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ALIANZA UCDAVISChile+MUNDOAGRO
EL LADO VERDE
DEL FUTURO
Cuáles son las tendencias
de los bioproductos agrícolas a nivel mundial.
Una ventaja de los biopesticidas es que
su eficacia está mediada por mecanismos
de acción altamente específicos
que limitan su rango de acción.
Freddy Boehmwald, PhD.
Coordinador de Desarrollo de Bioproductos
U. de California, Davis en Chile
(UC Davis Chile)
n 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
Bioconsortia es una empresa que ha colectado y caracterizado 45.000 cepas de bacterias, y
a través de la Selección Microbiana Avanzada (AMS) desarrolla consorcios microbianos más
efectivos.
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 (Figura 1).
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
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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 sóli-
Figura 1
3 TIPOS DE BIOPRODUCTOS
dos 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.
Figura 2
EFECTIVIDAD DEL BIOPRODUCTO
A LO LARGO DEL TIEMPO
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).
Por otra parte, los biofertilizantes
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 complemen-
tarias 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 viven 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 seleccio-
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Figura 3
CÓMO FUNCIONA LA METODOLOGÍA SELECCIÓN MICROBIANA AVANZADA (AMS)
nador 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
Marrone Bio Innovations desarrolló
Venerate, un bioinsecticida que
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. En la foto, Pam
Marrone, fundadora de la empresa.
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n o v i e m b r e / 2016
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
EL ROL DE UC DAVIS CHILE
EN EL DESARROLLO DE BIOPRODUCTOS
Como primer paso en su internacionalización, UC Davis implementó en
Chile su Centro de Innovación en Ciencias de la Vida con base en los requerimientos del sector agroalimentario. En este contexto, uno de los focos de
acción es el fomento de la incorporación de bioproductos en la industria agronómica chilena, como herramienta clave para el fortalecimiento y diversificación de este sector.
UC Davis Chile provee una plataforma costo efectiva para sus clientes y
asociados que abarca las distintas etapas del desarrollo de bioproductos. Este
modelo incluye la búsqueda de nuevas actividades biológicas y la generación
de formulaciones y escalamiento de procesos industriales. Para esto, proponemos un modelo de innovación que se concreta a través de asesorías especializadas y servicios de I+D flexibles, combinando el conocimiento interno de
UC Davis Chile y las capacidades de nuestros socios tecnológicos chilenos y
de UC Davis, en California.
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.