As Soluções Baseadas na Natureza (SBN, ou NBS, do inglês Nature-Based Solutions) são aplicadas tanto no campo como na cidade e são benéficas para a biodiversidade, assim como para atividades econômicas e produtivas. Recentemente, esse tipo de solução tem sido adotada pela indústria como resposta à demanda por mais sustentabilidade, considerando a resolução de problemas enfrentados no âmbito das cidades, indústria, agricultura, entre outros. Nesse sentido, as SBN abrangem, por exemplo, abordagens restaurativas do meio ambiente a fim de proteger regiões de eventos climáticos extremos.

São alguns exemplos de Soluções Baseadas na Natureza:

• Reuso de água no contexto doméstico ou industrial;
• Conservação de mata nativa para evitar erosão de regiões habitadas;
• Restauração de ecossistemas e preservação de parques ecológicos para melhora de microclima das cidades;
• Áreas verdes para aumentar permeabilidade das cidades e evitar alagamentos;
• Conservação da biodiversidade em reservas e habitats naturais para diminuir contato de vetores de doenças com seres humanos;
• Tecnologias que mimetizam ou são baseadas em processos naturais a partir do estudo da biodiversidade e sua evolução.

Em suma, as Soluções Baseadas na Natureza fazem a conexão entre meio ambiente e comunidades, resolvendo problemas com soluções que se inspiram em processos que já ocorrem. Muitas dessas abordagens também são eficientes em termos de custos, uma vez que já existem previamente na natureza e são redirecionadas para solução de problemas socioeconômicos.

Esse uso dos processos naturais para resolução de problemas sociais é apontado por organizações internacionais como uma das alternativas para lidar com questões globais, como as mudanças climáticas, aumentando a sustentabilidade de diferentes atividades produtivas.

Soluções Baseadas na Natureza contra a crise climática no contexto da ONU

A noção de que a preservação e o equilíbrio dos ecossistemas pode trazer grandes benefícios à sociedade é um dos pilares das SBN. Pensando nisso, o termo ganhou destaque institucional na 26ª Conferência das Nações Unidas sobre Mudança do Clima (COP26), ocorrida em 2019. As SBN foram apontadas pela Cúpula do Clima como uma das nove estratégias prioritárias para enfrentamento das mudanças climáticas.

Em manifesto produzido como parte das discussões durante a COP26, a ONU classificou as SBN como “um componente essencial do esforço mundial para alcançar as metas do Acordo de Paris” e conclamaram as nações a “ampliar as SBN para mitigação, resiliência e adaptação em áreas-chave, garantindo a subsistência das populações em face das ameaças climáticas”. Entre as áreas apontadas pelo documento estão infraestrutura, desenvolvimento sustentável, restauração ambiental e agricultura.

Apesar da crescente importância do conceito no âmbito da mitigação e adaptação aos efeitos causados pela crise climática, ainda há muito espaço para implementação das SBN por governos e empresas. O Relatório sobre a Lacuna de Adaptação, lançado em 2020 pelo Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente (PNUMA), indicou que para que as SBN alcancem seu potencial como parte dos esforços para cumprimento do Acordo de Paris, ações mais enérgicas para além de planos e documentos precisam ser tomadas. Isso inclui maior investimento e estímulo à inovação em diferentes áreas como uma das ferramentas para atingir os Objetivos de Desenvolvimentos Sustentável (ODS).

As lições da natureza para uma agricultura mais sustentável (e produtiva)

Quando se fala em Soluções Baseadas na Natureza no contexto da agricultura, temos um triplo benefício:

• Conservação da biodiversidade e dos ecossistemas;
• Sequestro de carbono e diminuição do impacto ambiental das atividades agrícolas;
• Melhora da qualidade de vida e saúde de agricultores e da resiliência das culturas.

Nesse sentido, agricultores têm tirado lições da natureza para exercer um cultivo mais sustentável e que não crie mais problemas para a agricultura no futuro, além de melhorar a produtividade ou evitar perdas em diferentes contextos. Um trabalho publicado na revista científica Frontiers in Environmental Science mapeou, através de uma revisão de mais de 180 outros trabalhos científicos publicados, as principais funções exercidas pelas SBN na agricultura atualmente ou que são foco de pesquisas científicas para futura aplicação. Confira cinco delas a seguir.

