Parteneri:

• CO, SC AGSIRA SRL, cu sediul în Sat. Isalnita, Comuna Isalnita, Str. Nicolae Balcescu, Nr. 54, Județul Dolj, Director de proiect med. vet. Flavius Paul,
• P1, Institutul National de Cercetare-Dezvoltare pentru Chimie si Petrochimie (ICECHIM), cu sediul în Bucuresti, Splaiul Independentei, nr. 202, Sector 6, Responsabil de proiect dr. abil. Florin Oancea
• P2, Institutul Național de Cercetare-Dezvoltare pentru Pedologie, Agrochimie și Protecția Mediului (ICPA), cu sediul în Bucuresti, Responsabil de proiect dr. Traian Mihai Cioroianu

Scop și Obiective:

• Scopul proiectului este creșterea competitivității întreprinderii coordonatoare, Agsira Srl, și a fermierilor utilizatori ai fertilizanților cu eficacitate crescută propuși prin proiect, prin asimilarea unui rezultat CDI din domeniul bioeconomiei circulare.
• Obiectivele proiectului sunt: (i) dezvoltarea unei instalații pilot pentru fabricarea fertilizanților foliari cu eficacitate ridicată; (ii) validarea tehnologiei pilot de producere a fertilizanților cu eficacitate ridicată în mediu industrial; (iii) demonstrarea funcționalității tehnologiei în mediu industrial prin caracterizarea și testarea fertilizanților cu eficacitate ridicată.

Etape de realizare:

• Etapa 1 (2022), Elaborarea și realizarea instalației, a modelelor și a procedurile experimentale pentru ridicarea la scară a tehnologiei de fabricare a fertilizanților cu eficacitate ridicată – Specificație ridicare la scară a instalației; Instalație reconfigurată, completată și adaptată, 5 Modele experimentale și proceduri experimentale de ridicare la scară tehnologie de obținere pereți de drojdie, preparare fertilizanți foliari, obținerea nanoemulsii, asigurarea calității și caracterizare și testare fertilizanți foliari, 2 cereri de brevet depuse; Raport de etapă
• Etapa 2 (2023), Testarea modelelor și a procedurile experimentale pentru ridicarea la scară a tehnologiei de fabricare a fertilizanților cu eficacitate ridicată și caracterizarea produselor –  5 Modele experimentale și proceduri experimentale de ridicare la scară tehnologie testate, Instalație reconfigurată pusă în funcțiune, 2 articole trimise spre publicare, 2 produse caracterizate, Raport de etapă
• Etapa 3 (2024), Demonstrarea funcționalității tehnologiei și a produselor realizate -Tehnologie de realizare a fertilizanților foliari cu eficacitate ridicată demonstrată în mediu relevant, depunere dosar pentru omologare ca RO-fertilizant. Raport de etapă, Raport de finalizare, Demonstrarea funcționalității tehnologiei și a produselor realizate

