicos registrados até o momento são de base microbiológica. 

Os produtos biológicos seguem etapas convencionais de pesquisa e desenvolvimento (P&D). Conheça algumas dessas etapas:

Pesquisa de novos ativos biológicos

Toda pesquisa tem início com a identificação de um novo ativo biológico. Para isso são realizadas coletas de solo, insetos, flores e outros materiais biológicos em regiões de alta biodiversidade. 

Para acelerar esse processo, algumas empresas e institutos de pesquisa usam ferramentas genômicas para rastrear e descobrir microrganismos com genes específicos, outros examinam primeiro a ação do ativo contra algum alvo e, em seguida, caracterizam os microrganismos selecionados. 

Em um segundo momento, os ativos escolhidos, passam por diferentes etapas que visam escalonar a produção do biodefensivo. Entre elas, o processo de fermentação e avaliações de eficiência do ativo contra possíveis alvos. Um ponto importante a se considerar é que é preciso adotar estratégias que possam ser replicadas em grande escala e na produção comercial.

Os testes em laboratórios, conhecidos como bioensaios ou in vitro, são desenvolvidos para os diferentes alvos (insetos, fungos, bactérias, nematoides etc.) e permitem avaliar milhares de candidatos a novos produtos.

Além disso, são realizadas diferentes análises capazes de identificar os compostos químicos presentes nos ativos biológicos que promovem a proteção das plantas. A partir daí, é feita uma análise nos bancos de dados a fim de eliminar ativos que produzem toxinas conhecidas e selecionar aqueles que são novos.

De um modo geral, são investidos meses e até mesmo anos para se caracterizar completamente a atividade de um candidato a biodefensivo.

Micro, mas poderosos: defensivos microbiológicos

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Produção e formulação

A formulação de produtos biológicos deve manter a sobrevivência dos agentes microbiológicos que, por serem vivos, são mais sensíveis à radiação solar, substâncias químicas, altas temperaturas, pH e umidade. Para superar essas adversidades são utilizadas substâncias conhecidas como adjuvantes.

A compatibilidade entre os adjuvantes e ativos biológicos são estudadas por pesquisadores que analisam a viabilidade, crescimento e reprodução desses organismos vivos. Dessa forma, é possível desenvolver uma variedade de formulações como:

• Concentrado emulsionável;
• Pó molhável;
• Paletes;
• Gel emulsionável;
• Suspensão concentrada;
• Grânulos solúveis;

Além disso, a formulação concentra-se em aprimorar características de desempenho, como eficácia, valor, prazo de validade, adequação aos requisitos da agricultura orgânica, solubilidade em água, persistência à chuva, compatibilidade com outros pesticidas e capacidade de pulverização.

Avaliações no campo

Após o desenvolvimento de um “pré-produto”, os ativos biológicos precisam ser entregues à praga alvo. Essa é uma das etapas mais desafiadoras na aplicação de defensivos biológicos, uma vez que, a maioria das técnicas de aplicação foram originalmente desenvolvidas para defensivos químicos.

Essas avaliações no campo, podem ser realizadas em pequenas parcelas de fazendas ou estações de pesquisa. Para que um produto seja eficiente é necessário que os ativos biológicos entrem em contato com o alvo e mantenha atividade por várias semanas.

Aprovação e registro dos produtos biológicos 

Também fazem parte das etapas de desenvolvimento dos biodefensivos, as avaliações de segurança para cada ativo biológico. O pacote contemplando as avaliações dos produtos são submetidos às análises dos órgãos reguladores e somente após aprovação podem ser registrados para uso no campo. 

Para garantir a segurança dos produtos biológicos se faz necessário avaliar questões como:

• Proteção do meio ambiente; 
• Proteção da saúde animal e humana;
• Manutenção dos padrões do consumidor;
• Proteção dos agricultores;
• Manutenção dos padrões do produto;

O compilado de estudos de cada produto inclui os resultados dos experimentos biológicos e artigos científicos publicados em revistas especializadas. A partir desse documento os órgãos de fiscalização de cada país podem avaliar:

• Pureza do produto;
• Propriedades físicas e químicas;
• Processo de produção;
• Métodos de análises utilizados;
• Efeitos na saúde humana;
• Persistência de resíduos nos alimentos e ambiente;
• Efeitos sobre organismos não alvo;
• Comportamento do produto no meio ambiente;

No Brasil, a aprovação e o registro de um biodefensivo segue praticamente o mesmo padrão de exigência dos defensivos químicos. Necessita atender requisitos de segurança da Agência Nacional de Vigilância Sanitária (Anvisa), do Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renováveis (Ibama) e Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (Mapa).

O número de produtos biológicos, em especial os microbiológicos, deve continuar crescendo. Isso se deve principalmente à aceitabilidade dos agricultores por esses produtos e aos benefícios que os biodefensivos tem trazido quando incorporados aos programas de manejo de pragas, resistência e gerenciamento de resíduos.

Principais fontes:

Glare, T. R.; Moran-Diez. M. E. What are Microbial-based Biopesticides? In: Microbial-Based Biopesticides: Methods and Protocols, Methods in Molecular Biology. Humana Press. New York, 2016.

Marrone, P.G. Pesticidal natural products – status and future potential. Pest Management Science. 2019.