1. Práticas sustentáveis

Agricultores que fazem uso de formas de manejo como agricultura regenerativa, agricultura de conservação ou agrofloresta. Na prática, os agricultores utilizam o próprio ecossistema presente, incluindo animais, plantas e microrganismos, além de seus serviços ecossistêmicos. Essas práticas incluem a rotação de culturas e o uso da biodiversidade nativa para enriquecer a terra com matéria orgânica e nutrientes.

2. Infraestrutura verde

Uso de determinadas espécies de vegetação, principalmente aquelas com tendência à formação de uma estrutura complexa de raízes, para estabilização de terrenos irregulares e evitar deslizamentos de terra, o que acarretaria em perdas de produtividade. Os autores do estudo apontaram que esse tipo de SBN indica uma perspectiva de “design de novos ecossistemas agrícolas”, utilizando recursos naturais para moldar o ambiente em favor da natureza, assim como da produção agropecuária.

3. Fitorremediação

Ao longo de sua evolução, as plantas encontraram sua própria maneira de restaurar ecossistemas. E é esse aspecto que é explorado em iniciativas de fitorremediação. Algumas dessas iniciativas e estudos utilizam determinadas espécies para dessalinizar solos, recuperar outros contaminados com excesso de pesticidas e até mesmo extrair metais pesados, como o mercúrio, de ambientes contaminados. No futuro, essas características podem ser potencializadas pela ciência para aprofundar o uso da fitorremediação como recurso para restauração de ecossistemas, beneficiando a agricultura assim como a natureza.

4. Biorremediação

Além das plantas, os microrganismos também têm grande importância na descontaminação e restauração de ecossistemas. De acordo com a pesquisa, esse tipo de abordagem tem sido alvo de diversas patentes depositadas, o que indica uma tendência de inovação por empresas e instituições de pesquisa. Mais especificamente, microrganismos como bactérias, algas, fungos e suas enzimas estão se tornando uma aposta como insumo para desenvolvimento de tecnologias capazes de remover poluentes – como alguns agroquímicos – de solos e rios.

5. Conservação da biodiversidade e mitigação das mudanças climáticas

Como uma atividade altamente dependente do contexto natural – como clima, solo, vegetação e condições bioquímicas – a agricultura só tem a ganhar com o manejo responsável dos recursos naturais, especialmente no longo prazo. Nesse sentido, a conservação da biodiversidade local por agricultores não tem apenas impacto na produtividade das lavouras, como também tem ganhado consequências positivas mais imediatas, como o reconhecimento e monetização de créditos de carbono e serviços ecossistêmicos. Apesar desses sistemas de precificação terem muito o que avançar ao redor do mundo, já estão se estabelecendo como tendência em diversos países, e a agricultura se mostra como parte essencial do processo.

A implementação dessas práticas, entretanto, não vem sem desafios. É preciso maior investimento e engajamento de governos, agricultores e instituições de pesquisa para que as SBN se disseminem na cadeia produtiva de alimentos e agropecuária.

Biotecnologia agrícola inspirada pela biodiversidade

Conforme as SBN ganham tração como alternativa para promoção da sustentabilidade na agricultura, novas tecnologias a partir de olhares para a natureza também são desenvolvidas. No caso da biotecnologia, cientistas aprendem com a biodiversidade para melhorar tanto a produtividade de plantações quanto sua tolerância a estresses ambientais. Essas inovações de base científico-tecnológica podem se inspirar em microrganismos, processos e genes presentes na natureza para solucionar problemas enfrentados hoje pela agricultura.

Pesquisadores e instituições como a Symbiomics utilizam ferramentas como a bioinformática e a genômica e processos como a bioprospecção microbiana para buscar e mapear microrganismos e seus genes com potencial para dar origem a produtos biológicos. Estes, por sua vez, serão capazes de tornar as plantas mais tolerantes à seca e outras adversidades, como aquelas causadas pelos eventos climáticos extremos.

