El principal objetivo de esta acción fue la formulación de tres productos de alta calidad respetuosos con el medio ambiente y aptos para agricultura de residuo cero, basados en los extractos bioactivos obtenidos a escala piloto. Las fórmulas debían cumplir con los estándares de condiciones de almacenaje, transporte y seguridad. También se debía ensayar su escalado industrial y descartar posibles efectos nocivos sobre las plantas para confirmar su viabilidad comercial. Finalmente, se requirió un análisis básico de su potencial vía de registro en la Unión Europea.  

Conclusiones

-    El estudio, búsqueda y elección de materias primas coformulantes fue exitoso para obtener fórmulas adecuadas que contengan los extractos seleccionados. Además, buscó un perfil toxicológico de bajo riesgo de cada una de las materias y compatible con su certificación en Agricultura Ecológica. En cuanto a la evaluación de ecotoxicidad de las matrices de los formulados, cabe reseñar que los resultados obtenidos fueron aceptables para el uso previsto. 

-    Las numerosas pruebas de formulación y caracterización realizadas condujeron a la selección de 3 prototipos. Estos formulados cumplieron los estándares internos y fueron los empleados para su posterior escalado. Se han realizado análisis fisicoquímicos sobre esto 3 formulados finales para la elaboración de su ficha técnica (FTP) y su ficha de seguridad (FDS).  

-    Estos tres prototipos se escalaron en dos etapas hasta un volumen de mezcla de 500L y se validó el proceso. Las fórmulas obtenidas se ensayaron en campo para valorar su fitotoxicidad, no mostrándose daños sobre el cultivo tanto en condiciones de invernadero como de campo abierto. 

-    Finalmente, se llevó a cabo un análisis preliminar sobre la posibilidad de las fórmulas finales para ser registradas bajo la clasificación de Sustancia Básica dentro del Reglamento 1107/2009 para el uso de productos fitosanitarios en agricultura.

B.2.1.- Planificación, búsqueda y obtención de las materias primas

Dentro de esta tarea, se evaluaron y seleccionaron materias primas adecuadas para ser utilizadas en el desarrollo de fórmulas basadas en los extractos vegetales candidatos.

Conclusiones

En primer lugar, se llevó a cabo una búsqueda bibliográfica para encontrar sustancias aceptables y compatibles con los extractos; entre ellos: potenciales disolventes, coadyuvantes con capacidad para homogeneizar mezclas complejas, emulgentes para permitir la pulverización del producto final y estabilizantes físicos/químicos. A continuación, se valoró su disponibilidad comercial, su compatibilidad positiva con certificación ecológica, su perfil toxicológico (peligrosidad CLP) y se acopiaron muestras de dichas sustancias para su posterior uso en los ensayos de viabilidad de formulación.  

 

B.2.2.- Planificación y realización de las baterías de pruebas

El objetivo de esta acción fue diseñar y ejecutar una batería de pruebas para la selección de un pequeño número de prototipos viables para su posterior escalado y ensayo de diferentes propiedades. 

Conclusiones

Los extractos se integraron en diferentes matrices de formulación, especialmente diseñadas para este proyecto, con un contenido variable de disolvente, adyuvantes y diferentes potenciadores. 

Tabla resumen de algunas propiedades físico-químicas obtenidas para los extractos candidatos

Observando los resultados de acuerdo con la tabla anterior, se diseñaron más de 40 pruebas diferentes para la obtención de una matriz adecuada a cada extracto. Al finalizar cada prueba se analizaron por triplicado parámetros como pH, densidad y solubilidad, entre otros. Se analizó la presencia de residuos plaguicidas, metales pesados y sustancias prohibidas para cada uno de los formulados a través de laboratorios externos acreditados. Se llevaron a cabo los análisis fisicoquímicos finales, y se utilizaron estos para elaborar las correspondientes fichas técnicas y de seguridad.  

Se descartaron combinaciones que no cumplían características como, por ejemplo: pH extremos, precipitados, diferencias de fase, cristalizaciones, desprendimiento de vapores o presencia de sustancias prohibidas. Se seleccionaron para cada extracto aquellos formulados que presentaron homogeneidad y estabilidad durante un mínimo de 48 horas a tres temperaturas: 3, 25 y 45 grados Celsius. 

De este modo, se obtuvieron 4 matrices compatibles con los extractos, que fueron ensayadas y dieron lugar a 9 prototipos de formulación. Sobre ellos se llevó a cabo la misma batería de análisis que se acaba de describir para la selección de matrices.