Activitati realizate etapa 1 anul 2022

• A1.1. Proiectare instalație. Agsira a realizat proiecta instalația pilot pentru fertilizanți cu eficacitate ridicată pe baza tehnologiilor de laborator și prin reconfigurarea și completarea linei existente. Au fost stabilite repoziționările vaselor de reacție existente pentru a putea utiliza echipamentul de ultrasonare achiziționat în două etape diferite  ale procesului, plasmoliza și nanoemulsia.  S-a stabilit și poziționarea optimă a centrifugii necesare separării pereților celulari. ICPA a furnizat specificația de ridicare la scară a tehnologiei de obținere fertilizanți foliari. ICECHIM a furnizat  specificația de ridicare la scară a tehnologiei și tema de proiectare pentru reconfigurarea necesară obținerii pereților celulari și utilizării acestora pentru fertilizanții foliari cu eficacitate ridicată. Au fost realizate
• A1.2. Achiziționare echipamente și dispozitive. S-au realizar procedurile de achiziționare a echipamentelui (echipament de ultrasonare cu celulă de flux, oală de presiune) și a dispozitivelor necesare pentru completarea și reconfigurarea instalației. ICECHIM a furnizat asistență la realizarea caietelor de sarcini / specificațiilor tehnice și a studiului de piață privind furnizorii de astfel de echipamente / dispozitive.
• A1.3. Realizarea instalației. Această activitate a fost inițiată pentru a putea finalizată în prima jumătate a anului 2023.
• A4.1. Planul de diseminare. A fost realizat un plan inițial de diseminare încă din prima lună de proiect, care va fi actualizat continuu (ICECHIM). Diseminarea este direcționată către diferitele grupuri de potențiali utilizatori ai rezultatelor proiectului: (i) comunitatea științifică şi (ii) fermierii utilizatori ai noilor inputuri. Publicarea va fi pusă în concordanță cu protejarea PI. A fost organizată participarea la Indagra 2023, pentru a se sonda potențialul de piață al produselor fertilizanși foliari cu eficiacitate crescută (Agsira).
• A4.2. Site-ul web. A fost realizat site-ul web al proiectului, care este principalul vehicul de integrare a mijloacelor de diseminare. A  realizat scenariu pentru realizarea unui film de prezentare a proiectului pentru site.
• A4.3. Protejare PI și publicare. Au fost depuse 2 cereri de brevet, referitoare la procedeul de operare a instalației și compoziția realizată (Agsira și ICECHIM) și la soluțiile originale de ridicare la scară pentru optimizarea nanoemulsiilor.

Liză pereți celulari

Protecție față de efectul de stres salin

Efectul stresului salin asupra germinării semințelor de Vigna radiata. A- Martor, stânga în apă, dreapta în soluție de sare 200 mM. B-TRIS-HC 10 mM, stânga în apă, dreapta în soluție de sare 200 mM. C- Hidrolizat de drojdie 2 mg/mL, stânga în apa, dreapta în soluție de sare 200 mM. D- Pereti de drojdie 1 mg/mL, stânga în apă, dreapta în soluție de sare 200 mM.