As plantas, animais e microrganismos já existem há milhares de anos e desenvolveram diversas estratégias para enfrentar dificuldades para sobreviver. Estratégias essas que devem inspirar a humanidade a desenvolver processos, tecnologias e ferramentas com potencial para auxiliá-la a superar desafios enfrentados hoje e no futuro. 

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Principais referências

Simelton, E.; Carew-Reid, J.; Coulier, M.; Damen, B.; Howell, J.; Pottinger-Glass, C.; Van Der Meiren, M. (2021). NBS framework for agricultural landscapes. Front. Environ. Sci.. https://doi.org/10.3389/fenvs.2021.678367

Tiodar, E. D.; Văcar, C. L.; Podar, D. (2021). Phytoremediation and microorganisms-assisted phytoremediation of mercury-contaminated soils: Challenges and perspectives. Int. J. Environ Res. Public Health https://doi.org/10.3390/ijerph18052435

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Essa expectativa vem na esteira de soluções ambientais, para a saúde humana e agricultura que estão em aplicação ou sendo desenvolvidas. As inovações em microbioma vêm se tornando uma grande aposta da ciência e da indústria para o futuro, na busca por tecnologias que sejam mais sustentáveis, no caso da agricultura e meio ambiente, e precisas, no caso da medicina. 

Os microbiomas são essenciais para a saúde global, do ambiente e humana. Mas essa importância só vem sendo melhor compreendida pela ciência através de novas ferramentas e conhecimentos, como a genômica, a ciência de dados e o entendimento sobre o papel das comunidades microbianas junto aos macrorganismos.

E é a partir desse conhecimento que novas tecnologias estão sendo desenvolvidas. Reunimos três potenciais inovações envolvendo tecnologias baseadas em microbioma que estão sendo desenvolvidas atualmente. Confira:

1. Monitoramento e sanitização contra patógenos

A pandemia de COVID-19, causada pelo vírus SARS-CoV-2, evidenciou a necessidade de tecnologias que possibilitem o monitoramento dos microrganismos presentes na natureza que tenham potencial para se tornarem patogênicos contra seres humanos, processo conhecido como spillover. É provável que o coronavírus que causou a pandemia da COVID-19 tenha “pulado” de morcegos para seres humanos. Esse processo também já resultou em outras doenças infecciosas, como é o caso da raiva e diversos tipos de gripe (influenza).

Pensando nisso, pesquisadores estão cada vez mais focados em melhorar o monitoramento do microbioma de animais, buscando mapear e acompanhar vírus e outros microrganismos patogênicos com algum potencial de infectar humanos. Um exemplo foi ilustrado por uma pesquisa, publicada em abril de 2022, que buscou identificar quais serão as áreas de concentração de 35 espécies de morcegos hospedeiros de vírus semelhantes ao SARS-CoV-2. Com o estudo foi possível projetar que, no futuro, será importante monitorar países como China, Laos, Vietnã e Tailândia, considerando a concentração de espécies de morcegos hospedeiras de coronavírus semelhantes ao SARS-CoV-2.

Esse tipo de iniciativa deve se tornar uma importante ferramenta epidemiológica para monitorar microrganismos com potencial de spillover. Com o avanço de campos como a metagenômica, será possível identificar patógenos de forma cada vez mais eficiente, associando a informação genética contida no microbioma de animais com sua capacidade de causar doenças.

Ambientes hospitalares

Ao mesmo tempo, outras iniciativas focam na avaliação do microbioma de ambientes mais específicos, como os ambientes hospitalares. O aumento da resistência de bactérias a antibióticos é um grande problema para o setor da saúde. Essa resistência é causada principalmente pelo uso indiscriminado dos antibióticos, o que acaba selecionando cepas mais resistentes de bactérias causadoras de doenças. Mais de 1 milhão de pessoas morrem por ano devido à resistência bacteriana a antibióticos.

Para contribuir com alternativas para esse problema, sistemas baseados em microbiomas para monitoramento e sanitização de ambientes hospitalares vêm sendo testados. O princípio é o seguinte: um microbioma desequilibrado, em que a presença dos diferentes microrganismos está desregulada, é propício para o surgimento de microrganismos resistentes que causem infecções. Quando se conhece esse desequilíbrio a nível mais específico, é possível saber em quais locais há maiores chances de proliferação desses patógenos. Além disso, produtos de sanitização contendo probióticos já estão sendo desenvolvidos para modular tais microbiomas, dificultando o surgimento de patógenos nesses ambientes.

