Грейс Юань
«Что касается инноваций в технологии препаративных форм, ключевая компетенция агрохимической компании должна включать следующие стратегии и цели: 1) разработка новых молекул пестицидов, 2) поиск новых биологических пестицидов, 3) проектирование препаративных форм как с одним, так и с комбинацией действующих веществ (как новых, так и дженериков) с помощью эффективных и безопасных коформулянтов, и 4) производство полученных препаратов безопасным и экономически эффективным способом, обеспечивающим удобство применения и эффективность для фермеров», — отметил доктор Рой С. Чен, бывший руководитель группы по разработке препаративных форм ADAMA в США, в недавнем интервью AgroPages.
Он также поделился своим видением будущих тенденций развития инновационных препаративных форм и технологий внесения, регуляторных и научно-исследовательских проблем, влияющих на инновации в этой сфере, а также ключевых компетенций, стимулирующих технологический прогресс.
В1. Какие инновационные препаративные формы и технологии внесения потребуются для удовлетворения нужд сельхозпроизводителей в различных регионах мира в ближайшие 5–10 лет?
В ближайшие 5–10 лет мировое население потребует более безопасного и надежного производства продовольственных культур с точки зрения количества и качества в условиях изменения климата и сокращения пахотных земель. Будущее развития инновационных технологий препаративных форм для агрохимических компаний будет сосредоточено на разработке не только новых молекул действующих веществ научно-исследовательскими компаниями, но и комбинированных действующих веществ, или так называемых гибридных смесевых препаративных форм большинством компаний-производителей дженериков. Последнее направление обусловлено необходимостью дифференциации на локальных и мировых рынках. Кроме того, существует стремление к экологичности при сохранении безопасности и эффективности применения, а также к преодолению резистентности сорняков, например, к таким препаратам, как Glyphosate и триазины. Технология препаративных форм может стать частью комплексного подхода, включающего прополочные машины и севооборот в сочетании с новыми агрохимическими составами. Как насчет использования химико-биологических комбинированных препаратов для борьбы с резистентностью? Например, можно использовать определенные споры грибов в составе препарата. Основные сложности заключаются в работе со смесевыми препаративными формами, которые становятся все более сложными, как и добавки, необходимые для их создания. Обычно они включают новые функциональные коформулянты, «зеленые» растворители, биостимуляторы и другие сопутствующие адъюванты.
В2. Какие регуляторные проблемы влияют на будущие препаративные формы? Не могли бы вы поделиться конкретными примерами того, как агрохимическая компания разрабатывает препаративные формы, адаптированные для различных регионов мира?
Поскольку государственныеПоскольку национальные органы власти регулируют регистрацию препаративных форм индивидуально, через различные местные законы и политику, производители агрохимикатов могут столкнуться с трудностями в тех случаях, когда одни и те же ко-формулянты могут быть не приняты во всем мире. Следовательно, могут потребоваться отдельные версии одних и тех же препаративных форм продукта, равно как и соответствующие требования к токсикологическим данным. В результате для регистрации одного и того же продукта требуется больше ресурсов. По этой же причине управление вопросами последующей цепочки поставок будет столь же сложным и дорогостоящим. Кроме того, из-за различий в регулировании пестицидов между странами могут возникнуть проблемы, связанные с пестицидами в международной торговле. Недавний пример касается перерегистрации Glyphosate в ЕС. Поскольку было показано, что препаративные формы Glyphosate, особенно те, которые сочетаются с эмульгаторами на основе полиэтоксилированного таллового амина (POEA), вызывают повышенный цитотоксический эффект или эффект нарушения эндокринной системы по сравнению с действующим веществом Glyphosate. Однако для некоторых это не является однозначным делом. Мнения научных сообществ, чиновников здравоохранения и природоохранных органов/организаций разделились. По сути, это дело затрагивает фундаментальные аспекты оценки рисков и регулирования продукции. Совсем недавняя новость заключается в том, что французский суд вынес запрет на продажи Glyphosate во Франции. Несколько других стран за пределами ЕС, включая Аргентину, Австралию, Бермудские острова, Браzil и Канада запрещают или ограничивают использование Glyphosate, в то время как США — нет. Из-за проблем с Glyphosate судьба коформулянта POEA Tallowamine также оказалась под вопросом. В ответ на это компания Bayer/Monsanto, производитель препаративных форм Glyphosate, в настоящее время исключает эмульгатор Tallowamine из всех препаративных форм Glyphosate. В ЕС также наблюдается движение в сторону использования альтернативных методов борьбы с сорняками в дополнение к методам ИЗР (IPM), а также применения других безопасных органических гербицидов, таких как эфирные масла, уксусная и лимонная кислоты, а также жирные кислоты, как в мыльных препаративных формах, которые могут потребоваться для удовлетворения потребностей рынка после Glyphosate.