Activitati realizate etapa 2 anul 2023

• A1.3. Realizarea instalației. A fost realizată reconfigurarea instalației existente, adăugându-se echipamentele și dispozitivele achiziționate. Pentru a se optimiza obținerea pereților celulari care au compatibilitate ridicată cu fertilizanții foliari datorită reacțiilor Maillard de melanoidinizare, pentru a crește durata de păstrare a pereților de drojdie și pentru a elimina diferențele dintre vârfurile de sezon, ale producerii berii (și drojdie de bere epuizată) și ale cererii de fertilizanți foliari, a fost introdus în cadrul instalației realizate și un uscător cu tambur.  Au fost realizate șarje de probă. Pentru asigurarea calității tehnologiei ridicate la scară au fost utilizați și electrozi ion-selectivi pentru potasiu și pentru nitrat.
• A2.1. Ridicarea la scară a procedeului de liză celulară cu separarea pereților celulari. În etapa anterioară s-a demonstrat că, pentru a valorifica complet drojdia de bere epuizată soluția optimă de ridicare la scară  este de a obține pereți celulari melanoidinizați, pornind de la pereți celulari îmbogăți în manoproteine, care se supun unor reacții de tip Maillard cu hidrolizatul de drojdie. Suspensia de drojdii al căror perete a fost semnificativ fragilizat prin tratamentul enzimatic cu  β-glucanaze și chitinaze, a fost lizată prin ultrasonare în flux. Extractul de drojdie a fost hidrolizat cu proteaze. Pereții celulari au fost reacționați cu  hidrolizatul proteic, obținându-se pereții de drojdii melanoidinizați.
• A2.2. Obținerea în instalația pilot a șarjelor de fertilizanți foliari de bază. Fertilizanții foliari realizați au avut un raportul N:P2O5:K2O de  tip 1:1:1, echivalent cu un raport N:P2O5:K2O = 60:60:60 și de tip 3:1:1, echivalent cu N:P2O5:K2O =105:35:35. Fiecare variantă experimentala realizată a inclus și micro-elemente B, Fe, Cu, Mn, Mg, Zn, Mo și o concentrație de 3% substanță organică din categoria produselor pe bază de pereții de drojdie melanoidinizați.
  Mostrele de produse fertilizante obținute în etapele de experimentare care au vizat activitatea de testare și ridicare la scară a tehnologiei de preparare fertilizanți foliari au fost trimise pentru caracterizarea biologică prin testare pe plante de grâu de toamnă și viță-de-vie.
• A2.3. Optimizarea procesului de realizare a nanoemulsiei. Parametri procesului de omogenizare ultrasonică a pereților de drojdie cu formulele de fertilizanți foliari (temperatură, pH, concentrația inițială a ingredientelor pre-solubilizate, intensitate ultrasunete) au fost optimizați prin metoda Taguchi. Dimensiunea particulelor dispersate în nanoemulsie a fost determinată prin difuzia dinamică a luminii.Analiza prin împrăștiere dinamică a luminii (DLS) a dimensiunii nanoparticulelor formate prin emulsionarea în soluții de fertilizanți foliari a pereților celulari de drojdie, îmbogățiți în manoproteine și melanoidizați.
• A3.1. Analize fizico-chimice și biochimice ale fertilizanților cu eficacitate ridicată și ale pereților celular. S-au realizat trei șarje de pereți celulari de drojdie și trei șarje de fertilizanți foliari cu pereți celulari. Analiza fizico-chimică a fertilizanților cu  eficacitate ridicată a  fost realizată prin: compatibilitatea și stabilitate în apă dură standard (CIPAC MT.184), spuma persistentă (CIPAC MT47.3), reziduu pe sită umedă (CIPAC MT 59.3), stabilitate la 54°C (MT 46.1), împrăștierea dinamică a luminii (DLS, ISO 22412:2017). Compoziția chimică a fertilizanților și variabilitatea acestora va fi determinată prin metode acreditate, inclusiv ICP-OES și spectrofotometrie de absorbție atomică. Pereții celulari de drojdie au fsot  analizați prin ATR-FTIR și spectroscopie Raman. De asemenea s-au realizat analize prin porometrie BET, difracție de raze X, analiză elementară, termogravimetrie cuplată analiză DSC (TG/ DSC), microscopie electronică de baleiaj.
• A3.2. Determinări ale efectelor pe plante model. A fost determinată influența aplicării fertilizanților cu pereți celulari de drojdie melanoidinizați asupra producerii de specii reactive de oxigen în plantele model de Arabidopsis thaliana. Prin aplicarea foliară a fertilizanților cu pereți celulari de drojdie melanoidinizați, producerea de specii reactive de oxigen este semnificativ mărită, datorită activării sistemelor de apărare din plante – pereții celulari de drojdie fiind elicitori ai sistemelor de apărare din plante
• A3.3. Testarea activității biologice în unități din rețeaua de testare. Testarea și caracterizarea activității biologice s-a realizat pe două plante de cultură, grâu de toamnă și viță de vie.  Efectul exercitat asupra plantelor este un efect complex, atât mediat (prin facilitarea nutriției foliare), cât și direct, ca urmare a efectelor de activare a sistemelor de apărare datorată elicitorilor de tip oligozaharine, și modularea secvenței / cascadei de semnalizare din țesuturile vegetale realizată de către hidrolizatele de drojdie. Rezultatele experimentale evidențiază influenţa pozitivă şi sporul de producție asigurat statistic foarte semnificativ de 142,7% – 145,8% pentru cultura de grâu, și de 141,3% – 146,7% pentru vita de vie, comparativ cu varianta martor nefertilizat, prin aplicarea tratamentelor foliare pe parcursul perioadei de vegetație

 Diseminare. S-au atins indicatorii de rezultat – au fost trimise la publicate două articole științifice, a fost realizată o comunicare științifică și s-a participat la expoziții agricole pentru sondarea pieței privind fertilizanții foliari cu eficacitate ridicată.