2. Alternativas para lidar com o lixo

A vida moderna e o desenvolvimento da civilização humana trouxeram consigo um grande problema enfrentado hoje: o acúmulo de lixo e resíduos sólidos. Alguns desses resíduos, como é o caso do plástico, podem demorar mais de 400 anos para se decompor. Outros materiais, como o alumínio, podem demorar até 500 anos. Soma-se a essa dificuldade o fato de a humanidade produzir, em média, 2 bilhões de toneladas de lixo por ano. Só no Brasil, são 80 milhões de toneladas de resíduos descartados anualmente.

No caso dos eletrônicos, o descarte vem crescendo nas últimas décadas, tendo atingido globalmente mais de 53 milhões de toneladas em 2019. Há diversos metais e elementos de difícil decomposição nesse tipo de resíduo. A reciclagem de eletrônicos costuma ser feita através de métodos que permitam a extração de metais para composição de outros produtos. Para isso, o lixo eletrônico é aquecido a mais de 1.000ºC ou ácidos são utilizados para sua degradação. Em ambos os casos, há a geração de subprodutos prejudiciais ao meio ambiente.

E é por isso que cientistas estão interessados em bactérias que têm a capacidade de produzir químicos eficientes para quebra de metais como cobre e ouro. Esse tipo de processo é denominado “biolixiviação” e já está presente nas atividades de mineração, em que microrganismos são utilizados para extrair metais de minérios brutos. Essas tecnologias vêm sendo desenvolvidas nos últimos anos e no futuro podem se traduzir em novas opções para reciclagem do lixo eletrônico de forma mais sustentável, já que não geram subprodutos como os métodos tradicionais de extração.

Com relação aos plásticos, pesquisadores também buscam alternativas a partir de enzimas presentes em microrganismos que degradam os polímeros que compõem o material, facilitando sua reciclagem e aumentando a sustentabilidade do processo. O problema, entretanto, é que existem diferentes tipos de plásticos e, para isso, são necessárias diferentes enzimas com a capacidade de quebrar as cadeias de polímeros. Caso essas inovações se concretizem, também será possível reciclar materiais que não podem ser reciclados pelos processos mecânicos, como é o caso das roupas de material sintético.

3. Nova geração de produtos biológicos para a agricultura

Os produtos biológicos – ou bioinsumos – contendo microrganismos não são uma invenção nova. O Brasil, por exemplo, já utiliza bactérias do gênero Bradyrhizobium na cultura da soja desde a década de 1970, com o objetivo de favorecer a fixação biológica de nitrogênio (FBN). Hoje, 79% das plantações brasileiras de soja são tratadas com tais bactérias noduladoras, de acordo com a Associação Nacional dos Produtores e Importadores de Inoculantes (ANPII). Mas o avanço do conhecimento científico sobre os microbiomas, sua diversidade e funções junto às plantas demonstra que ainda existe potencial para uma nova geração de produtos biológicos, mais eficiente e que confira vantagens mais complexas a cultivares.

Estudos recentes utilizando técnicas avançadas de sequenciamento genético e computação têm demonstrado que o microbioma tem impacto direto na produtividade vegetal. Bactérias e fungos, por exemplo, são responsáveis por fornecer nutrientes para as plantas (como nitrogênio, fósforo e metais) e auxiliar na obtenção de água. Alguns microrganismos são capazes de produzir substâncias que aumentam a tolerância das plantas frente a condições estressantes como seca, garantindo a manutenção da produtividade mesmo em condições desfavoráveis. 

Quando consideramos questões como as mudanças climáticas, os microbiomas escondem um enorme potencial ao oferecer soluções que já existem na natureza para tornar as culturas mais tolerantes a estresses ambientais como seca, calor, entre outros. Para desvendar esse tesouro genético, a ciência está buscando nos biomas naturais microrganismos desconhecidos, seus genes e moléculas que possam ser a base de novos produtos biológicos no futuro.