Вопрос 3. Каковы основные трудности в НИОКР (R&D) новых препаративных форм и возможные решения?
На широком фоне удовлетворения общих потребностей сельскохозяйственного производства в продуктах питания, волокне и топливных культурах фермеры в современном сельском хозяйстве обычно в значительной степени полагаются на агрохимикаты для повышения урожайности, ускорения роста растений, нейтрализации почвы и защиты от вредных объектов, включая сорняки, насекомых и грибы. Проблема заключается в том, как увеличить и оптимизировать сельскохозяйственное производство в каждом регионе за счет разумного использования агрохимикатов. Соответствующие задачи НИОКР в области препаративных форм заключаются в разработке новых комбинированных препаративных форм, создание которых становится все более сложным процессом. Если внимательно рассмотреть потенциальные препаративные формыо компонентах, с которыми приходится сталкиваться разработчику препаративных форм; включая химические действующие вещества, смачиватели, эмульгаторы, поверхностно-активные вещества (ПАВ), диспергаторы, полимеры, растворители, масла, адъюванты, вспомогательные вещества для суспензий, порошки, буферы, реологические модификаторы, воду, адъюванты и многое другое. Их физические и коллоидные взаимодействия друг с другом должны быть изучены, и на их основе должны быть приняты соответствующие меры. Очевидно, что цель состоит в том, чтобы получить конечную препаративную форму, которая должна быть физически и химически стабильной при хранении и легко применяться для приготовления баковой смеси, обеспечивая при этом пестицидную эффективность. Более сложными являются комбинации агрохимикатов и биологических пестицидов. Например, существуют биологические пестициды, состоящие из бактериальных или грибковых спор для обработки семян, в сочетании с химическим инсектицидом на семенах сельскохозяйственных культур, таких как кукуруза, соя и хлопок. Комбинированные препаративные формы для обработки семян могут быть одной из причин роста рынка биологических пестицидов. Яркими примерами являются Poncho Votivo и PV 2.0 (нематицид) от BASF и Clariva Complete (нематицид против соевой цистообразующей нематоды) от Syngenta.
В4. Не могли бы вы поделиться примерами цифровых технологий, которые повышают эффективность разработки, применения или доставки препаративных форм?
Поскольку мы живем в цифровом мире, вполне естественно, что цифровые технологии могут использоваться или рассматриваться при разработке препаративных форм агрохимикатов, например, совместное использование данныхсбор и систематизация данных для определения состава и регистрации препаративной формы. Базы данных коформулянтов, включая их химические и физические свойства, могут быть использованы для интеллектуального анализа данных. На данный момент компьютерное моделирование или симуляция агрохимических препаративных форм все еще отсутствуют. Реальные препаративные формы по-прежнему необходимо смешивать физически в соответствии с составами на лабораторном столе для реалистичного тестирования и мониторинга. Эта область еще ждет своего изучения.
