Con el objetivo principal de producir dos formulados de origen natural, más seguros y sostenibles, para reducir el uso de pesticidas químicos, en el marco del proyecto Waste4Green se han realizado las siguientes acciones y obtenido los resultados que se mencionan a continuación:

B.1.- SELECCIÓN DE EXTRACTOS

Preparación de micro extractos y validación primaria de actividad bio plaguicida

Esta acción se llevó a cabo con el objetivo de establecer las condiciones extractivas para cada tipo de biomasa residual seleccionada en la acción preparatoria del proyecto, preparar los extractos correspondientes y validar su potencial bioplaguicida frente a diferentes dianas: insectos, nematodos fitopatógenos y hongos. Este criterio de actividad biocida será el empleado para la selección de extractos de cara a su inclusión en las formulaciones finales y ensayos de campo.

Resultados

• Los extractos etanólicos de los subproductos presentan rendimientos extractivos de 6 al 28% dependiendo del material vegetal (podas < partes aéreas).
• Los extractos líquido-líquido de las aguas de escaldado (alcachofa y espárragos) tienen rendimientos de 12-26 %. Estos extractos acuosos presentan altos rendimientos de extracción con carbono activado (250-500%) y con liofilización (800-500 %) dependiendo del material (alcachofa > espárrago).
• Los extractos que han mostrado actividad insecticida significativa (> 70%) son: Olivardilla (EtOH) frente a M. persicae. Alcachofa: pétalos (EtOH), frente a M. persicae, agua de escaldado (FO, liofilizada) frente a M. javanica. Espárrago: peladuras (EtOH) frente a M. persicae y R. padi, agua de escaldado frente a M. persicae (FO), R. padi (FO), M. javanica (agua, FO, carbón). Alperujo-D (EtOH) frente a M. persicae.
• Los extractos que han mostrado actividad fungicida significativa son: Alperujo (C y D), Ditrichia, Olivardilla, Serrín, Ajedrea.

Análisis metabolómico de los extractos seleccionados

Este análisis se realizó mediante HPLC-MS, para generar una huella química de cada uno con el fin de comparar los extractos generados en el proceso de escalado.

Resultados

• Existen diferentes metabolitos en cada una de las muestras.
• Dittrichia graveolens (Olivardilla): Los compuestos mayoritarios (% área < 10) se corresponden con tiempos de retención (rt) de 3,51, 23,07, 23,30 y 24,99 min de pesos moleculares entre 117 y 282, siendo el mayor porcentaje el correspondiente al rt 23,07 min (mezcla de dos productos de masa 250 y 282 [M+H]).
• Satureja montana (SAMO, Ajedrea): Se analizaron dos muestras de Satureja montana, una de ellas la variedad domesticada (SAMO) y otra silvestre (Ajedrea). Ambas muestras presentan composiciones muy similares. Los compuestos mayoritarios (% área > 10) fueron los de rt 2,93, 3,58, 3,85 y 4,49 minutos.
• Eucalipto (hojas): Los compuestos mayoritarios (% área > 10) de la extracción etanólica de hojas de eucalipto fueron los de rt 3,59, 3,85 y 4,35 minutos
• Alperujo desengrasado: Los compuestos mayoritarios (% área > 10) del alperujo desengrasado fueron los de rt 3,52, 3,83 y 20,29 (7%) minutos.
• Alcachofa: Se han analizado el agua de escaldado y dos extractos orgánicos (etanólico de pétalos sobrantes de la flor, y la fase orgánica FO de la extracción con acetato de etilo del agua de escaldado) y se han correlacionado con su actividad frente a M. javanica y M. persicae. Los componentes mayoritarios (% área > 10) del extracto etanólico de los pétalos fueron aquellos con rt 2,93, 3,58, 4,53 minutos, y además mostraron una gran correlación negativa con respecto a la actividad con M. persicae. Con respecto a los componentes mayoritarios de la FO del agua, fueron aquellos con rt 5,61 y 19,2, con pesos moleculares entre 192 y 220. En este caso la asociación negativa es con la actividad frente a M. javanica.
• Espárrago: Se han analizado agua de escaldado y dos extractos orgánicos (etanólico de las peladuras de los tallos y la fase orgánica FO del agua de escaldado) y se han correlacionado con su actividad frente a M. javanica y M. persicae.
• Los componentes mayoritarios (% área> 10) del extracto etanólico de peladuras fueron aquellos con rts 3,59, 4,36 y 4,50 minutos, y mostraron correlación negativa con la actividad frente a M. persicae. La correlación es positiva para M. javanica en el compuesto de 3,59 que aparece también como compuesto mayoritario del agua de escaldado. Con respecto a los componentes mayoritarios de la FO del agua, fueron aquellos con rt 27,40, 27,74 y 35,04, de pesos moleculares entre 238 y 444. En este caso la correlación negativa es con la actividad contra M. javanica.
• Otros componentes con porcentajes de área minoritarios también mostraron correlaciones negativas con las actividades biológicas.
• Los compuestos mayoritarios explican la actividad de los extractos.
• Estos cromatogramas sirven de comparación con los extractos que se obtengan en el escalado.