Há ainda os microrganismos que produzem moléculas que auxiliam na defesa contra patógenos e pragas, podendo ser utilizados em substituição aos químicos comumente aplicados na lavoura. Nesse sentido, tecnologias baseadas em microbioma podem ser usadas para diminuir o uso de fertilizantes e defensivos. Considerando a toxicidade no excesso de uso de agroquímicos para a saúde ambiental e humana, esse talvez seja um dos grandes potenciais de produtos biológicos para promover a sustentabilidade na agricultura.

Principais referências

Caselli, E.; Brusaferro, S.; Coccagna, M.; Arnoldo, L.; Berloco, F.; Antonioli, P.; Tarricone, R.; Pelissero, G.; Nola, S.; La Fauci, V.; Conte, A.; Tognon, L.; Villone, G.; Trua, N.; Mazzacane, S. Reducing healthcare-associated infections incidence by a probiotic-based sanitation system: A multicentre, prospective, intervention study. PLoS One. (2018). https://doi.org/10.1371/journal.pone.0199616

D’Accolti, M.; Soffritti, I.; Mazzacane, S.; Caselli, E. Fighting AMR in the healthcare environment: Microbiome-based sanitation approaches and monitoring tools. Int. J. Mol. Sci. (2019). https://doi.org/10.3390/ijms20071535

Muylaert, R. L.; Kingston T.; Luo, J.; Vancine, M. H.; Galli, N.; Carlson, C. J., John, S.; Rulli, M. C.; Hayman D. T. S. Present and future distribution of bat hosts of sarbecoviruses: Implications for conservation and public health. Proc. R. Soc. B. (2022). http://doi.org/10.1098/rspb.2022.0397

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As plantas, por exemplo, são colonizadas por milhares desses seres invisíveis a olho nu, que participam de diversas funções importantes para sobrevivência vegetal, como:

• Fornecimento de nutrientes, como nitrogênio, fósforo e potássio (NPK);
• Auxílio na obtenção de água;
• Aumento de tolerância a estresses ambientais como seca, calor, excesso de água, entre outros;
• Defesa contra pragas e doenças.

Hoje, tecnologias baseadas em atividades microbianas como essas já existem no mercado de insumos agrícolas como produtos biológicos, coquetéis de microrganismos capazes de conferir alguma vantagem ao desenvolvimento vegetal. 

Entre eles, estão os defensivos biológicos, capazes de proteger a planta de pragas, e os bioestimulantes ou biofertilizantes, que cumprem o papel de melhorar a produtividade vegetal, ajudar na absorção de nutrientes pelas plantas ou na biodisponibilização de minerais presentes no solo.

Microbioma X Microbiota

O conceito de microbioma vem sendo consolidado apenas recentemente. Até então, o termo “microbiota” era o mais comum, e utilizado para descrever determinadas comunidades microbianas presentes em um ambiente ou hospedeiro (como a microbiota intestinal em seres humanos, por exemplo). Hoje, pesquisadores defendem o uso do termo “microbioma” como parte deste vocabulário descritivo para refletir de forma mais acurada os recentes avanços científicos na área englobando, nesta definição, características, funções e genomas dos microrganismos.

Nesse sentido, o microbioma inclui não apenas a totalidade de microrganismos presentes em um ambiente ou hospedeiro, mas também seu “teatro de atividade”, que nada mais é que todo repertório de funções e de moléculas produzidas pelos microrganismos, como metabólitos e ácidos nucleicos. Já a microbiota compreende apenas os microrganismos que fazem parte do microbioma.

Quando falamos em microbioma humano, hoje sabemos que todo o corpo é colonizado por microrganismos que formam uma importante linha de defesa contra patógenos e garantem o bom funcionamento do organismo. Recentemente, diversas pesquisas têm descoberto que a disbiose (ou desequilíbrio) da microbiota humana intestinal, por exemplo, está relacionada uma maior suscetibilidade de doenças, como:

• Doenças cardiovasculares;
• Diabetes tipo 2;
• Síndromes metabólicas;
• Alzheimer;
• Parkinson;
• Esclerose múltipla;
• Doenças autoimunes.