Detalle de algunos de los prototipos obtenidos

Paralelamente, se llevó a cabo la evaluación ecotoxicológica de las 4 matrices seleccionadas directamente sobre las materias reales de modo experimental en el Instituto de Salud Carlos III. Estos estudios dieron lugar a los resultados que se resumen en la siguiente tabla:

Tabla resumen de los datos ecotoxicológicos obtenidos para las 4 matrices seleccionadas

Al poner en común todos los datos obtenidos para formulación, toxicidad y efectividad in vitro con el resto de los participantes (CSIC, ISCIII y CTAEX), se decidió que los extractos seleccionados para continuar con los ensayos de campo fueran el Extracto de Alperujo, el Extracto de Eucalipto y el extracto sinérgico Eucalipto-Dittrichia.

Listado de los 3 prototipos que se sometieron a las posteriores tareas de optimización y validación

 

B.2.3.- Optimización de la formulación 

Con el objetivo de llevar a cabo el escalado de los prototipos seleccionados para validar su viabilidad de fabricación industrial.

Conclusiones

Se prepararon varios lotes de cada formulación en los reactores piloto de IDAI, con capacidad para 5L y 50 L, para validar las etapas del proceso desarrollado en laboratorio. En esta etapa del escalado se intentaron reproducir fielmente las condiciones de laboratorio, establecidas previamente en la tarea B2.2. En la mayoría de las formulaciones se hicieron las variaciones/adecuaciones con respecto al proceso escala laboratorio para ajustar los pasos a las condiciones de los reactores semi-industriales, como parte de la optimización de las formulaciones.

Detalle de los reactores de 5 y 50 litros empleados en el proceso de escalado

Una vez alcanzado este punto, se adaptó el proceso optimizado a la siguiente escala. En este caso, un reactor industrial con capacidad de 1000L, donde se formularon distintos lotes de cada prototipo para repetir el proceso. Esto permitió la validación del producto obtenido respecto a los parámetros establecidos durante el desarrollo de laboratorio.  

Reactor de 1000L utilizado en el proceso de escalado

El objetivo se alcanzó satisfactoriamente y permitió la preparación del material necesario para las necesidades del proyecto de acuerdo con la disponibilidad de extractos.

 

B.2.4.- Validación pre-comercial de los productos

Se realizó un ensayo para evaluar la fitotoxicidad de los 3 prototipos seleccionados en cultivos modelo.

Conclusiones

El ensayo se realizó tanto en condiciones de invernadero como de campo abierto. En cuanto al diseño, se seleccionaron 21 plantas de cada especie [Acelga (Beta vulgaris) y Romanesco (Brassica oleracea)] con aspecto y desarrollo similar. Éstas se dividieron en grupos para cada formulación, que se ensayó a dos concentraciones (5 ml o 10 ml); cada grupo incluyó 3 plantas y se hicieron 3 repeticiones de cada tratamiento. Únicamente se realizó una aplicación foliar. Se evaluaron posibles lesiones u efectos negativos visibles sobre las plantas.

   
No se observan diferencias entre la tesis control (Izquierda) y el tratamiento (derecha). Ejemplo en plantas en maceta (invernadero)

No se observaron síntomas de fitotoxicidad a las 24h, 72h y 7 días en ninguno de los dos cultivos ni en ninguna de las aplicaciones realizadas, independientemente de que se ensayara en invernadero o en campo.

 

B.2.5.- Registro de los nuevos productos como Sustancias Básicas

El objetivo de esta acción es estudiar la posibilidad de que las soluciones desarrolladas en LIFE Waste4Green, concretamente el extracto de Eucalipto y Alperujo, puedan ser registradas bajo la clasificación de Sustancia Básica dentro del Reglamento 1107/2009 para el uso de productos fitosanitarios en agricultura.

Conclusiones

Durante el desarrollo del proyecto se seleccionaron Eucalipto y Alperujo como sustancias que cumplían con los criterios del proyecto de investigación en cuanto a disponibilidad de la biomasa, mayor actividad biológica in vitro, menor riesgo para la salud humana y medio ambiente, así como su capacidad para ser formulados como productos comercializables en agricultura. 

Estos criterios han servido para generar conocimientos muy útiles a cerca del uso del alperujo y eucalipto proveniente de economía circular para control de plagas y enfermedades en agricultura. No obstante, la documentación generada no es suficiente para la presentación de dichas como candidatas a sustancias básicas dentro del Reglamento (CE) 1107/2009.