Pesticidi sostenibili per l'agricoltura
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Nei prossimi cinque anni, un gruppo di ricerca junior dell'Università Heinrich Heine di Düsseldorf (HHU) studierà come i batteri possano essere utilizzati per produrre un pesticida ecologico. L'agente attivo proviene da una pianta, il crisantemo dalmata. Il Ministero federale della ricerca, della tecnologia e dello spazio (Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt - BMFTR) finanzia il progetto con circa 2,7 milioni di euro nell'ambito della Strategia nazionale per la bioeconomia.
I pesticidi sono di importanza cruciale per garantire la sicurezza alimentare globale. Senza di essi, corriamo il rischio di una significativa riduzione delle rese delle colture in tutto il mondo - sono possibili perdite del 30-80%. Questo problema diventa ancora più urgente se si considera che si prevede che entro il 2050 la popolazione mondiale crescerà fino a nove miliardi di persone, tutte da sfamare.
Sebbene i pesticidi siano essenziali per l'agricoltura moderna, le preoccupazioni per i loro effetti sull'ambiente sono in aumento, ad esempio molti sono dannosi per gli insetti utili, comprese le api. Inoltre, i pesticidi sintetici comunemente utilizzati sono persistenti nell'ambiente e si bioaccumulano nella catena alimentare. L'espansione dell'agricoltura aggraverà questi problemi, rendendo urgente la necessità di trovare alternative più sicure ed ecologicamente sostenibili.
Il gruppo di ricerca junior guidato dal dottor St. Elmo Wilken presso l'Istituto di Biologia Quantitativa e Teorica della HHU sta lavorando su una di queste alternative. Il suo gruppo di ricerca si sta concentrando sul crisantemo dalmata (Tanacetum cinerariifolium), noto anche come piretro dalmata. Il fiore produce biopesticidi naturali, le cosiddette piretrine, utilizzate già dal XVII secolo. Presentano una bassa tossicità per i mammiferi, una rapida decomposizione ambientale e un'elevata efficacia contro gli insetti nocivi.
Dottor Wilken: "Nonostante questi vantaggi, attualmente si preferiscono analoghi sintetici meno ecologici, poiché la produzione di piretrine a base vegetale è notevolmente più costosa. In genere, solo l'1-2% circa della massa secca dei fiori di T. cinerariifolium contiene le preziose piretrine. Di conseguenza, un uso agricolo diffuso richiederebbe una coltivazione su larga scala in zone climatiche soleggiate, un metodo che non può competere con la produzione sintetica in termini di costi".
Il gruppo di ricerca junior "PyreComm" della HHU, finanziato dal BMFTR, sta lavorando per sviluppare un bioprocesso scalabile, semisintetico e sostenibile per la produzione di composti piretrinici. I ricercatori intendono utilizzare un processo biotecnologico in cui i batteri Vibrio natriegens sono programmati per produrre i composti.
"Tuttavia, intendiamo diffondere il percorso biosintetico della piretrina tra più membri di una comunità batterica. Questo alleggerisce l'onere metabolico dell'espressione dell'intero processo produttivo in una sola cellula, rendendo il processo complessivo più efficiente e potenzialmente aumentando la competitività economica del bioprocesso", spiega Wilken.
Utilizzando una modellazione metabolica avanzata in combinazione con la più recente tecnologia di misurazione, puntiamo a progettare le comunità per massimizzare l'efficienza. Le comunità saranno coltivate in bioreattori utilizzando una materia prima a base di legno. Wilken: "Questo ci permette di chiudere il cerchio tra agricoltura e produzione di biopesticidi".
Il progetto di ricerca PyreComm riceverà un finanziamento di circa 2,7 milioni di euro per sviluppare un biopesticida efficace dal punto di vista dei costi. I ricercatori si aspettano che questo pesticida abbia buone possibilità di essere approvato rapidamente nell'ambito della strategia dell'UE "Farm to Fork", volta a rendere gli alimenti più sani e sostenibili.
Wilken: "In definitiva, PyreComm contribuirà ad ampliare gli strumenti a disposizione dei bioingegneri per progettare e costruire bioprocessi scalabili ed economicamente sostenibili. In concreto, il nostro progetto contribuirà a ridurre i danni ecologici causati dai pesticidi sintetici".
Piantagioni di crisantemo dalmata (Tanacetum cinerariifolium) in Ruanda, in Africa.
Copyright: Martha Maria Carolina Wilken
Finanziamento del BMFTR nell'ambito della Strategia nazionale per la bioeconomia
Con la Strategia nazionale per la bioeconomia, annunciata nel 2020, il governo federale intende passare da un'economia basata in gran parte su materie prime fossili a un'economia circolare, che si basa maggiormente su risorse rinnovabili e fa un uso più efficiente delle materie prime. Le linee guida e gli obiettivi della Strategia per la bioeconomia sono orientati agli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile (SDG) definiti nell'Agenda 2030 delle Nazioni Unite. La bioeconomia svolge un ruolo chiave negli SDG.
L'obiettivo dell'iniziativa di finanziamento "Creative Young Researchers for the Bioeconomy", che finanzia anche il progetto diretto dal Dr. Wilken presso la HHU, è quello di coinvolgere i giovani ricercatori nell'identificazione di nuove aree di applicazione e di applicazioni innovative per la bioeconomia, in cui il concetto di sostenibilità sia preso in considerazione fin dall'inizio. L'intento è quello di generare sinergie tra giovani ricercatori e ricercatori affermati, al fine di sostenere i gruppi di ricerca junior attraverso sfide organizzative e tematiche.
Nota: questo articolo è stato tradotto utilizzando un sistema informatico senza intervento umano. LUMITOS offre queste traduzioni automatiche per presentare una gamma più ampia di notizie attuali. Poiché questo articolo è stato tradotto con traduzione automatica, è possibile che contenga errori di vocabolario, sintassi o grammatica. L'articolo originale in Inglese può essere trovato qui.
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