Esses exemplos demonstram que a ciência compreende, cada vez mais, que os microrganismos que habitam nosso corpo estão associados a uma infinidade de funções e são importantes promotores da homeostase. Isso é verdadeiro também para as plantas, conhecimento que está gerando uma onda de inovação biotecnológica principalmente na agricultura, como veremos a seguir.

Microbioma na agricultura: terreno fértil para inovação frente às mudanças climáticas

A agricultura lida hoje com um conjunto de desafios que ameaçam sua produtividade, como as mudanças climáticas e a maior recorrência de eventos extremos, como chuva e calor. No Brasil, fenômenos como secas mais intensas, alterações no regime de chuvas e aumento das temperaturas já assolam as lavouras e são atribuídos pela ciência à crise climática. Este é um problema real e que demanda adaptação global.

Além disso, a derrubada de florestas e o uso extensivo da terra e fertilizantes são os principais fatores que contribuem para a emissão de gases de efeito estufa no Brasil. Assim, há muito a ser transformado na maneira como encaramos e conduzimos a agricultura, tanto em uma perspectiva de mitigação dos efeitos causados pelas mudanças no clima, como de adaptação das lavouras aos mesmos.

A inovação biotecnológica é um dos caminhos mais promissores para tornar a agricultura mais sustentável e também ajudar a adaptação das lavouras aos estresses ambientais que acarretam perda de produtividade vegetal. E é aí que chegamos às tecnologias baseadas em microbioma.

Os produtos biológicos contendo microrganismos não são novos. No Brasil, os inoculantes contendo bactérias do gênero Bradyrhizobium, que contribuem com a fixação biológica de nitrogênio (FBN) em leguminosas como a soja, são produtos altamente disseminados desde a década de 1970. Para se ter uma ideia, na safra de 2019/2020, 79% da área de soja plantada nacionalmente foi tratada (inoculada)  com produtos à base de Bradyrhizobium, de acordo com dados da Associação Nacional de Produtores e Importadores de Inoculantes (ANPII).

O que tem mudado na última década é o entendimento da ciência sobre o microbioma e o surgimento de novas e mais eficientes ferramentas para investigá-lo. A genômica, metagenômica (análise do conjunto de genomas de uma comunidade microbiana) e a ciência de dados (data science) possibilitam hoje uma compreensão mais aprofundada do funcionamento holístico dos microrganismos colonizadores de um hospedeiro, como é o caso das plantas. Essa interação resulta em uma grande diversidade de resultados positivos: da indução de tolerância à seca, passando pelo aumento de biomassa e mitigação dos eventos de inundações.

E isso tudo acontece à nossa volta, até mesmo nos ambientes mais inóspitos. Graças à seleção natural e à coevolução dos microrganismos junto aos seres mais complexos, o microbioma é parte essencial da sobrevivência de espécies de plantas nativas em ambientes estressantes, por exemplo.

Uma pesquisa conduzida ao longo de 10 anos no deserto do Atacama, no Chile – notório pela seca e intensa escassez de nutrientes no solo – mapeou o genoma de diversas bactérias que colonizam as espécies vegetais endêmicas. O estudo revelou que as bactérias encontradas estão associadas a diversas características necessárias à sobrevivência das plantas em condições estressantes, como tolerância à seca, fixação de nitrogênio e estímulo da produção de hormônios vegetais.

Diversas instituições de pesquisa e empresas – como é o caso da Symbiomics – investigam as relações planta–microbioma que ocorrem na natureza para desenvolver uma nova geração de produtos biológicos que conferem vantagens às culturas agrícolas. Essas tecnologias têm grande potencial não apenas para garantir a produtividade agrícola frente os estresses causados pelas mudanças climáticas, mas também para contribuir com soluções inovadoras – como a aplicação de microrganismos robustos e eficientes no sequestro de carbono presente na atmosfera.

