I prodotti fitosanitari hanno un impatto significativo sulla qualità di suolo, acque superficiali e sotterranee. Il loro utilizzo massiccio e prolungato nel tempo ha causato l’insorgenza di effetti negativi sugli ecosistemi.

Nanograss propone l’uso di nano e micromateriali e polimeri naturali ad uso alimentare per sviluppare prodotti fitosanitari a ridotto impatto ambientale (con associati vantaggi economici). Nanograss è una piattaforma tecnologica applicabile a un ampio spettro di pesticidi per i quali è una priorità controllare la lisciviazione, la volatizzazione e la degradazione prematura.

Stato del brevetto

DEPOSITATO

Numero di priorità

2019IT-TO06852

Data di priorità

15/05/2019

Licenza

INTERNAZIONALE

Mercato

Nel 2018 il mercato mondiale dei fitofarmaci ammontava a 223.7 miliardi di USD. Entro la fine del 2025 si prevede un suo aumento a 308.4 miliardi di USD, con un tasso di crescita annuo del 4.69%. Nell’UE le previsioni indicano un aumento delle dimensioni del mercato da 27.21 miliardi di USD nel 2016 a 39.15 miliardi di USD entro il 2022, e un incremento ancora maggiore nel 2025.

Il mercato mondiale relativo alla vendita delle formulazioni pesticide a lento rilascio nel 2016 ammontava a 1.7 miliardi di USD. Si prevede una sua crescita annua del 7.3% fino al 2025. La crescita dei segmenti di mercato nei prossimi anni sarà favorita dalla limitata disponibilità di aree di terra arabili e dall’aumento della domanda di generi alimentari dovuta all’incremento demografico.

Problema

L’uso massiccio di erbicidi è una pratica comune in agricoltura, spesso imprescindibile, ma ha numerosi risvolti negativi legati alla tossicità ed alla dispersione in ambiente di tali sostanze.

Le problematiche ambientali legate all’uso dei fitofarmaci dipendono dalle caratteristiche specifiche dei singoli composti. In ultima analisi risultano particolarmente critici quei prodotti caratterizzati da grande dispersione in ambiente (sia in fase di applicazione in campo sia successivamente, quando irrigazioni e piogge li disperdono nelle acque superficiali e sotterranee), da elevata tossicità verso l’uomo e altri organismi non target (colture, piante spontanee, insetti, ecc.) e da elevata persistenza (perché scarsamente biodegradabili e/o fotodegradabili). D’altra parte alcuni pesticidi di uso comune, pur essendo estremamente efficaci e in alcuni casi anche meno tossici del competitor commerciale principala, sono oggi poco usati perché molto volatili e/o solubili, e quindi possono richiedere un sovradosaggio significativo durante l’applicazione in campo.

Le problematiche ambientali dei singoli prodotti fitosanitari hanno ovviamente ricadute economiche, dal ritiro della sostanza dal mercato, all’imposizione di limitazioni d’uso, alla necessità di sviluppare formulazioni alternative.

Limiti attuali tecnologie / Soluzioni

Le problematiche ambientali associate all’uso delle formulazioni pesticide, insieme con l’adozione di normative nazionali e internazionali sempre più restrittive, soprattutto in Europa, hanno portato alla proibizione d’uso per numerosi pesticidi “tradizionali” caratterizzati da potenziali o acclarati effetti cancerogeni e/o altamente tossici. Tale percorso verso un’agricoltura più verde è stato recentemente accelerato dal Green Deal Europeo. Questo contesto ha spinto le compagnie produttrici di fitofarmaci a sviluppare alternative più sostenibili basate sull’uso sostanze attive meno tossiche (che però presentano spesso problematiche nell’uso pratico dovute alla veloce degradazione e/o alla difficoltà d’uso) o a trovare nuove formulazioni per rendere gli attuali pesticidi tossici meno mobili nell’ambiente e meno biodisponibili. Tuttavia le formulazioni basate su approcci di tipo più tradizionale (ad es. uso di coformulanti che aumentano o riducono la solubilità o la volatilità di un composto, conservanti che rallentano la degradazione dei composti naturali, ecc.) presentano spesso problematiche tecniche o autorizzative. In alternativa sono stati proposti anche nanopesticidi (basati sull’uso di nanomateriali, come Nanograss), ma la maggior parte di tali soluzioni presenti ad oggi sul mercato mondiale utilizzano nanomateriali di sintesi, non biodegradabili ed essi stessi potenzialmente tossici.