Validación secundaria de actividad (fitotoxicidad in vivo a escala de laboratorio)

Se evaluaron los efectos fitotóxicos de los extractos activos como criterio para tener en cuenta en la aplicación de extractos escalados en ensayos de campo.

Resultados

• Germinación: Los extractos de Espárrago inhibieron la germinación de ambas especies vegetales a la máxima dosis (0.4 mg/ml) en este orden: peladuras-EtOH frente a L. perenne > agua-FO frente a L. sativa.
• Crecimiento:
  • L. sativa: El agua de alcachofa FO y el extracto de espárrago peladura inhibieron el crecimiento (100 y 50 %) a la máxima dosis ensayada (0.4 mg/ml). El agua de Espárrago FO inhibió totalmente el crecimiento de L. sativa a todas las dosis ensayadas.
  • L. perenne: El agua de alcachofa FO inhibió el crecimiento de hoja y raíz a la dosis máxima (0.4 mg/ml). El agua de espárrago FO es más fitotóxica ya que inhibió el crecimiento de hoja y raíz a dos dosis (0.4 y 0.2 mg/ml).

Escalado de la extracción

Se realizó el escalado en planta piloto del proceso de extracción de las biomasas de eucalipto y alperujo, con el fin de obtener extractos en cantidad suficiente para formulación y ensayos de campo.

Resultados

• La extracción etanólica de la biomasa de eucalipto rinde en planta piloto un 24,50%.
• La extracción etanólica de alperujo rinde en planta piloto un 20,56%.

 

B.2.- FORMULACION Y ESTABILIZACION DE LAS MEZCLAS OBTENIDAS

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.

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.

Resultados

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.  

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. 

Resultados

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.

FOTO 1

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 2 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. 

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

Optimización de la formulación

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

Resultados

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.

FOTO 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. 

FOTO 3 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.

Validación pre-comercial de los productos

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

Resultados

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.

FOTO 4 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.

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.

Resultados

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.

B.3.- EVALUACIÓN DE EFECTOS SOBRE LA SALUD Y EL MEDIOAMBIENTE DE LOS FORMULADOS FINALES

El objetivo de esta acción es demostrar que los productos desarrollados tienen una baja o moderada toxicidad y que su uso es más seguro que los productos químicos comercializados.

Para evaluar el nivel de toxicidad que albergan los productos, se han realizado estudios de evaluación del comportamiento sobre la salud con técnicas In silico, concretamente con una simulación de modelos cuantitativos de relación estructura-actividad (Modelo QSAR). 

La evaluación del medioambiente se llevó a cabo con Indicadores biológicos de exposición y efecto, tanto del medio ambiente acuático (algas unicelulares Desmodesmus susbpicatus y Chlorella vulgaris, y el crustáceo Daphnia magna) como del medio terrestre (lombrices de tierra Eisenia foetida, y semillas y plantas de Lactuca sativa).

El estudio se dividió en tres fases.

• En primer lugar, se determinó la toxicidad de 8 extractos vegetales procedentes de residuos agroforestales y se seleccionaron los de menor toxicidad que serían los principios activos en la formulación.
• En segundo lugar, se evaluaron cuatro coformulantes que entraran a formar parte de la formulación.
• En tercer lugar, se evaluaron los nuevos bioplaguicidas resultantes del proyecto.

Con todos estos datos se hizo un estudio comparativo entre los bioplaguicidas del Waste4Green y los productos fitosanitarios que actualmente se utilizan contra las enfermedades de los árboles frutales con hueso para constatar que los nuevos bioplaguicidas son potencialmente más seguros.

Evaluación toxicológica de los formulados resultantes

El objetivo es introducir una herramienta en la valoración toxicológica de los bioplaguicidas que permita realizar un pre-screening de su potencial toxicológico para el ser humano, evitando el uso de animales de experimentación siguiendo el principio de 3R (Reemplazar, Reducir, Refinar el uso de animales de laboratorio)

Se abordó el estudio toxicológico con la ayuda de las técnicas In silico, más específicamente mediante la simulación con los modelos cuantitativos de relación estructura-actividad (QSARs - Quantitative structure-activity relationship), que son capaces de predecir la toxicidad asociada a una molécula química, sin realizar estudios experimentales. 

La estimación realizada se basa en los endpoints que nos dan mayor fiabilidad en el modelo utilizado con la herramienta QSAR, como son Toxicidad aguda, irritación ocular, irritación dérmica y sensibilización, teniendo en cuenta las dosis de aplicación y sólo los componentes identificados en el perfil químico realizado.

Dada la naturaleza de la sustancia activa de los bioplaguicidas en estudio, podemos ver que su capacidad de generar efectos toxicológicos es baja o moderada para el ser humano.