Principais referências

Berg, G.; Rybakova, D.; Fischer, D. Microbiome definition re-visited: old concepts and new challenges. Microbiome (2020). https://doi.org/10.1186/s40168-020-00875-0

Eshel, G.; Araus, V.; Undurraga, S.; Soto, D. C.; Moraga, C.; Montecinos, A.; et al. . Plant ecological genomics at the limits of life in the Atacama Desert. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. (2021). https://doi.org/10.1073/pnas.2101177118

Cryan, J. F.; O’Riordan K. J.; Sandhu, K.; Peterson, V.; Dinan, T. G. The gut microbiome in neurological disorders. The Lancet Neurology (2019). https://doi.org/10.1016/S1474-4422(19)30356-4

Armanhi, J. S. L.;  Souza, R. S. C.; Biazotti B. B.;  Yassitepe, J. E. C. T.; Arruda, P. Modulating drought stress response of maize by a synthetic bacterial community. Frontiers in Microbiology. (2021)  https://doi.org/10.3389/fmicb.2021.747541

Muscogiuri, G.; Cantone, E.; Cassarano, S. Gut microbiota: a new path to treat obesity. Int J Obes Supp (2019). https://doi.org/10.1038/s41367-019-0011-7

Zheng, D.; Liwinski, T.; Elinav, E. Interaction between microbiota and immunity in health and disease. Cell Res. (2020). https://doi.org/10.1038/s41422-020-0332-7

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A guerra entre os países evidenciou ainda mais o problema, já que o Brasil depende do mercado exterior para importar cerca de 85% do insumo, de acordo com a Anda (Associação Nacional para Difusão de Adubos), e as importações foram dificultadas pelo conflito na região – que é a principal produtora dos fertilizantes NPK (nitrogênio, fósforo e potássio) comprados pelo Brasil. 

Devido ao problema, o Governo Federal acelerou o lançamento do Plano Nacional de Fertilizantes (PNF), que reúne medidas para melhorar a disponibilidade do insumo no país e desenvolver novas tecnologias em fertilizantes até 2050.

A crise já vem gerando um efeito cascata na economia e contribuindo para provocar a alta de combustíveis e alimentos – problema que deve persistir mesmo após o fim do conflito. As jazidas de potássio ativas exploradas para produção de fertilizantes estão se esgotando ao redor do planeta, encarecendo o insumo, e cresce a necessidade de se explorar fontes alternativas de fertilização do solo. 

O desenvolvimento de produtos biológicos baseados em microrganismos que atuem na disponibilização desses nutrientes é apontado por especialistas como um caminho promissor para diminuir seu uso no futuro e tornar a agricultura mais sustentável.

Essas tecnologias são desenvolvidas com o objetivo de conferir alguma vantagem produtiva a determinados cultivares. Elas se diferenciam dos chamados agroquímicos pois se baseiam em microrganismos e nas funções que agregam junto a plantas, no caso de bioestimulantes e biofertilizantes, ou para controle de pragas, no caso dos defensivos biológicos.

Soluções baseadas em microrganismos

Já existem no mercado brasileiro produtos biológicos com microrganismos que atuam na disponibilização de minerais. Os produtos não substituem os fertilizantes químicos, mas aumentam sua eficácia, possibilitando um manejo mais econômico do insumo. O problema é que ainda há poucas soluções baseadas em microrganismos utilizadas no Brasil e no mundo.

De acordo com Solismar Venzke Filho, consultor com experiência em uso de biológicos, uma solução interessante que tem crescido no Brasil é o uso de pó de rocha ou remineralizadores associado a microrganismos. 

“São as chamadas rochas silicatadas. Elas têm um teor mais baixo de nutrientes do que os sais que vêm nos fertilizantes e sua solubilidade é menor também. Mas se juntarmos os microrganismos, uma fonte orgânica de carbono e o pó de rocha, ocorre uma solubilização desses nutrientes”, explica Venzke Filho.

Apesar desse método liberar menor quantidade de nutrientes em um primeiro momento, tem potencial para uma disponibilização contínua de minerais, contribuindo para a fertilização do solo a longo prazo. Além disso, trata-se de um método mais barato e sustentável, já que os remineralizadores são subprodutos dos processos de mineração que seriam descartados. 

De acordo com Venzke Filho, entretanto, alguns fatores ainda representam empecilhos para maior disseminação desse tipo de produto associado a biológicos disponíveis hoje, como o manejo específico e falta de conhecimento técnico para aplicação e acompanhamento. 

