É inquestionável o aumento da intensidade e frequência de eventos meteorológicos extremos, como períodos extensos de seca, devido às alterações climáticas. Portugal apresenta os terrenos de cultivo cada vez mais inférteis, resultado de sistemas de cultivo intensivo e da seca, condicionando severamente o crescimento e a sustentabilidade do setor agroalimentar. Dada a importância económica deste setor para o país, é extremamente importante o desenvolvimento de estratégias, com base no conhecimento científico e inovação, para uma agricultura mais resiliente, amiga do ambiente, com elevada capacidade de produção e com menores requisitos hídricos. 

Por outro lado, os subprodutos dos cultivares agrícolas são frequentemente queimados, aumentando as emissões de CO₂, ou triturados e usados como fertilizante, havendo evidencias que esta última opção pode promover o desenvolvimento de fungos patógenos.  

Portanto, são necessárias estratégias sustentáveis e ambientalmente seguras para promover a adaptação de cultivares, aumentando a sua resiliência tendo em conta a emergência climática atual.  

As zonas costeiras são habitat de muitas espécies de plantas e macroalgas, que se adaptaram a estes habitats altamente dinâmicos. Parte dessa tolerância vem da atividade de bactérias da rizosfera de plantas halófitas e da superfície dos talos de macroalgas, que promovem o crescimento vegetal (plant growth promoting bacterias, em inglês, PGPB), facilitando a aquisição de nutrientes pela planta, atenuando o stress fisiológico, produzindo fitohormonas, e melhorando a resposta da planta a infecções por microrganismos fitopatogénicos ou actuando diretamente sobre eles como agentes de biocontrolo. Estudos têm demonstrado que a aplicação de PGPB marinhas como biofertilizantes aumenta a resiliência das plantas a condições adversas, tais como, seca extrema e fitopatógenos. No entanto, a aplicação das mesmas através de “engenharia da rizosfera”, redesenhando o microbioma da raíz através de aplicações de novos consórcios inócuos para o meio ambiente, promovendo um aumento da produção agrícola é escassa. 

Associado à prática agrícola está também a produção de milhares de toneladas de subprodutos- rejeições e partes não consumíveis resultantes da colheita e poda (ex. ramos e folhas), que através de processos biotecnológicos como fermentações, ou produção de biochars, poderão ser reintroduzidos nos campos agrícolas numa perspetiva circular e de resíduo zero contribuindo para a: 

                                    i. produtividade agrícola 

                                  ii. qualidade dos solos 

                                 iii. segurança alimentar 

                                 iv. retenção de água nos solos 

                                   v. diminuição de lixiviação 

                                 vi. re-introdução acelerada de nutrientes nos solos 

 

As soluções propostas contam com a interação dos sistemas já existentes baseado no conhecimento, na tecnologia e na experiência de um consórcio de interface entre o sistema académico, científico e tecnológico e o tecido empresarial, interagindo e promovendo sinergias para a aplicação efetiva no desenvolvimento de soluções para a sociedade. No projeto REVINE identificaram-se PGPB que promovem o crescimento vegetal, o que nos permite transpor para a prática os principais resultados obtidos neste projeto. Através do Projeto ORCHESTRA foi-nos possível caracterizar a cadeia de valor de cultivares com elevada relevância para a Região Oeste, identificar os subprodutos resultantes da produção primária e do processamento de hortofrutícolas com potencial para exploração a uma escala local e regional, potenciado a cascata de valor e criando produtos de valor acrescentado, assegurando os princípios de circularidade  

Este consórcio apresenta uma abordagem inteligente, verde e sustentável para a gestão de cultivares, aumentando os ganhos e preparando-os para fazer face às alterações climáticas, diminuindo a necessidade de utilização dos recursos hídricos, enriquecendo solos, numa utilização circular dos subprodutos desta indústria (Agenda 2030 Terra Futura). 