Comparación de los riesgos toxicológicos de los nuevos formulados con los actualmente comercializados

El objetivo de esta actividad se centra en conocer los fitosanitarios que actualmente están comercializados y se usan para combatir las plagas de árboles frutales con hueso.

Es necesario conocer cuáles son los efectos que se pueden producir, desde el punto de vista toxicológico, en el ser humano tras la exposición a los productos fitosanitarios, para ello existe un procedimiento de registro de estos productos a nivel comunitario.

Para la comparación de los riesgos toxicológicos para el ser humano derivados de la exposición a los productos bioplaguicidas de nuestro proyecto con los que actualmente se comercializan para los mismos usos, se valoró la ficha de seguridad de cada uno de ellos.

Puede concluirse que los tres formulados innovadores bioplaguicidas resultantes, tienen una baja o moderada toxicidad para el ser humano, y que su uso puede ser más seguro que los productos comercializados. 

Evaluación ecotoxicológica de los formulados resultantes

El objetivo de esta actividad es demostrar que los tres formulados innovadores bioplaguicidas resultantes, tienen una baja o moderada toxicidad, para los indicadores del medio ambiente acuático y terrestre, y que su uso puede ser más seguro que los productos comercializados. 

Debido a que el principal destino final de los tres nuevos bioplaguicidas tras su aplicación en suelos agrícolas, es el medio acuático y terrestre,  se debe valorar el potencial de toxicidad que pueden ejercer sobre los mismos, valorando los efectos que originan sobre indicadores biológicos representativos de ambos medios. 

La elección se basa en varios aspectos como son sus especiales características de sensibilidad, frente a todas las familias de productos químicos, especificidad y repetibilidad y su representación en el medio ambiente por su posición en la cadena trófica. Además, están seleccionados en la normativa vigente para establecer la calidad de las aguas, vertidos, caracterización de residuos, lixiviados, registro y comercialización de productos químicos y fitosanitarios, además de para la caracterización de suelos contaminados.

En esta tarea los marcadores de exposición y de efecto, serán indicadores biológicos del medio acuático en el que se incluye: un productor (algas unicelulares), y un consumidor primario (Crustáceo) y del medio terrestre: lombriz de tierra (Eisenia foetida) y semillas de Lactuca sativa.

Se vieron los efectos producidos al ponerlos en contacto con los formulados bioplaguicidas durante un tiempo de exposición de 24h, 48h, 72h, 120h, 7 y 14 días, observando si existen distintas alteraciones como pérdidas de biomasa, inhibición del crecimiento, supervivencia, movilidad, alteraciones en el desarrollo reproductivo, lesiones foliares, germinación, etc.

FOTOS

Resultados

Una vez establecidos los niveles de toxicidad, a las dosis de aplicación establecidas los efectos de toxicidad aguda no son previsibles. La baja toxicidad aguda que presentan los tres formulados bioplaguicidas estudiados en los indicadores biológicos seleccionados, nos muestran ausencia de efectos ecotoxicológicos.

A partir de los resultados obtenidos, teniendo en cuenta la determinación de la ponderación del peligro prevista en la legislación vigente para las tres nuevas formulaciones evaluadas de bioplaguicidas en su aplicación final, puede decirse que su peligrosidad desde el punto de vista ecotoxicológico es baja. 

Comparación de los riesgos ecotoxicológicos de los nuevos formulados a los productos con los actualmente comercializados

El uso de medios de defensa de origen químico en la agricultura ha sido una práctica habitual, debido a los beneficios que reporta. No obstante, se ha demostrado que muchos de ellos son perjudiciales, para el medioambiente, por lo que una alternativa pueden ser otros medios de defensa de origen natural.

El objetivo de esta actividad es lograr una producción agraria más sostenible, con la disminución del uso de productos fitosanitarios de origen químico, introduciendo compuestos de origen natural con menos riesgo para el medioambiente acuático y terrestre.

Es necesario conocer cuál es el efecto que se origina en el medio ambiente tras la exposición a estos productos, para ello contamos con una metodología que nos va a permitir establecer los parámetros de toxicidad con los que podremos realizar una evaluación ecotoxicológica y determinar su perfil toxicológico. 

Para ello se compararon los resultados de ecotoxicidad obtenidos con los nuevos bioplaguicidas en los laboratorios del ISCIII y los encontrados en la bibliografía disponible de los productos fitosanitarios ya comercializados (fungicidas e insecticidas) estableciendo rangos de ecotoxicidad. 

Estas nuevas formulaciones han demostrado ser efectivas y que conllevan un menor riesgo para el medio ambiente acuático y terrestre, en comparación con otros fitosanitarios de origen químico, pudiéndose reducir el uso de sustancias químicas en el cultivo de árboles frutales con hueso.

Conclusiones

El objetivo de esta acción es alinearse con la estrategia 'Farm to Fork' (de la granja a la mesa) de la Comisión Europea, que tiene como finalidad lograr una producción agraria más sostenible, destacando la disminución del uso de pesticidas químicos para el año 2030. 