Очень полезной статистической методологией, применяемой при разработке препаративных форм, является «Планирование эксперимента» (DOE). Это хорошо зарекомендовавший себя систематический подход к созданию качественных препаративных форм. Существуют коммерческие пакеты программного обеспечения для проведения DOE препаративных форм. Этот статистический метод является мощным инструментом для оптимизации препаративной формы, особенно когда для получения конечного эффективного продукта задействовано несколько ингредиентов. В целом, техника DOE настоятельно рекомендуется, так как большинство разработчиков были обучены или привыкли использовать традиционные методы изменения одной переменной за раз (OFAT), в отличие от таких методов, как факторный дизайн эксперимента через техники DOE.
Другие области цифровизации агрохимии начинаются с перевода в цифровой формат лабораторного оборудования для тестирования препаративных форм, которое может управляться и контролироваться компьютером; примеры включают лабораторный вискозиметр и инкубаторы для тестов на замораживание-оттаивание. Что касается технологических операций на опытных установках и дальнейшего промышленного производства агрохимикатов, ожидается, что соответствующая цифровизация будет следовать принципам цифрового химического завода, как в части отдельных операций, так и в части технологических процессов. От панелей управления заводом до обратной связи с технологическими узлами — современные цифровые технологии могут стать отличным инструментом с точки зрения безопасности и качественного контроля. Одной из критически новых областей для рассмотрения всеми агрохимическими компаниями является симуляция производства препаративных форм для заводов. Можно моделировать не только нормальную работу, но и непредвиденные сбои при производстве. Программный модуль симуляции может стать экономически эффективным инструментом обучения для персонала опытных производств и цехов. Последняя область для рассмотрения — автоматизация завода по производству препаративных форм. Это может быть эффективным способом повышения производительности, минимизации затрат и обеспечения эргономичности работы вашего предприятия. Автоматизация завода должна хорошо подходить для поэтапного типа обработки на производственном объекте, выпускающем агрохимические препаративные формы.
В ближайшем будущем доставка препаративных форм в поле на современных фермах будет осуществляться роботами, обычно агроботами и летающими дронами. Соответственно, агрохимические препаративные формы могут иметь более высокие концентрации, в то время как типы и дизайн препаративных форм также могут стать более разнообразными без опасений за безопасность человека. По той же причине опрыскивание препаративными формами может стать более гибким, также.
Кроме того, применение препаративных форм может осуществляться высокоточным способом и наносить гораздо меньше вреда окружающей среде.
В5. В чем заключается ключевая компетенция для внедрения инноваций в технологию производства препаративных форм в агрохимической компании? Какие инновационные технологии препаративных форм были запущены в агрохимической отрасли?
Что касается современной агрохимической компании, в вопросах инноваций в технологии препаративных форм ключевая компетенция компании должна включать следующие стратегии и цели: 1) разработка новых молекул пестицидов, 2) поиск новых биологических пестицидов, 3) разработка препаративных форм как с одним, так и с комбинацией действующих веществ (как новых, так и дженериков) с помощью эффективных и безопасных коформулянтов, и 4) производство полученных препаративных форм безопасным и экономически эффективным способом, обеспечивающим удобство применения и эффективность для фермеров.
Кроме того, в отношении инноваций в технологиях препаративных форм, необходимых для реализации вышеуказанных стратегий, агрохимическая компания должна преуспеть в традиционных технологиях, таких как концентрат эмульсии (КЭ), водный раствор (ВР), концентрат суспензии (КС), водно-диспергируемые гранулы (ВДГ) и смачивающийся порошок (СП), путем улучшения и оптимизации рецептур. Ежегодно выводить на рынок линейку новых продуктов. Помимо традиционных препаративных форм, дрМогут рассматриваться и другие специфические типы препаративных форм, такие как суспо-эмульсия (SE), масляная дисперсия (OD) и суспензия капсул (CS), используемые для решения особых задач, включая физическую или химическую несовместимость, повышение биологической эффективности, снижение токсичности для окружающей среды и т. д. Как правило, такие типы препаративных форм требуют больше времени на скрининг и тестирование. Наконец, в случае с микробиологическими пестицидами на основе спор, вспомогательные вещества, оставшиеся после ферментации, обычно смешиваются со спорами непосредственно в смеси препаративной формы, что может стать серьезным вызовом для разработчиков!
