Grace Yuan
«Что касается инноваций в технологии рецептур, то ключевая компетенция агрохимической компании должна включать следующие стратегии и цели: 1) разработка новых молекул пестицидов; 2) открытие новых биопестицидов; 3) разработка рецептур как отдельных, так и комбинированных действующих веществ (как новых, так и дженериков) с помощью эффективных и безопасных вспомогательных компонентов; и 4) производство готовых препаративных продуктов безопасным и экономически эффективным способом, которые должны быть удобными для применения и эффективными для фермеров», — заявил доктор Рой С. Чен (Roy C. Chen), бывший руководитель группы разработки рецептур ADAMA US, в недавнем интервью AgroPages.
Он также поделился своими взглядами на будущие тенденции развития новых препаративных форм и технологий применения, регуляторные и R&D вызовы, влияющие на инновации и разработку рецептур, а также на ключевые компетенции, движущие инновациями в технологии рецептур.
Вопрос 1. Какие новые технологии препаративных форм и применения необходимы для удовлетворения потребностей растениеводов в течение следующих 5–10 лет в разных регионах мира?
В ближайшие 5–10 лет мировое население будет требовать более безопасного и надёжного производства продовольственных культур как по количеству, так и по качеству, одновременно адаптируясь к изменению климата и сокращению пахотных земель. Будущее технологического развития новых препаративных форм для агрохимических компаний будет сосредоточено не только на разработке новых молекул действующих веществ компаниями R/D, но и на комбинированных действующих веществах, или так называемых гибридных смесевых рецептурах, для большинства дженериковых компаний. Последнее направление обусловлено необходимостью выделиться на местных и мировых рынках. Кроме того, существует также стремление к экологичности при сохранении безопасного и эффективного применения и преодолении устойчивости сорняков, таких как устойчивость к глифосату и триазинам. Технология препаративных форм может быть частью комплексного подхода, включающего прополочные машины и севообороты в сочетании с новыми агропрепаратами. А как насчёт использования комбинированных химических/биологических рецептур для борьбы с устойчивостью? Например, можно использовать определённые споры грибов в составе рецептуры. Основные вызовы в области рецептур заключаются в работе со смесями, которые становятся всё более сложными, как и вспомогательные компоненты, необходимые для этого. Обычно они включают новые функциональные коформулянты, зелёные растворители, биостимуляторы и другие соответствующие адъюванты.
Вопрос 2. Каковы регуляторные вызовы, влияющие на будущие рецептуры? Не могли бы вы привести конкретные примеры того, как агрохимическая компания разрабатывает агрохимические рецептуры, подходящие для разных регионов мира?
Поскольку национальные органы управления регистрируют препаративные формы по отдельности, через различные местные законы и политики, производители агрохимикатов могут столкнуться с вызовами в тех случаях, когда одни и те же коформулянты не принимаются на глобальном уровне. Поэтому могут потребоваться отдельные версии рецептур одного и того же продукта, равно как и соответствующие требования к данным о токсичности. В результате для регистрации одного и того же продукта требуется больше ресурсов. По той же причине управление вопросами нижестоящей цепочки поставок будет столь же сложным и затратным. Кроме того, из-за различий в регулировании пестицидов между странами могут возникать проблемы, связанные с пестицидами в международной торговле. Недавний пример касается перерегистрации глифосата в ЕС. Было показано, что рецептуры глифосата, особенно в сочетании с полиэтоксилированными таллоуаминовыми эмульгаторами (POEA), вызывают повышенное цитотоксическое или эндокринно-разрушающее действие по сравнению с действующим веществом глифосатом. Однако для некоторых это не является однозначным делом. Мнения среди научного сообщества, органов здравоохранения и экологических организаций разделились. По сути, это дело затрагивает фундаментальные аспекты оценки риска и регулирования продукции. Самая свежая новость — французский суд вынес запрет на продажу глифосата во Франции. Некоторые другие страны за пределами ЕС, включая Аргентину, Австралию, Бермуды, Бразилию и Канаду, запрещают или ограничивают использование глифосата, в то время как США этого не делают. Из-за проблем с глифосатом пострадала и судьба коформулянта POEA Tallowamine. В ответ Bayer/Monsanto, производитель рецептур глифосата, в настоящее время удаляет таллоуаминовый эмульгатор из всех рецептур глифосата. В ЕС также наблюдается движение к использованию альтернативных методов борьбы с сорняками в дополнение к методам IPM, а также использованию других безопасных органических гербицидов, таких как эфирные масла, уксусная и лимонная кислоты, а также жирные кислоты, как в мыльных рецептурах, которые могут потребоваться для удовлетворения потребностей рынка после глифосата.
Вопрос 3. Каковы вызовы в R&D для новых рецептур и возможные решения?
В широком контексте удовлетворения общих потребностей сельскохозяйственного производства в продовольственных, волокнистых и энергетических культурах фермеры в современном земледелии обычно сильно полагаются на агрохимикаты для повышения урожайности, стимулирования роста растений, нейтрализации почвы и защиты от вредителей, включая сорняки, насекомых и грибы. Вопрос заключается в том, как увеличить и оптимизировать сельскохозяйственный выход в каждом регионе за счёт разумного использования агрохимикатов. Соответствующие вызовы R/D в области рецептур заключаются в разработке новых комбинированных рецептур, которые становятся всё более сложными для составления. Внимательно посмотрите на потенциальные компоненты рецептуры, с которыми должен иметь дело разработчик: химические действующие вещества, смачиватели, эмульгаторы, поверхностно-активные вещества, диспергаторы, полимеры, растворители, масла, адъюванты, вспомогательные суспензионные средства, порошки, буферы, модификаторы реологии, вода и многое другое. Их физические и коллоидные взаимодействия друг с другом должны быть поняты и учтены соответствующим образом. Очевидно, что цель — получить конечный препаративный продукт, который должен быть физически и химически стабильным при хранении и легко применимым для баковых смесей, обеспечивая при этом пестицидную эффективность. Более сложными являются комбинации агрохимикатов и биопестицидов. Например, существуют биопестициды, состоящие из бактериальных или грибных спор для обработки семян, в сочетании с химическим инсектицидом на семенах таких культур, как кукуруза, соя и хлопчатник. Комбинированные рецептуры для обработки семян могут быть одной из причин роста рынка биопестицидов. Яркие примеры — BASF’s Poncho Votivo и PV 2.0 (нематицид) и Syngenta’s Clariva Complete (нематицид против соевой цистообразующей нематоды).