Estas nuevas formulaciones han demostrado ser efectivas y que conllevan un menor riesgo para el ser humano y el medio ambiente acuático y terrestre, en comparación con otros fitosanitarios de origen químico, pudiéndose reducir el uso de sustancias químicas en el cultivo de árboles frutales con hueso.

De esta manera, puede demostrarse uno de los objetivos prioritarios del proyecto que es conseguir bioplaguicidas que tengan mayor seguridad para el ser humano y menor riesgo para el medio ambiente acuático y terrestre siendo así más sostenibles desde el punto de vista medioambiental.

B.4.- DEMOSTRACIÓN DE LA EFICACIA EN CAMPO EN CONDICIONES REALES DE USO

Selección de la parcela de demostración

El objetivo es identificar las parcelas de ensayo para demostrar la eficacia en campo de los formulados, así como el monitoreo de la biodiversidad agrícola útil, acciones que están directamente relacionadas. La validación de los formulados se realizó en las instalaciones de la finca experimental Sinyent, propiedad de AVA-ASAJA.

Se han seleccionado dos zonas de cultivo de frutal de hueso, una para la evaluación de la eficacia de los nuevos formulados, y otra para el monitoreo de la biodiversidad. Esto es debido a que, dentro de la misma especie de frutal, existen tratamientos testigo (pesticidas químicos) y tratamientos experimentales (los nuevos biopesticidas), por lo que, desde el punto de vista de la biodiversidad, se requiere una unidad de superficie mayor para mejorar la significancia de los resultados.

FOTO-MAPA

Aplicación de los productos formulados WASTE4GREEN

 

Seguimiento del cultivo: incidencia de plagas y enfermedades

 

Evaluación de la eficacia de los productos WASTE4GREEN

Con el objetivo de validar el uso de los nuevos biopesticidas Waste4Green en el cultivo de frutal de hueso, se comparó con otros productos plaguicidas y fungicidas con materias activas de origen químico, mediante el seguimiento de plagas y enfermedades, evaluando su efecto sobre parámetros nutricionales de los árboles frutales, y sobre los rendimientos de cosecha y calidad de la fruta

Los ensayos agronómicos se realizaron en parcelas de melocotón, paraguayo y ciruelo, siguiendo el siguiente diseño experimental.

FOTO

TABLA y FOTO

Los ensayos se han realizado en las campañas agrícolas de 2021 y 2022.

En cuanto a la incidencia de plagas y enfermedades, las plagas objetivo seleccionadas durante la primera campaña agrícola fueron Mosca blanca (Bemisia tabaci), pulgón negro de la madera (Pterochloroides persicae), mosquito verde del melocotonero (Asymmetrasca decedens) (sinónimo de Empoasca decedens) y trips (Frankliniella occidentalis). Para muestrear todas estas poblaciones de forma simultánea, se utilizaron trampas cromáticas para determinar el porcentaje poblacional en la cada una de las tesis del ensayo. Con los resultados de eficacia de la primera campaña, seleccionó el pulgón como plaga objetivo de la segunda campaña. Las aplicaciones fueron programadas coincidiendo con el máximo poblacional de la plaga para evaluar el efecto de choque del bioformulado

FOTO

En cuanto a enfermedades, la Taphrina deformans fue la que presentó mayor incidencia en ambas campañas, evaluándose el porcentaje de hoja afectada por el hongo. El bioformulado fue testado para evaluar el efecto curativo y preventivo.

FOTOS

Resultados

• El formulado de alperujo aplicado a dosis altas (A2) tras dos aplicaciones contra pulgón muestra un adecuado porcentaje de control de plaga, aunque el eucalipto a dosis altas (E2) muestra una reducción de los adultos más significativa tras una primera aplicación.
• El control de Taphrina spp. debe basarse en tratamientos preventivos a caída de hoja y a la salida del invierno. En cambio, los tratamientos de primavera basados en formulado eucalipto a 10 L/ha en melocotoneros muestran una reducción significativa en el porcentaje de hoja sintomática. El tratamiento sinérgico a 10 L/ha presenta un control efectivo de la enfermedad tras dos aplicaciones

B.5.- DEMOSTRACIÓN DE LA REPLICABILIDAD DE LOS FORMULADOS EN PARCELAS COMERCIALES

Validación de la eficacia de los productos WASTE4GREEN en otras regiones y países

Se realizaron ensayos como fungicida e insecticida sobre nectarina en Italia, comparándolos con otros productos fitosanitarios con materias activas de síntesis.

Resultados

Se realizó un ensayo de replicación sobre 2ha de Prunus persica cv. nucipersica (Nectarina) en el sur de Italia. Se aplicaron los formulados para evaluar su actividad biofungicida y bioinsecticida, comparándolos con productos comerciales de síntesis. Se llevó a cabo el seguimiento tanto de plagas y enfermedades, como sobre parámetros nutricionales y agronómicos del cultivo, así como descriptores de calidad de la fruta obtenida.