Activitati realizate etapa 3

• A3.1.3. Demonstrarea funcționalității produselor prin verificarea reproductibilității șarjelor realizate și întocmirea dosarelor de omologare. Verificarea reproductibilității s-a realizat pe trei șarje de produse, pereți celulari de drojdie melanoidinizați și fertilizanți fertilizanții foliari cu eficacitate ridicată, cu raport N:P₂O₅:K₂O de tip 1:1:1, echivalent cu un raport N:P₂O₅:K₂O = 60:60:60 și de tip 3:1:1, echivalent cu N:P₂O₅:K₂O =105:35:35. Au fost determinate următoarele caracteristici considerate ca fiind definitorii pentru funcționalitatea pereților celulari de drojdie în fertilizanții cu eficacitate ridicată: (i) ponderea procentuală a manozei în conținutul total de zaharide (conform OIV-OENO 674-2022 și FAO/WHO JEFCA Monografia 23 2019) și capacitatea de emulsifiere, evaluată prin tensiunea superficială a unei suspensii de 3%, conform EN 14370. Rezultatele obținute pentru cele trei șarje de produs au arătat o bună reproductibilitate a caracteristicilor pereților celulari melanoidinizați.
  Caracteristicile celor două produse fertilizante cu aplicare foliară realizate au fost determinate în laboratoarele de analize acreditate ISO 17025 ICPA, emițându-se buletine de analiză. Pe baza rezultatelor obținute a fost întocmită specificațiile tehnice de produs, pereți celulari de drojdie melanoidinizați, fertilizanți foliari cu pereți celulari de drojdie, ca și fișele tehnice de securitate. Aceste documente sunt componente de bază ale dosarelor de omologare pentru fertilizanții cu eficacitate ridicată dezvoltați în cadrul proiectului 67PTE, împreună cu datele de eficacitate.
• 3.1.2. Demonstrarea reproductibilității caracteristicilor fizico-chimice, biochimice și a influenței asupra fiziologiei plantelor model. Materia primă și produsele, drojdia-de bere epuizată și pereții celulari de drojdie, au fost analizate prin spectroscopie vibrațională, ATR-FTIR. Modificările din spectrul FTIR pentru pereții de drojdie de bere melanoidinizați sugerează formarea unor compuși Maillard, care blochează grupările din aminoacizi. Aceeași reducere a benzilor specifice aminoacizilor în urma reacțiilor de melanoidinizare a fost evidențiată și prin electroforeză capilară. Demonstrarea efectului de biostimulant a pereților de drojdie melanoidinizați a fost realizată prin determinarea reducerii efectelor unui stres abiotic și prin modificarea fiziologiei plantelor tratate.
• 3.1.3. Definitivarea testelor de eficacitate biologică a fertilizanților cu eficacitate ridicată. Testarea activității biologice a produselor fertilizante NPK 1-1-1 + ME + PCDBM și NPK 3-1-1 + ME + PCDBM a fost realizată în această etapă în condiții controlate, la cultura de salată verde (Lactuca sativa, cv. Mona) amplasată pe un antrosol hortic cerno-cambic irigat prin picurare. Rezultatele experimentale evidențiază influența pozitivă şi sporul de producție asigurat statistic foarte semnificativ (5020 kg/ha – 128,76%) comparativ cu varianta martor nefertilizat, la cultura de salată în solar, prin aplicarea celor două tratamente foliare cu îngrășământul NPK 1-1-1 + ME + PCDBM în concentrație de 1%. În cazul produsului NPK 3-1-1, sporul de producție este echivalent cu 7215 kg/ha – 141,33%.
• Diseminare. A fost realizată diseminarea, prin participarea la Workshop-ul internațional NeXT-Chem cu o comunicare științifică, participarea la expoziția agricolă ”Fermierii noștri”, organizată pe 22 Martie 2024 la Craiova, pentru sondarea pieței privind fertilizanții foliari cu eficacitate ridicată. (Agsira). Au mai fost trimise la publicare încă două articole – reviste ISI WoS. A fost actualizat site-ul web al proiectului.