O uso de ferramentas microbianas para aumentar de forma sustentável a produção agrícola tem recebido atenção significativa de pesquisadores, indústrias e legisladores
Na última década, o acesso ao mercado e o desenvolvimento de produtos microbianos foram acelerados por vários fatores, entre eles:
- pelos recentes avanços na ciência do microbioma associado a plantas,
- pela pressão de consumidores e legisladores para aumentar a produtividade da cultura e reduzir o uso de agroquímicos,
- as ameaças crescentes de estresses bióticos e abióticos,
- a perda de eficácia de alguns agroquímicos e programas de melhoramento de plantas e
- os apelos para que a agricultura contribua para mitigar as mudanças climáticas.
Embora o setor ainda esteja em sua infância, o caminho para produtos microbianos eficazes está tomando forma e o mercado global desses produtos tem crescido mais rápido do que o de agroquímicos.
Resultados promissores com o uso de micróbios como biofertilizantes ou biopesticidas têm sido continuamente relatados, alimentando otimismo e altas expectativas para o setor.
No entanto, algumas limitações, muitas vezes relacionadas à baixa eficácia e desempenho inconsistente em condições de campo, precisam ser abordadas com urgência para promover um uso mais amplo de ferramentas microbianas.
Os avanços em abordagens de manipulação de microbioma in situ, como o uso de produtos contendo comunidades microbianas sintéticas e novos prebióticos, têm grande potencial para superar algumas dessas restrições atuais.
Muito mais progresso é esperado no desenvolvimento de inoculantes microbianos, como o avanço de áreas como biologia sintética e nanobiotecnologia.
Os microbianos tendem a desempenhar papel importante no aumento sustentável da produção agrícola nas próximas décadas, mas também contribuirão para outros objetivos de desenvolvimento sustentável, incluindo a criação de empregos e mitigação dos impactos das mudanças climáticas.
Um dos principais desafios que a agricultura enfrenta no século 21 é produzir alimentos, fibras e biocombustíveis de forma sustentável para atender às necessidades de uma população em rápido crescimento
A disponibilidade de terras aráveis e de recursos hídricos diminuiu, mas as ameaças de estresses bióticos e abióticos, principalmente induzidos pela mudança do clima, aumentaram. Isso resultou em uma maior intensificação do uso de fertilizantes químicos e pesticidas com o objetivo de aumentar a produtividade das lavouras.
No entanto, os custos ambientais e econômicos da aplicação desses agroquímicos nas lavouras costumam ser altos. Vários relatórios têm mostrado que o uso prolongado de agroquímicos pode levar à degradação do solo, perda de biodiversidade, poluição da água, indução de resistência a pragas/doenças e impactos adversos à saúde humana, entre muitos outros efeitos negativos.
Isso levou a uma forte demanda da sociedade e dos reguladores pela redução do uso de produtos químicos na agricultura. Além disso, a perda de eficácia de alguns agroquímicos e programas de melhoramento de plantas e o declínio estrutural da fertilidade do solo significam que a adição de insumos químicos não se traduz em um aumento proporcional na produtividade da cultura.
O uso de micróbios promotores de crescimento de plantas (PGPMs) para nutrição e proteção de plantas é cada vez mais considerado uma alternativa ambientalmente responsável aos agroquímicos com os benefícios potenciais de abordar os desafios globais gêmeos de segurança alimentar e sustentabilidade ambiental.
Os benefícios diretos incluem:
- facilitação da aquisição de nutrientes essenciais,
- fornecimento de fitormônios e inibição de pragas de plantas e patógenos.
Benefícios indiretos geralmente estão relacionados a:
- mudanças na fisiologia da planta e no sistema imunológico para aliviar os efeitos de estresses bióticos e abióticos.
O mercado de biofertilizantes e biopesticidas
Comercialmente, os produtos formulados com PGPMs (micróbios promotores de crescimento de plantas) são geralmente chamados de biofertilizantes e biopesticidas.
PGPMs atuam como biofertilizantes quando aumentam a disponibilidade de nutrientes essenciais, como nitrogênio (N) e fósforo (P), para a planta. Mas PGPMs também podem promover diretamente o crescimento da planta.
Atualmente, os inoculantes fixadores de N representam 79% do mercado global de biofertilizantes, com um valor de mercado atual de cerca de US $ 1,5 bilhão, estimado para dobrar até 2024.
Biopesticidas são PGPMs, ou compostos derivados de PGPMs, que atuam como agentes de controle biológico, suprimindo ou controlando pragas ou doenças.
O mercado global de biopesticidas está avaliado atualmente em cerca de US $ 3 bilhões, o que representa apenas 5% do mercado de pesticidas químicos.
No entanto, alguns preveem que o mercado de biopesticidas se igualará ao de pesticidas químicos entre o final de 2040 e o início de 2050.
Principais restrições da indústria microbiana agrícola
Embora os produtos microbianos tenham um enorme potencial para contribuir com o crescimento econômico e o desenvolvimento sustentável da agricultura, muitos desafios ainda limitam a ampla adoção global dessa tecnologia.
As limitações estão frequentemente relacionadas ao aumento da eficácia dos produtos microbianos de condições controladas, seja em laboratório ou estufa, para condições de campo.
Mesmo quando um produto microbiano é bem-sucedido no campo, os resultados podem não ser consistentes em diferentes solos, culturas ou ambientes, limitando a adoção mais ampla pelos agricultores.
É importante notar que as restrições que limitam o uso mais amplo de produtos à base de micróbios na agricultura variam muito entre as regiões desenvolvidas e em desenvolvimento.
Perspectivas futuras
No curto a médio prazo, estratégias de manipulação de microbioma in situ, provavelmente dominarão o desenvolvimento e a comercialização de ferramentas microbianas na agricultura.
No futuro, espera-se que as estratégias tradicionais sejam combinadas com tecnologias emergentes, como a biologia sintética e a nanobiotecnologia, com o objetivo de enfrentar a questão da eficácia inconsistente e expandir o uso de ferramentas microbianas na agricultura.
A expectativa é de que os micróbios promotores do crescimento das plantas aumentem de forma sustentável a produção agrícola nas próximas décadas.
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