MAPA y FOTOS Localización del ensayo (Italia, sur de Europa) y Localización del ensayo en el municipio de Marconia (Región de Basilicata, Italia) y detalle de la parcela.

En este ensayo, se aplicaron los formulados basados en Eucalipto y Alperujo, a la menor dosis con efecto probado anteriormente en la finca experimental de AVA-ASAJA (7 l/ha). Las tesis ensayadas con los formulados Waste4Green se compararon con: 1) una tesis química que corresponde a una estrategia de gestión integrada de plagas y enfermedades, en la que habitualmente se utilizan productos fitosanitarios de síntesis química, y 2) con una tesis control, sin tratamiento, donde solo se aplica agua. 

TABLA Resumen del diseño de aplicaciones del ensayo. Momento corresponde al #BBCH (estado fenológico).

FOTO Aplicación de los formulados W4G en campo. Primera aplicación, 14 de abril de 2022.

La planificación y ejecución de la prueba en campo se centró en la aplicación de los nuevos formulados, en el seguimiento y evaluación de plagas y enfermedades, supervisión del correcto desarrollo del ciclo del cultivo (abonado, riego, poda, etc.), seguimiento fisiológico y nutricional de los cultivos (hojas y frutos), recolección y obtención de parámetros de rendimiento agronómico (rendimiento bruto (kg/ha), rendimiento neto (materia prima aceptable, kg/ha y %), frutos verdes o inmaduros (%), frutos sobre-maduros (%), frutos enfermos (%) y peso medio del fruto (g)) y obtención de parámetros tecnológicos mediante el análisis de calidad de la fruta comercializable (°brix, acidez y textura o firmeza).

TABLA Resumen de plagas y enfermedades objetivo.

Resultados

En general, se han obtenido resultados muy positivos. En el control de plagas y enfermedades, los formulados han mostrado niveles de eficacia similares, y en algunos casos superiores a los productos fitosanitarios químicos utilizados habitualmente. Esta eficacia se ha traducido en un mantenimiento de los rendimientos agronómicos y de la calidad de los frutos. 

Se listan a continuación las conclusiones más destacables del ensayo:

• El formulado a base de eucalipto mostró un comportamiento similar a la tesis con producto químicos, donde se emplearon insecticidas sistémicos para el control de Myzus persicae. El efecto del alperujo fue menos notorio.
• No hubo incidencia de trips en el ensayo.
• Los tratamientos realizados en la tesis química para Taphrina deformans no pudieron controlar totalmente dicha enfermedad. El alperujo exhibió un comportamiento similar a la tesis con producto químicos, por lo que puede presentar interés como posible biofungicida.

FOTOS Detalle de daños observados durante las evaluaciones.

• Los tratamientos químicos realizados para combatir Monillinia sp. no frenaron su avance durante el ensayo. La eficacia de los productos experimentales aplicados en los tratamientos 2 y 3 fue menor que la eficacia mostrada por el tratamiento 4 (estrategia química). 
• A nivel nutricional durante el ciclo del cultivo, y de forma general, la relación entre los 3 macronutrientes elementales N+P+K es nutricionalmente insuficiente o baja. En cambio, la relación entre (K+Ca+Mg) presentó unos niveles suficientes – óptimos para el correcto desarrollo del cultivo. 
• El rendimiento bruto del cultivo estuvo comprendido entre 4500 y 4050 kg/ha, siendo la tesis 1 (control) la que mayor rendimiento bruto obtuvo, seguido de las tesis 2 y 3 (formulado alperujo y eucalipto a 7 L/ha, respectivamente). Así, la tesis con menor rendimiento bruto fue la tesis 4 con productos químicos. 

• El rendimiento neto fue de 2500 - 3650 kg/ha, siendo la tesis 4 (química) en la que mayor materia prima aceptable se obtuvo, aunque en este caso, seguido de las tesis en las que se aplicaron los formulados experimentales, 2 y 3. En la tesis 1 (control) se obtuvo un menor rendimiento neto.
• En los parámetros de calidad evaluados (°Brix, acidez, índice de madurez y firmeza) sobre los frutos aptos, no se han observado diferencias entre las distintas tesis.

FOTO Fruta cosechada a la finalización del ensayo.

MONITOREO DEL IMPACTO DE LAS ACCIONES DEL PROYECTO

Análisis de Ciclo de Vida de los nuevos formulados

Con el objetivo de este estudio es comparar el desempeño ambiental, centrada en las emisiones de gases de efecto invernadero y en la ecotoxicidad y toxicidad para la salud humana resultantes  de la producción, distribución y aplicación del nuevo formulado para el manejo de plagas, que se ha desarrollado en el proyecto Life W4G, y compararlo con la producción y el uso de productos fitosanitarios convencionales, se ha realizado un Análisis de Ciclo de Vida (ACV), elaborado por la Cátedra UNESCO de Ciclo de Vida y Cambio Climático de la Universitat Pompeu i Fabra.