 

O C₄ROOTS abordará a problemática das alterações climáticas na agricultura, numa abordagem multidisciplinar e inovadora promovendo uma agricultura mais resiliente, sustentável e circular: 

1.      Reduzindo o impacto da agricultura nos solos fornecendo soluções biológicas e tecnológicas. 

2.      Melhorando a germinação e crescimento de cultivares de relevância económica em condições adversas. 

3.      Diminuindo o uso de pesticidas garantido uma bifortificação dos cultivares. 

Será desenvolvido um conjunto de tarefas que garantam a obtenção dos seguintes objetivos específicos:  

1.      construção de um biobanco de PGPB marinhas caracterizadas para aplicação na agricultura 

2.      definição de tecnologias para aplicação eficiente e sustentável dos biofertilizantes desenvolvidos    

3.      utilização de subprodutos dos cultivos para aumentar a qualidade dos cultivares e solos  

4.      integração do sistema científico e tecnológico com as empresas 

5.      Formação de recursos humanos e incentivo ao empreendedorismo

 

A presente proposta interagirá fortemente com outros projetos nacionais/ internacionais (Rhizomis, REVINE, ORCHESTRA, BIORHIZOTOOL) onde participam membros do consórcio, beneficiando do conhecimento e experiência já obtidas, acelerando o desenvolvimento de novos produtos processos e serviços.  

O potencial da utilização de PGPB com capacidade para promover o crescimento vegetal quer isoladamente quer em consórcio e a otimização da sua produção ampliada (scale-up), será acompanha pela/o:  

 

-        screening alargado de PGPB obtido de rizosferas e ficoesferas de plantas e algas marinhas em ambientes contrastantes de forma a identificar espécies/estirpes com maiores capacidades para promover o crescimento vegetal.  

-        Aplicação de PGPB isoladamente e/ou em consórcio em cultivares de relevância económica (ex. vinha, pomares) para melhorar não só a sua germinação em condições adversas, mas também em plantas promovendo a sua resiliência em cenários adversos à produção agrícola (ex. seca, salinização dos solos, e doenças).  

-        Avaliação qualidade do ponto de vista alimentar e produtivo dos cultivares produzidos (fruto, grão, etc), acompanhado de métodos de fenotipagem (usando tecnologias e sensores óticos) e bioquímicos.  

-        Desenvolvimento de ferramentas e compilação de diretrizes detalhadas para aplicação em campo, visando facilitar a comunicação entre a equipa técnica, stakeholders (agricultores, associações agrícolas) e decisores políticos.  

-        Desenvolvimento de estratégias eficientes para aplicação destes biofertilizantes baseados em PGPB, por aplicação direta de culturas ou através da produção de formas imobilizadas em esferas de polímeros biodegradáveis (alginato e/ou agar) para uma aplicação localizada e com menores perdas e consequente melhoramento da produção de cada cultivar em condições adversas de cultivo.  

-        Utilização de fermentados das rejeições e subprodutos dos cultivos cujas queimas promovem a libertação de CO₂ para a atmosfera e promovem o desenvolvimento de fungos patogénicos, usando microrganismos marinhos com maiores taxas de conversão enzimática e menores requisitos energéticos de fermentação para a aplicação nos solos.

 

A presente proposta visa aplicar uma abordagem alinhada com as estratégias europeias “From Sea to Farm” e “From Farm to Fork”, fornecendo soluções biológicas alternativas às atuais soluções químicas atuais, contribuindo para uma agricultura mais resiliente e sustentável, melhorando o crescimento das cultivares em cenários de seca e salinização, que são ameaças inegáveis e reais às práticas agrícolas atuais. De igual forma está fortemente alinhada com as áreas temáticas LA 5.1, LA 5.4, LA 5.5. contribuindo para i) promover o desenvolvimento de biofertilizantes baseados em sub-produtos do sistema agricola; ii) aumentar a resiliência dos cultivares; iii) sequestro de carbono e poluição do ambiente evitando as queimadas de sobrantes; iv) utilização de agrobiomassas; v) desenvolvimento de novos produtos de valor acrescentado; vii) Exploração e valorização de subprodutos dos cultivares.    