E ainda há muito espaço para inovar nas tecnologias baseadas em microbioma. Ferramentas como a edição genômica e machine learning estão permitindo a prospecção e reprogramação de microrganismos encontrados na natureza para que sejam mais eficientes na disponibilização de minerais para as plantas. No futuro, esses produtos baseados em microbioma terão grande potencial para diminuir a dependência agrícola de fertilizantes, aumentando a eficiência da fertilização ou contribuindo para o melhor aproveitamento dos que já existem no solo.

Apesar do potencial, para Solon Cordeiro de Araujo, microbiologista com mais de 50 anos de experiência na área de inoculação para fixação biológica de nitrogênio (FBN), é improvável que os biológicos cheguem a substituir os fertilizantes químicos. “Eu não vejo isso como uma possibilidade. É uma luta mais ou menos constante. Se nós conseguirmos desenvolver tecnologias que reduzam de 50% a 70% o uso de produtos químicos, já seria um ganho fantástico para sociedade como um todo, principalmente em termos de sustentabilidade na agricultura”, explica. 

Segundo ele, os produtos contendo microrganismos devem se inserir na lavoura como um complemento que permite maior eficácia dos insumos e melhor aproveitamento de nutrientes já existentes no solo, diminuindo a dependência dos fertilizantes químicos. 

Um mercado em expansão

Hoje, os produtos biológicos mais disseminados na agricultura brasileira são aqueles que contêm bactérias fixadoras de nitrogênio e auxiliam culturas como a soja na absorção mais efetiva desse nutriente do solo. Na safra de 2019/2020, 79% da soja plantada no país recebeu inoculação com Bradyrhizobium, uma das bactérias utilizadas para fixação de nitrogênio, de acordo com a ANPII (Associação Nacional de Produtores e Importadores de Inoculantes).

O uso desse tipo de inoculante, por aumentar a produtividade da cultura, é uma opção para auxiliar agricultores a reduzir o uso de fertilizantes nitrogenados químicos, que se acumulam no solo e na água e prejudicam o meio ambiente. Além disso, devido ao seu baixo impacto ambiental e na saúde humana, muitos desses produtos são enquadrados em especificações de referência (ERs) de órgãos reguladores para produção de orgânicos e podem ser utilizados para produção desses alimentos. 

Nos últimos anos, o mercado de biológicos tem passado por um intenso crescimento, na esteira do interesse de agricultores e consumidores por soluções inovadoras no campo com baixo impacto ambiental. O mercado mundial de controle biológico foi avaliado em US$ 2,8 bilhões em 2020, com projeções para ultrapassar US$ 11 bilhões em 2025. Somente no Brasil, uma estimativa da consultoria Blink apresentada pela CropLife Brasil em 2021 é que esse mercado dobre de tamanho até 2030, atingindo R$ 3,69 bilhões. 

Esse crescimento, impulsionado pelas demandas por soluções agrícolas sustentáveis, também vem sendo acompanhado pelo grande aumento de aprovações no âmbito regulatório. Até 2021, 503 dos chamados produtos biológicos de baixo impacto haviam sido aprovados para uso em lavouras brasileiras pelo Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (MAPA). Mais da metade dos registros (284) são dos últimos 4 anos, com 92 deles apenas em 2021.

Quase todos esses produtos são para controle biológico de pragas, incluindo bioinseticidas, bionematicidas, biofungicidas e bioacaricidas. Há escassez, entretanto, de produtos de base microbiológica que ofereçam outras possibilidades e soluções inovadoras. Especialmente considerando os novos desafios que o setor agrícola vem enfrentando, em meio à crise de abastecimento de fertilizantes e mudanças climáticas.

“Durante um certo período se pensava que o solo seria apenas um repositório para fixar a planta e que os nutrientes seriam concedidos através de adubação e fertilização. Isso falhou totalmente. O solo começou a se degradar, junto com a produtividade. Hoje já se sabe que além do conhecimento físico e químico sobre a lavoura, também é preciso entender sua microbiologia”, explica Araujo. “Todos os fenômenos que ocorrem na planta estão, de alguma forma, intrinsecamente ligados aos microrganismos”, finaliza.

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