Он также поделился своим видением будущих тенденций развития инновационных препаративных форм и технологий внесения, регуляторных и научно-исследовательских проблем, влияющих на инновации в этой сфере, а также ключевых компетенций, стимулирующих технологический прогресс.
В1. Какие инновационные препаративные формы и технологии внесения потребуются для удовлетворения нужд сельхозпроизводителей в различных регионах мира в ближайшие 5–10 лет?
В ближайшие 5–10 лет мировое население потребует более безопасного и надежного производства продовольственных культур с точки зрения количества и качества в условиях изменения климата и сокращения пахотных земель. Будущее развития инновационных технологий препаративных форм для агрохимических компаний будет сосредоточено на разработке не только новых молекул действующих веществ научно-исследовательскими компаниями, но и комбинированных действующих веществ, или так называемых гибридных смесевых препаративных форм большинством компаний-производителей дженериков. Последнее направление обусловлено необходимостью дифференциации на локальных и мировых рынках. Кроме того, существует стремление к экологичности при сохранении безопасности и эффективности применения, а также к преодолению резистентности сорняков, например, к таким препаратам, как Glyphosate и триазины. Технология препаративных форм может стать частью комплексного подхода, включающего прополочные машины и севооборот в сочетании с новыми агрохимическими составами. Как насчет использования химико-биологических комбинированных препаратов для борьбы с резистентностью? Например, можно использовать определенные споры грибов в составе препарата. Основные сложности заключаются в работе со смесевыми препаративными формами, которые становятся все более сложными, как и добавки, необходимые для их создания. Обычно они включают новые функциональные коформулянты, «зеленые» растворители, биостимуляторы и другие сопутствующие адъюванты.
В2. Какие регуляторные проблемы влияют на будущие препаративные формы? Не могли бы вы поделиться конкретными примерами того, как агрохимическая компания разрабатывает препаративные формы, адаптированные для различных регионов мира?
Поскольку государственныеПоскольку национальные органы власти регулируют регистрацию препаративных форм индивидуально, через различные местные законы и политику, производители агрохимикатов могут столкнуться с трудностями в тех случаях, когда одни и те же ко-формулянты могут быть не приняты во всем мире. Следовательно, могут потребоваться отдельные версии одних и тех же препаративных форм продукта, равно как и соответствующие требования к токсикологическим данным. В результате для регистрации одного и того же продукта требуется больше ресурсов. По этой же причине управление вопросами последующей цепочки поставок будет столь же сложным и дорогостоящим. Кроме того, из-за различий в регулировании пестицидов между странами могут возникнуть проблемы, связанные с пестицидами в международной торговле. Недавний пример касается перерегистрации Glyphosate в ЕС. Поскольку было показано, что препаративные формы Glyphosate, особенно те, которые сочетаются с эмульгаторами на основе полиэтоксилированного таллового амина (POEA), вызывают повышенный цитотоксический эффект или эффект нарушения эндокринной системы по сравнению с действующим веществом Glyphosate. Однако для некоторых это не является однозначным делом. Мнения научных сообществ, чиновников здравоохранения и природоохранных органов/организаций разделились. По сути, это дело затрагивает фундаментальные аспекты оценки рисков и регулирования продукции. Совсем недавняя новость заключается в том, что французский суд вынес запрет на продажи Glyphosate во Франции. Несколько других стран за пределами ЕС, включая Аргентину, Австралию, Бермудские острова, Браzil и Канада запрещают или ограничивают использование Glyphosate, в то время как США — нет. Из-за проблем с Glyphosate судьба коформулянта POEA Tallowamine также оказалась под вопросом. В ответ на это компания Bayer/Monsanto, производитель препаративных форм Glyphosate, в настоящее время исключает эмульгатор Tallowamine из всех препаративных форм Glyphosate. В ЕС также наблюдается движение в сторону использования альтернативных методов борьбы с сорняками в дополнение к методам ИЗР (IPM), а также применения других безопасных органических гербицидов, таких как эфирные масла, уксусная и лимонная кислоты, а также жирные кислоты, как в мыльных препаративных формах, которые могут потребоваться для удовлетворения потребностей рынка после Glyphosate.