Este projeto reúne uma equipa de investigação multidisciplinar, incluindo especialistas em biotecnologia, microbiologia, agricultura, fenotipagem de alto rendimento, fisiologia vegetal e bioquímica, em estreita colaboração com os agricultores e reguladores de modo a criar um conjunto de ferramentas biotecnológicas a serem aplicadas para o futuro de uma Agricultura mais sustentável sob os cenários atuais e potenciais de alterações climáticas, juntamente com parceiros académicos e industriais internacionais com elevada capacidade no ecossistema de partilha de conhecimento e transposição industrial.

Foram selecionadas instituições pilar para o desenvolvimento deste projeto, detendo todas as competências e lideradas pelo Politécnico de Leiria num ecossistema de partilha de conhecimento com a sociedade.  

Em suma o consórcio, incluirá as seguintes entidades:

·         Politécnico de Leiria, com a responsabilidade de gestão científica, técnica e financeira. A coordenação do projeto atuará na interface entre o financiador e os parceiros facilitando a execução das atividades, recolhendo, revendo e verificando a consistência dos relatórios, fazendo a administração da contribuição financeira, e implementando plano de monitorização. O PI, no MARE-IPleiria, é coordenador de diversos projetos nacionais e europeus e com ampla experiência na gestão de projetos, assim como um elevado índice de produtividade científica.

·         Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, partilhará as responsabilidades de gestão científica, com competências na área ótica em agricultura e na recolha, identificação e caracterização de PGPB de recursos naturais, contribuirá para a seleção dos PGPB mais adequados às soluções apresentadas nesta candidatura.

·         Instituto Nacional de Investigação Agrária e Veterinária (INIAV, I.P.) e o Centro de Competências COTHN trará as competências dos reguladores e de comunicação estabelecidas, assim como a experiência com o estabelecimento de culturas à escala-piloto (em estufa e em campos identificados para ensaios). Dada a vasta experiência e ligação com a PMEs da área agrícola, contribuirão também para a partilha de conhecimento entre a as instituições de ensino e investigação e as PMEs, nomeadamente com a formação de recursos humanos com competências técnicas.  

·         Campotec SA (PME), Adega de Plansel (PME) e outras a integrar, trarão as competências técnicas do trabalho de campo e comercialização das soluções aqui desenvolvidas.

·         Associação de Viticultores do Concelho de Palmela (AVIPE) trará o estabelecimento com agricultores para a aplicação das soluções propostas nas culturas de interesse e simultaneamente participará enquanto campo de ensaio experimental das soluções desenvolvidas.

 

Associado ao consórcio estarão grupos internacionais de investigação associados à Universidade de Sevilha e Valência (Espanha) e TUS (Irlanda) que trarão a consultoria, os conhecimentos e os meios de instituições de referência, com investigadores que atualmente já colaboram com o consórcio. Por fim a empresa holandesa KeyGene, com delegações em diversos países, com quem o Politécnico de Leiria já colabora no âmbito de diversos projetos, trará competências de transferência de conhecimentos, inovação e comercialização das potenciais soluções criadas nos mercados onde já opera.

O consórcio aqui apresentado foi criteriosamente selecionado para permitir abordar os Objetivos Operacionais descritos no programa, nomeadamente contribuindo para a diminuição da pressão da atividade agrícola com recurso a soluções de origem natural, promovendo simultaneamente a sustentabilidade dos recursos através da utilização de subprodutos gerados das práticas agrícolas e da industria hortofrutícola e a disponibilização de novos produtos com valor acrescentado que permitam a diminuição da utilização de produtos de origem sintética. Todos os envolvidos contribuirão para a maximização do impacto dos resultados do projeto através da divulgação dos resultados a diversas audiências.