Вопрос 4. Не могли бы вы привести примеры цифровых технологий, повышающих эффективность разработки/применения/доставки рецептур?
Поскольку мы живём в цифровом мире, вполне естественно, что цифровые технологии могут использоваться или рассматриваться при разработке агрохимических рецептур, например, для сбора и организации данных для определения и регистрации рецептур. Базы данных коформулянтов, включая их химические и физические свойства, могут использоваться для интеллектуального анализа данных. Пока ещё не существует компьютерного моделирования или имитации агрохимических рецептур. Фактические рецептуры всё ещё необходимо физически собирать в соответствии с составами на лабораторном столе для реалистичного тестирования и мониторинга. Это область, которую ещё предстоит изучить.
Очень полезным статистическим методом, применяемым к разработке рецептур, является «планирование эксперимента» (DOE). Это хорошо зарекомендовавший себя систематический подход к созданию хороших рецептур. Существуют коммерческие компьютерные программные пакеты для выполнения DOE рецептур. Этот статистический метод является мощным инструментом для оптимизации рецептур, особенно когда задействовано несколько ингредиентов для достижения конечных рабочих рецептур. Как правило, метод DOE настоятельно рекомендуется, поскольку большинство разработчиков рецептур обучены или привыкли использовать традиционные методы изменения одной переменной за раз (OFAT), а не что-то вроде факторных экспериментов по методике DOE.
Другие области цифровизации агрохимии начинаются с цифровизации лабораторного оборудования для тестирования рецептур, которое может управляться и контролироваться компьютером; примерами служат лабораторный вискозиметр и инкубаторы для тестов замораживания-оттаивания. Что касается пилотной установки и дальнейшего производства агрохимикатов, соответствующая цифровизация, как ожидается, последует за цифровизацией химического завода как в операциях, так и в процессах. От панели управления установкой до обратной связи от технологического блока современные цифровые технологии могут быть отличным инструментом с точки зрения безопасности и хорошего контроля качества. Одна критически важная новая область, которую должны рассмотреть все агрохимические компании, — это имитация производства рецептур для заводов. Можно имитировать не только обычную операцию по производству рецептур, но и непредвиденную аварию при производстве рецептур. Программный модуль имитации может быть экономически эффективным учебным инструментом для масштабирования пилотных установок и производственных бригад. Последняя область, которую следует рассмотреть, — это автоматизация производства рецептур. Это может быть эффективным способом повышения производительности, минимизации затрат и сделать ваше предприятие более эргономичным. Автоматизация предприятия должна хорошо подходить для поэтапного типа обработки на производственном предприятии, изготавливающем агрохимические рецептуры.
В ближайшем будущем доставка рецептур в поле будет осуществляться роботами на современных фермах, обычно агроботами (Agbots) и летающими дронами. Соответственно, агрохимические рецептуры могут иметь более высокие концентрации, а типы рецептур и их дизайн также могут быть более универсальными, без опасений за безопасность человека. По той же причине опрыскивание рецептурами также может быть более гибким.
Кроме того, применение рецептур может осуществляться с высокой точностью и быть гораздо менее загрязняющим для окружающей среды.
Вопрос 5. В чём заключается ключевая компетенция, движущая инновациями в технологии рецептур в агрохимической компании? Какие инновационные технологии рецептур были запущены в агрохимической отрасли?
Что касается современной агрохимической компании и инноваций в технологии рецептур, то ключевая компетенция компании должна включать следующие стратегии и цели: 1) разработка новых молекул пестицидов; 2) открытие новых биопестицидов; 3) разработка рецептур как отдельных, так и комбинированных действующих веществ (как новых, так и дженериков) с помощью эффективных и безопасных коформулянтов; и 4) производство готовых препаративных продуктов безопасным и экономически эффективным способом, которые должны быть удобными для доставки и эффективными для фермеров.
Кроме того, что касается инноваций в технологии рецептур, необходимых для реализации вышеуказанных стратегий, агрохимической компании необходимо преуспеть в традиционных технологиях рецептур, таких как эмульгируемый концентрат (EC), растворимый концентрат (SL), суспензионный концентрат (SC), водорастворимые диспергируемые гранулы (WG) и смачивающийся порошок (WP), улучшая и оптимизируя составы. Ежегодно иметь портфель рецептур для рынка. Помимо традиционных рецептур, могут рассматриваться и другие специальные типы рецептур, такие как суспоэмульсия (SE), масляная дисперсия (OD) и капсульная суспензия (CS), используемые для решения конкретных случаев, включая физическую или химическую несовместимость, повышение биоэффективности, снижение экологической токсичности и т. д. Обычно такие типы рецептур требуют больше времени для скрининга и тестирования. Наконец, в случае микробных биопестицидов на основе спор, вышестоящие ферментационные эксципиенты обычно смешиваются со спорами непосредственно в смеси рецептуры, что может стать вызовом для разработчиков рецептур!