Вопрос 3. Каковы основные трудности в НИОКР (R&D) новых препаративных форм и возможные решения?
На широком фоне удовлетворения общих потребностей сельскохозяйственного производства в продуктах питания, волокне и топливных культурах фермеры в современном сельском хозяйстве обычно в значительной степени полагаются на агрохимикаты для повышения урожайности, ускорения роста растений, нейтрализации почвы и защиты от вредных объектов, включая сорняки, насекомых и грибы. Проблема заключается в том, как увеличить и оптимизировать сельскохозяйственное производство в каждом регионе за счет разумного использования агрохимикатов. Соответствующие задачи НИОКР в области препаративных форм заключаются в разработке новых комбинированных препаративных форм, создание которых становится все более сложным процессом. Если внимательно рассмотреть потенциальные препаративные формыо компонентах, с которыми приходится сталкиваться разработчику препаративных форм; включая химические действующие вещества, смачиватели, эмульгаторы, поверхностно-активные вещества (ПАВ), диспергаторы, полимеры, растворители, масла, адъюванты, вспомогательные вещества для суспензий, порошки, буферы, реологические модификаторы, воду, адъюванты и многое другое. Их физические и коллоидные взаимодействия друг с другом должны быть изучены, и на их основе должны быть приняты соответствующие меры. Очевидно, что цель состоит в том, чтобы получить конечную препаративную форму, которая должна быть физически и химически стабильной при хранении и легко применяться для приготовления баковой смеси, обеспечивая при этом пестицидную эффективность. Более сложными являются комбинации агрохимикатов и биологических пестицидов. Например, существуют биологические пестициды, состоящие из бактериальных или грибковых спор для обработки семян, в сочетании с химическим инсектицидом на семенах сельскохозяйственных культур, таких как кукуруза, соя и хлопок. Комбинированные препаративные формы для обработки семян могут быть одной из причин роста рынка биологических пестицидов. Яркими примерами являются Poncho Votivo и PV 2.0 (нематицид) от BASF и Clariva Complete (нематицид против соевой цистообразующей нематоды) от Syngenta.
В4. Не могли бы вы поделиться примерами цифровых технологий, которые повышают эффективность разработки, применения или доставки препаративных форм?
Поскольку мы живем в цифровом мире, вполне естественно, что цифровые технологии могут использоваться или рассматриваться при разработке препаративных форм агрохимикатов, например, совместное использование данныхсбор и систематизация данных для определения состава и регистрации препаративной формы. Базы данных коформулянтов, включая их химические и физические свойства, могут быть использованы для интеллектуального анализа данных. На данный момент компьютерное моделирование или симуляция агрохимических препаративных форм все еще отсутствуют. Реальные препаративные формы по-прежнему необходимо смешивать физически в соответствии с составами на лабораторном столе для реалистичного тестирования и мониторинга. Эта область еще ждет своего изучения.
Очень полезной статистической методологией, применяемой при разработке препаративных форм, является «Планирование эксперимента» (DOE). Это хорошо зарекомендовавший себя систематический подход к созданию качественных препаративных форм. Существуют коммерческие пакеты программного обеспечения для проведения DOE препаративных форм. Этот статистический метод является мощным инструментом для оптимизации препаративной формы, особенно когда для получения конечного эффективного продукта задействовано несколько ингредиентов. В целом, техника DOE настоятельно рекомендуется, так как большинство разработчиков были обучены или привыкли использовать традиционные методы изменения одной переменной за раз (OFAT), в отличие от таких методов, как факторный дизайн эксперимента через техники DOE.