Este análisis se ha centrado en la producción agrícola de frutales, mientras que las etapas posteriores, como serían la distribución de frutas, venta, consumo y/o gestión de residuos quedan al margen de los límites del sistema en estudio. Siguiendo la ISO 14044, el inventario del ciclo de vida es la fase de un ACV en la que se recopila y cuantifica todos los insumos y productos asociados a un determinado sistema a lo largo de su ciclo de vida. En este estudio, el inventario se realiza en dos etapas: la producción de los fitosanitarios y su uso en el cultivo de frutales. 

La producción del biopesticida tiene un mejor desempeño ambiental que los productos fitosanitarios convencionales: Por lo que se refiere al impacto del cambio climático, la producción de 1 kg del formulado emite 0,9 kg CO2eq, mientras que la manufactura de un fungicida y un insecticida convencional emiten 12,5 y 13,7 kgCO2eq, respectivamente. En el caso del fungicida, el consumo eléctrico es el mayor contribuyente (58,6% del impacto), al usar 43,7 MJ de electricidad para la producción del fitosanitario; seguido por el gas natural (34,8%), que se consume 47,6MJ por kg de producto. Lo mismo sucede con la producción del insecticida, en el que se consume 50,4 MJ de electricidad y 47,7MJ de gas natural para la producción de 1 kg; y por lo tanto contribuyen a 62% y 32,1% a las emisiones, respectivamente. Sin embargo, en el caso del biopesticida, solo se consume 5,15MJ por kg de producto. 

Desde el punto de vista de los consumos energéticos en la producción, se aprecia también que la electricidad es también el mayor contribuyente en el impacto de toxicidad humana (31%), seguido por el emulsionante (16%), el consumo de gas natural (11%) y de aceite combustible ligero (7%). En el caso del insecticida, se encuentran contribuciones similares: electricidad (35%), emulsionante (16%) y gas natural (10%). En cambio, el emulsionante es el mayor contribuyente del impacto de ecotoxicidad en aguas dulces; contribuyendo un 71 % en para ambos productos fitosanitarios convencionales. 

En resumen, los datos del análisis de ciclo de vida muestran que los biopesticidas presentan una menor huella de carbono que los productos convencionales (menores emisiones de GHG expresadas como kg CO2/kg de biopesticida). Es notable también el menor consumo energético en fabricación, lo que no solo los postula como una alternativa con mejor impacto ambiental, sino como un producto más resiliente ante los precios de los insumos energéticos a escala industrial. A partir de estos datos se podría extrapolar el ahorro de emisiones GHG por unidad de producto, y a partir de los consumos por hectárea y año estimados para las parcelas (disponibles en los indicadores recolectados), se podría obtener en los próximos años la cifra exacta de kgCo2eq evitados en los diferentes alcances gracias a la utilización de este producto, logrando mayor transparencia y mejor posicionamiento del producto. 

 

Monitoreo ambiental a escala explotación

El análisis de la sostenibilidad ambiental de las explotaciones se ha realizado desde dos puntos de vista: los efectos en el cambio climático, y el desempeño ambiental, entendido como la sinergia del uso de los biopreparados con otras estrategias de gestión que apoyen la biodiversidad. Para ello, se consideraron 4 parcelas piloto con frutales de hueso, dos bajo tratamiento mediante biopreparados y dos testigos externos al ensayo en la proximidad de la Finca Experimental Sinyent.

Para la estimación del impacto en cambio climático se ha realizado cálculos de las emisiones y sumideros de gases de efecto invernadero basados en los insumos, operaciones de campo y sistema de manejo mediante la herramienta ACC Tool y con cálculos complementarios mediante la Cool Farm Tool. 

A escala de explotación, aunque el uso de los biopesticidas supone una reducción en las emisiones de gases de efecto invernadero, se trata de una cantidad muy pequeña y que necesitaría un estudio más exhaustivo y controlado para poder demostrar de manera clara que el uso de biopreparados es una estrategia de mitigación suficiente cuando se tiene en cuenta las emisiones en campo. Concretamente, sería necesario conocer el número óptimo de tratamientos en diferentes sistemas productivos y cultivos, para poder proporcionar un dato en la mitigación por kg de fruta producido. El análisis del modo de producción muestra que, adicionalmente, el uso de estos productos es compatible con otras estrategias de mitigación y secuestro, notablemente el uso de infraestructuras ecológicas (cubiertas vegetales, setos, etc.). Por tanto, en los próximos años, la adopción de este producto conllevaría un efecto positivo desde el punto de vista de la mitigación del cambio climático.