Killer Application

Le principali applicazioni di questa tecnologia sono:

-Lo sviluppo di formulazioni pesticide a basso impatto ambientale, ottenute utilizzando principi attivi noti e combinandoli con ingredienti biodegradabili e non dannosi per l’uomo e l’ambiente e che li rendono meno mobili nei diversi comparti ambientali:

– La possibilità di estendere l’approccio ad altre tipologie di principi attivi/composti utilizzati in campo agricolo quali fertilizzanti/ammendanti/bio-principi attivi che necessitano particolari protezioni e migliorie per promuoverne l’uso alla scala di campo.

Nanograss è una tecnologia piattaforma, applicabile e adattabile a numerosi principi attivi diversi anche per la risoluzione di problematiche diverse, specifiche di ciascun composto pesticida.

Tecnologia e nostra soluzione

L’approccio Nanograss consente la sintesi di nanopesticidi a ridotto impatto ambientale, costituiti da nanoparticelle (NP), di solito indicate come nano-carrier, contenenti un principio attivo – ovvero il pesticida – e disperse in una sospensione colloidale.

Nanograss sfrutta l’affinità della maggior parte delle molecole ad azione pesticida nei confronti di substrati naturali: il pesticida è legato al carrier e può essere rivestito da un polimero biodegradabile che ne regola il rilascio nel tempo.

Nanograss è stato ad oggi applicato con successo per ridurre volatilità e solubilità di un noto erbicida. La formulazione Nanograss permette di veicolare il pesticida dove è più necessario e di ridurre la quantità di principio attivo che può percolare nel suolo e raggiungere le acque di falda in caso di pioggia o irrigazione. La formulazione Nanograss, data la dimensione delle sue micro/nanoparticelle, può essere applicata in serre o in campo usando metodi convenzionali di irrorazione di pesticidi e tecnologie di nebulizzazione.

L’approccio Nanograss è stato dimostrato per un primo pesticida ed è in corso lo sviluppo per un secondo composto. L’applicazione di un nuovo composto richiede diversi passaggi (selezione di vettori e polimeri specifici per il composto, procedura di sintesi, test preliminari di efficacia e di mobilità nell’ambiente) e di conseguenza si tratta processo su misura da realizzare in collaborazione con un cliente industriale (i.e. un produttore di pesticidi).

Vantaggi

La piattaforma Nanograss permette lo sviluppo di nanoformulazioni pesticide con i seguenti vantaggi:

– Una riduzione di volatilizzazione e lisciviazione. Una ridotta lisciviazione può significare, a seconda del composto, la possibilità per un pesticida di essere autorizzato all’uso in un più ampio spettro di condizioni (ad esempio i pesticidi mobili potrebbero non essere autorizzati in suoli molto permeabili), di essere applicato a dosi più basse (poiché una minore quantità di composto viene disperso senza aver colpito l’organismo target) o di avere una più lunga permanenza nel suolo (evitando quindi, per alcuni composti, un’applicazione troppo frequente).

– Un miglioramento della somministrazione di principi attivi poco solubili, o al contrario un rilascio controllato e ritardato di principi attivi solubili;

– L’utilizzo di composti naturali meno tossici (almeno per gli esseri umani) rispetto ai loro corrispettivi sintetici, la cui applicazione industriale è spesso limitata dalla veloce degradazione.

Roadmap

-Per almeno un composto pesticida devono ancora essere dimostrati l’efficacia e scalabilità fino al campo e la stabilità sul lungo termine del prodotto.

-Deve essere ancora dimostrata con dati sperimentali la possibilità di sviluppare nano-formulazioni efficienti con principi attivi diversi da quello usato finora.

Lo sviluppo di una nuova nano-formulazione è un processo custom, sviluppato in collaborazione con un produttore di pesticidi che intenda successivamente commercializzare il prodotto.

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