Другие области цифровизации агрохимии начинаются с перевода в цифровой формат лабораторного оборудования для тестирования препаративных форм, которое может управляться и контролироваться компьютером; примеры включают лабораторный вискозиметр и инкубаторы для тестов на замораживание-оттаивание. Что касается технологических операций на опытных установках и дальнейшего промышленного производства агрохимикатов, ожидается, что соответствующая цифровизация будет следовать принципам цифрового химического завода, как в части отдельных операций, так и в части технологических процессов. От панелей управления заводом до обратной связи с технологическими узлами — современные цифровые технологии могут стать отличным инструментом с точки зрения безопасности и качественного контроля. Одной из критически новых областей для рассмотрения всеми агрохимическими компаниями является симуляция производства препаративных форм для заводов. Можно моделировать не только нормальную работу, но и непредвиденные сбои при производстве. Программный модуль симуляции может стать экономически эффективным инструментом обучения для персонала опытных производств и цехов. Последняя область для рассмотрения — автоматизация завода по производству препаративных форм. Это может быть эффективным способом повышения производительности, минимизации затрат и обеспечения эргономичности работы вашего предприятия. Автоматизация завода должна хорошо подходить для поэтапного типа обработки на производственном объекте, выпускающем агрохимические препаративные формы.
В ближайшем будущем доставка препаративных форм в поле на современных фермах будет осуществляться роботами, обычно агроботами и летающими дронами. Соответственно, агрохимические препаративные формы могут иметь более высокие концентрации, в то время как типы и дизайн препаративных форм также могут стать более разнообразными без опасений за безопасность человека. По той же причине опрыскивание препаративными формами может стать более гибким, также.
Кроме того, применение препаративных форм может осуществляться высокоточным способом и наносить гораздо меньше вреда окружающей среде.
В5. В чем заключается ключевая компетенция для внедрения инноваций в технологию производства препаративных форм в агрохимической компании? Какие инновационные технологии препаративных форм были запущены в агрохимической отрасли?
Что касается современной агрохимической компании, в вопросах инноваций в технологии препаративных форм ключевая компетенция компании должна включать следующие стратегии и цели: 1) разработка новых молекул пестицидов, 2) поиск новых биологических пестицидов, 3) разработка препаративных форм как с одним, так и с комбинацией действующих веществ (как новых, так и дженериков) с помощью эффективных и безопасных коформулянтов, и 4) производство полученных препаративных форм безопасным и экономически эффективным способом, обеспечивающим удобство применения и эффективность для фермеров.
Кроме того, в отношении инноваций в технологиях препаративных форм, необходимых для реализации вышеуказанных стратегий, агрохимическая компания должна преуспеть в традиционных технологиях, таких как концентрат эмульсии (КЭ), водный раствор (ВР), концентрат суспензии (КС), водно-диспергируемые гранулы (ВДГ) и смачивающийся порошок (СП), путем улучшения и оптимизации рецептур. Ежегодно выводить на рынок линейку новых продуктов. Помимо традиционных препаративных форм, дрМогут рассматриваться и другие специфические типы препаративных форм, такие как суспо-эмульсия (SE), масляная дисперсия (OD) и суспензия капсул (CS), используемые для решения особых задач, включая физическую или химическую несовместимость, повышение биологической эффективности, снижение токсичности для окружающей среды и т. д. Как правило, такие типы препаративных форм требуют больше времени на скрининг и тестирование. Наконец, в случае с микробиологическими пестицидами на основе спор, вспомогательные вещества, оставшиеся после ферментации, обычно смешиваются со спорами непосредственно в смеси препаративной формы, что может стать серьезным вызовом для разработчиков!