A su vez, el análisis de la ACCT muestra un gran margen de mejora en el desempeño de las explotaciones con respecto a la mitigación del cambio climático. En primer lugar, el balance de nitrógeno de todas explotaciones muestra una gran cantidad de nitrógeno lixiviado, especialmente en la parcela GLO-01. De hecho, la cantidad de fertilizante mineral aplicado es uno de los puntos calientes de las emisiones. Reducir su aplicación, mediante la fertilización orgánica, supondría una mejora sustancial. Sin embargo, la herramienta ACCT no tiene en cuenta si el fertilizante se aplica de manera repartida en el tiempo y/o fertirrigado. Como consecuencia, las estimaciones de emisiones GEI dependientes de la volatilización del N2O podrían estar sobreestimadas. La fijación de nitrógeno por parte de las leguminosas en las cubiertas vegetales también resulta imprecisa.

Desde el punto de vista del desempeño ambiental, los resultados de la herramienta BPT evidencia que las parcelas albergan gran capacidad de mejora de cara a la preservación de la biodiversidad. En el ensayo de la finca Sinyent sirve como ejemplo de manejo agronómico más tecnificado y basado en la producción integrada, compatible con el uso de biopreparados. De manera general, se han identificado prácticas de interés, tales como el elevado número de variedades y preservación de variedades raras, la presencia de vegetación que mantiene una gran duración y abundancia de la floración. La aplicación de sistemas de gestión integrada de plagas. seguimiento y monitoreo de plagas y biodiversidad, el uso de selección varietal con resistencia a enfermedades, la gestión de las zonas ribereñas de cuerpos de agua, el uso de materia orgánica (restos de poda triturados) como acolchado de las calles para protegerlo en épocas sensibles a erosión, el uso de medidas culturales preventivas para el tratamiento de plagas y enfermedades y seguimiento, el establecimiento de bandas herbáceas en los márgenes, medidas para mejorar la eficiencia del consumo de agua.

En general, se constata que los biopreparados utilizados son compatibles con el manejo de hábitats seminaturales, infraestructuras ecológicas y monitoreo de plagas. Esta finca y los resultados experiencia pueden servir como base para la transferencia técnica del uso de biopesticidas en los

Monitoreo de la biodiversidad agrícola útil

Con el objetivo evaluar el efecto de los productos sobre la biodiversidad de entomofauna, comparándola con otras parcelas testigo con un manejo integrado de las plagas, se ha realizado un ensayo con tres formulados obtenidos a partir de residuos de procesos agroindustriales en el  cultivo de frutales de hueso (nectarinas y paraguayos) de 4 parcelas situadas en las localidades de Sollana y Polinyà del Xúquer, correspondiendo a las parcelas testigo (sin aplicación de tratamientos) y a las parcelas piloto de la Finca Sinyent de AVA-ASAJA. En las parcelas de la finca Sinyent se probaron los tres productos dejando una zona de testigo (con manejo integrado de plagas), repetido en ambas parcelas. De las dos parcelas de Sollana, una se trató con los productos (en toda la superficie) y la otra se dejó de testigo, siguiendo un manejo integrado en toda la superficie. El ensayo fue realizado por la asistencia externa del Departamento de Agrosistemas Forestales de la Universidad Politécnica de Valencia

En el cultivo de melocotón/nectarina es normal realizar un tratamiento en invierno, en parada vegetativa del árbol, y 3 o 4 durante el periodo vegetativo hasta junio. Para poder evaluar el efecto del cambio de los formulados fitosanitarios interesa muestrear sobre todo en los momentos donde se aplican los mismos. Por otra parte, en invierno las poblaciones de artrópodos son muy bajas, estando la mayoría de ellos en estado de latencia o hibernando. Así, los muestreos se realizaron en la época de mayor actividad de los artrópodos, coincidiendo en los periodos de aplicación (cuando fue posible), cuando se pueda ver el efecto que ha tenido el tratamiento en los artrópodos. Se realizarán 4 muestreos anuales entre marzo y octubre, pero no se realizaron muestreos cuando el árbol no tenga hojas.

Durante los 3 años del ensayo, como métodos de muestreo, se emplearon trampas amarillas y azules pegajosas que permanecieron en el campo 4 semanas, salvo la última que permaneció una semana. También se realizaron aspiraciones sobre las hojas de los árboles y otra aspiración sobre la flora espontánea de la parcela. 

Los resultados muestran que, en general, el factor que más parece influir en la biodiversidad de artrópodos es el ambiente, por encima de la aplicación de los productos. Esto significa que no se ha podido demostrar que los biopesticidas tengan un mayor impacto sobre la biodiversidad útil que los pesticidas convencionales, pero que a su vez, no lograron una mejora significativa de las poblaciones de estos artrópodos.   

No obstante, el impacto en la biodiversidad de los productos testados fue evaluado con resultados satisfactorios. Las diferencias que se observan entre las tesis son pequeñas, y únicamente en las aspiraciones de las cubiertas y en la riqueza de polinizadores se observan diferencias grandes a favor del producto testado.  Cabe sospechar que mayor abundancia de polinizadores en las parcelas de la finca Sinyent se puede deber a la presencia de una mayor, y más diversa, cubierta vegetal en las interlíneas.

