Azúcar de algas verdeazuladas en lugar de glifosato

En el Laboratorio de Bioquímica y Microbiología de la Escuela Técnica Superior de Bielefeld (HSBI), los tubos de centrífuga están perfectamente etiquetados y alineados en sus soportes. Celina Beermann se pone su bata blanca de laboratorio. Saca uno de los tubos, lo agita un par de veces de forma rutinaria y lo sostiene al trasluz para examinarlo: pequeñas cápsulas transparentes se arremolinan en un líquido. Beermann deja que unas cuantas rueden sobre la palma de su mano. "Parecen gominolas".

El azúcar especial no se descubrió hasta 2019 en la Universidad de Tubinga

Puede que Celina Beermann sea química de los alimentos, pero será mejor que no pruebes sus 'ositos de gominola': Contienen 7-deoxi-sedoheptulosa (7dSh): un azúcar especial producido por algas verdeazuladas o, más concretamente, cianobacterias. "La 7dSh tiene un efecto herbicida, es decir, inhibe el crecimiento de las plantas", explica Beermann. Suena sobrio y poco espectacular, pero significa que el 7dSh es una alternativa real al glifosato, el herbicida utilizado en todo el mundo que está a punto de prohibirse por sus efectos negativos para el medio ambiente y la salud. Y sobre todo: 7dSh es una alternativa respetuosa con el medio ambiente. "El azúcar es de origen biológico, biodegradable en la naturaleza y, según pruebas anteriores, toxicológicamente inocuo", explica Beermann. Un ingrediente activo ideal y sostenible para su uso en la agricultura.

Actualmente se está investigando cómo convertir el ingrediente activo 7dSh en un preparado aplicable en un proyecto conjunto entre el HSBI y la Universidad de Tubinga, donde el azúcar especial se descubrió por primera vez en 2019. Una de las tareas de HSBI en el proyecto es desarrollar la denominada formulación. En este contexto, formulación significa simplemente convertir un ingrediente activo en una forma que pueda utilizarse en la práctica.

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Deutsche Bahn no es del todo inocente en la colaboración: "Deutsche Bahn había organizado un taller para debatir alternativas al uso de glifosato en el lecho de la vía", explica el Prof. Dr. Anant Patel, Vicepresidente de Investigación y Desarrollo de HSBI, que lleva muchos años investigando y publicando sobre pesticidas naturales. Como experto en fermentación y formulación de sustancias biológicas y químicas, Patel asistió al taller y aguzó el oído cuando los investigadores de Tubinga presentaron el ingrediente activo 7dSh, producido por cianobacterias. Patel: "El efecto y las propiedades medioambientales me convencieron de inmediato".

Pero, ¿cómo llega el principio activo a donde se necesita en cantidades suficientes, en la planta o en el suelo? Aquí es donde Patel pudo aportar su experiencia: "La aplicación se apoya en la formulación adecuada, como gránulos o solución de pulverización", explica Patel, y añade con un guiño: "Algunos también dicen que la formulación hace posible la aplicación en primer lugar". Pronto quedó claro que los conocimientos de Tubinga y Bielefeld se complementaban a la perfección para seguir desarrollando el 7dSh y convertirlo en un preparado competitivo y listo para el mercado. El proyecto conjunto era un hecho, y el Ministerio Federal de Educación e Investigación (BMBF) dio su bendición y la ayuda financiera necesaria. "El proyecto llena el vacío existente entre la investigación básica y la aplicación", afirma Patel, categorizando la contribución de la investigación.

Las muestras van y vienen entre Bielefeld y Tubinga

En la Universidad de Tubinga se aclara ahora el mecanismo exacto de acción del 7dSh, se miden los efectos ecotoxicológicos en comparación con el glifosato y se desarrollan variedades tolerantes al 7dSh. "Al fin y al cabo, los cultivos deben seguir creciendo", afirma Celina Beermann. Como estudiante de doctorado en el grupo de trabajo del profesor Patel, ella misma está trabajando en la formulación óptima, que incluye un material portador adecuado. Beermann ha probado varios materiales para los gránulos: "Por supuesto, es importante que también sean de origen biológico y se degraden fácilmente". Las cápsulas transparentes, por ejemplo, se fabrican con materias primas renovables. Luego viene el contenido: "¿Cuánto azúcar puedo meter en una cápsula de este tipo y con qué rapidez se disuelve? Lo ideal es que el principio activo se libere de forma continua durante un largo periodo de tiempo, porque los agricultores no pueden aplicar el producto todos los días", explica Beermann.

El joven de 27 años abre un aparato alto, unos tubos finos se hacen visibles, un portador lleno de viales de inyección, un aparato de medición. Mediante HPLC (cromatografía líquida de alta presión y alto rendimiento) puede medir la concentración del ingrediente activo en el líquido. Si Beermann está satisfecha con el resultado, envía las muestras correspondientes a Tubinga. "Allí se prueba la formulación en las plantas. Porque lo que funciona bien en el laboratorio puede comportarse de forma muy diferente en la práctica".

¿Cómo se puede producir a gran escala un herbicida respetuoso con el medio ambiente?

Esto también se aplica a la escala. Si la cantidad de azúcar necesaria para el laboratorio puede financiarse fácilmente, seguiría siendo demasiado cara para su uso en el campo. Aquí es donde entra en juego la parte de Bielefeld del proyecto de Xenia Steurer. La biotecnóloga asume de hecho el trabajo de las algas verdeazuladas y trabaja en la producción de 7dSh en el biorreactor: "Debe ser posible producir el principio activo de forma económica y en grandes cantidades si se quiere utilizar en la práctica". La perspectiva de una aplicación posterior real es exactamente lo que mueve al doctorando: "Para mí es importante que mi investigación pueda contribuir a la protección del medio ambiente y que el principio activo sea vendido finalmente por una empresa como herbicida sostenible." Beermann está de acuerdo: "La relevancia de la aplicación es lo más atractivo de nuestra investigación".

Y van por buen camino. El diálogo constante dentro del grupo del proyecto y el engranaje de los distintos subproyectos han permitido obtener resultados provisionales prometedores. Xenia Steurer ya ha conseguido aumentar el volumen de producción por encima de las expectativas, y las fórmulas de Celina Beermann controlan el efecto cada vez mejor. La investigación de Bielefeld-Tübingen también ha atraído la atención de los expertos: Xenia Steurer fue recientemente galardonada por su presentación en un simposio internacional sobre medio ambiente para biotecnología e ingeniería. Ambas doctorandas ya han aprovechado la oportunidad para presentar sus resultados en conferencias internacionales, por ejemplo en las conferencias de la Sociedad de Ingeniería Química y Biotecnología Dechema en Aquisgrán, Berlín y Granada, en la Conferencia Alemana de Protección de Plantas en Gotinga y en la Conferencia Alemana de Químicos Alimentarios en Hamburgo. El siguiente paso lleva a la industria. Anant Patel: "Hay mucho interés por parte de las empresas y está prevista una colaboración una vez que el proyecto haya concluido con éxito".