Así mismo, la riqueza de artrópodos, tanto en los capturados en trampas amarillas, azules y aspiraciones, no presenta diferencias entre las tesis producto y testigo, por lo que los productos no parecen tener un efecto negativo sobre la biodiversidad en ninguno de los grupos funcionales estudiados. En concreto, los productos parecen afectar la abundancia de las especies presentes de fitófagos y parasitoides, permitiendo un mayor desarrollo de sus poblaciones. El aumento del número de parasitoides podría favorecer el control biológico ejercido por estos.

Monitoreo socioeconómico

 La situación de los formulados desarrollados en el plano socioeconómico fue estudiada a través de la “Encuesta de percepción de los distintos sectores sobre oportunidades de los biopesticidas en agricultura” y de la recopilación de indicadores clave de fuentes internas de los socios del proyecto. Se pretende estudiar los principales obstáculos para la aceptación y popularización de los biopesticidas a través de la “Encuesta de percepción de los distintos sectores sobre oportunidades de los biopesticidas en agricultura”, que pretende revelar los factores que condicionan la limitada difusión y utilización de los biopesticidas. 

Los resultados del monitoreo muestran la disponibilidad de las materias y facilidad de reponer los stocks, así como los costes asequibles, los tiempos de abastecimiento y almacenamiento garantizan que la producción pueda ser estable y escalable, sin obstáculos logísticos. Téngase en cuenta especialmente la gran superficie dedicada a eucalipto en España y la abundancia de alperujo (con costes de gestión de residuos significativos), que anticipan la disponibilidad de las materias primas en el futuro cercano. Cuando estos costes se convierten a costes por ha para las necesidades de tratamiento de un año, el coste de fábrica mantiene rangos aceptables. Que permiten tanto un beneficio comercial para el fabricante como un precio competitivo para el usuario. Por el contrario, encontramos como obstáculos temporales para el producto la necesidad de esperar el período hasta que se haga efectivo el registro del producto. 

La proyección de este producto, ya validada desde el punto de vista agronómico para frutales de hueso, es por lo tanto positiva. Se estima que existe un potencial de 99.864,7 ha incluyendo cultivos de fruta de hueso en toda Europa. A muy corto plazo, se estima que se puede contar con una base de más de 200 agricultores y 20 comercializadores implicados. Sin embargo, estos productos presentan potencial fitosanitario más allá de la fruta de hueso. 

Es importante señalar que estos productos no suponen costes de tratamiento superiores a los de las prácticas actuales convencionales, ni requieren maquinaria, o precauciones adicionales. Por lo tanto, no existen obstáculos desde el punto de vista de equipamiento. Desde el punto de vista de generación de empleo, el acopio requiere 20 personas, y cada 2000 L de formulado requieren un día de trabajo de empleados. Los perfiles involucrados incluyen operarios, y técnicos químicos y agrónomos. De esta manera, se fomenta el trabajo no especializado y especializado, aún sin conocer detalles sobre la calidad de este empleo (tipo de renta, estacionalidad, condiciones de trabajo) y su impacto social a través de los diferentes segmentos poblacionales (jóvenes, mujeres, población rural, otra población vulnerable, etc.). Sin embargo, no es posible dar una estimación precisa desde las estadísticas externas disponibles de cuantos puestos de empleo puede crear esta actividad económica a partir del volumen de trabajo que espera generar, ni si estos empleos repercutirían en la economía local. En conjunto, la falta de indicadores propios o estadísticas externas concisas sobre cantidad de empleo y sus características de feminización e igualdad, grupos de edad, impacto en la economía local e influencia en el desarrollo rural del sector de producción de biopreparados (o industrias químicas similares como la producción de fertilizantes) no nos permite avanzar el análisis.

Desde el punto de vista de aceptación y percepción de los usuarios (técnicos y agricultores), existen oportunidades para los próximo 5 años, pero es importante tener en cuenta los obstáculos detectados en las encuestas realizadas. Aunque los agricultores y técnicos están familiarizados, especialmente en contextos de agricultura intensiva, solo el 54% de los encuestados han utilizado o recomiendan utilizar estos productos, pero más del 87% de ellos expresa una valoración positiva. 

Normalmente, la supuesta menor efectividad es el principal freno, seguido de la falta de información, incluyendo el intercambio de conocimiento técnico. La transferencia profesional, experiencias demostrativas y divulgación técnica deben incluirse por tanto en la hoja de ruta de los próximos años para garantizar el impacto positivo de estos productos.  A su vez, estas acciones podrían abordar uno de los principales de rechazo: las expectativas de los agricultores de contar con productos de choque, sin embargo, dentro de las limitaciones. En definitiva, considerando, el potencial de adopción por parte de agricultores, el contexto legislativo y la estabilidad de la cadena productiva de estos productos y la demanda de productos sostenibles por parte del mercado, la valoración socioeconómica de los biopesticidas es positiva, y se adecua a las necesidades de los años inmediatos.