Los productos químicos agrícolas generalmente se definen como pesticidas, fertilizantes y productos para la salud. La Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) define los pesticidas como cualquier material fabricado o formulado para matar una plaga. Esto significa que los herbicidas, fungicidas, insecticidas y acaricidas son pesticidas. Fertilizantes son nutrientes químicos que mejoran el crecimiento de la planta. Los elementos importantes en los fertilizantes son nitrógeno, fósforo y potasio. El nitrógeno suele estar en forma de amoníaco, nitrato de amonio, sulfato de amonio, fosfato de amonio o soluciones de estos materiales. Otros productos químicos que contienen nitrógeno se utilizan para algunas necesidades especiales de nutrientes. El fosfato de amonio es la fuente normal de fósforo. La potasa (óxido de potasio) es el nutriente de potasio. Productos de salud animal son cualquier producto químico que se utiliza para promover la salud o el crecimiento de un animal. Esto incluye productos que se usan tópicamente empapándolos o vertiéndolos, por vía oral como tabletas o gel, e inyectables.
Los pesticidas
El desarrollo más significativo en la industria de fabricación de pesticidas ha sido la introducción de pesticidas amigables con el medio ambiente. La familia de herbicidas de imidazolinona ha sido un beneficio para la soya y otros cultivos de campo, ya que los herbicidas son mucho más efectivos libra por libra; son menos tóxicos para humanos, animales y peces; tener menos persistencia en el suelo; y están formulados con agua en lugar de solventes inflamables, en comparación con los nitroaromáticos de la generación anterior. Simultáneamente con estas innovaciones está el desarrollo de semillas resistentes a las imidazolinonas que pueden protegerse del crecimiento de malas hierbas. El maíz está a la vanguardia en esta área y se ha cultivado con éxito, protegido por las imidazolinonas. Esto también hace que el arrastre del herbicida de un año a otro sea un problema insignificante, ya que en muchas áreas se rotan la soya y el maíz.
Un desarrollo más reciente es la producción de piretroides sintéticos, que son pesticidas de amplio espectro. Estos productos son pesticidas efectivos y menos tóxicos para animales y humanos que los antiguos organofosforados y carbamatos. Son activados por el sistema biológico del insecto y, por lo tanto, no representan un peligro para los vertebrados. También son menos persistentes en el medio ambiente, ya que son biodegradables.
También ha habido desarrollos en el uso de pesticidas y herbicidas de la vieja generación. Se han desarrollado formulaciones de herbicidas que utilizan tecnología de dispersión de agua que elimina el uso de solventes volátiles. Esto no solo reduce la cantidad de sustancias químicas orgánicas volátiles que van a la atmósfera, sino que también hace que la manipulación, el almacenamiento, la formulación y el transporte sean mucho más seguros. En el área de los pesticidas, se ha desarrollado un método superior para manejar los pesticidas tóxicos que utiliza la transferencia del material en contenedores cerrados desde el paquete hasta el esparcidor, llamado "Lock-N-Load". Esto reduce las posibilidades de exposición a estos materiales tóxicos. Los organofosforados todavía se utilizan con éxito para ayudar a erradicar problemas de salud como la malaria y la oncocercosis. Algunos de los organofosforados menos tóxicos son efectivos en el tratamiento de animales contra insectos, gusanos y ácaros mediante la aplicación directa sobre la piel utilizando formulaciones de vertido o en aerosol.
La industria de los pesticidas está regulada por muchos países y el etiquetado, la aplicación a las plantas y al suelo, la capacitación en el uso de pesticidas y el transporte están controlados. Muchos pesticidas solo pueden ser esparcidos por aplicadores autorizados. Las precauciones durante la aplicación de pesticidas se discuten en otra parte de este Enciclopedia. Los vehículos de transporte a granel solo pueden ser operados por conductores calificados. Los productores de plaguicidas tienen la obligación legal de proporcionar métodos seguros de manipulación y aplicación. Por lo general, esto se logra mediante el suministro de hojas de datos de seguridad de materiales (MSDS, por sus siglas en inglés) y capacitación completas en el etiquetado (consulte el capítulo Uso, almacenamiento y transporte de productos químicos.).
Otro problema es la eliminación de los contenedores vacíos. No es recomendable, y en muchos lugares es ilegal, reutilizar los envases de plaguicidas. Se han hecho muchos avances para mitigar este problema. Los contenedores de plástico han sido recogidos por los distribuidores y reprocesados en tubos de plástico. Se han utilizado contenedores a granel rellenables. Con la llegada de los polvos humectables y las dispersiones a base de agua, el triple enjuague del contenedor en el tanque de soluciones brinda al aplicador un método para descontaminar el contenedor antes de desecharlo o reciclarlo. Se utilizan lanzas manuales con boquillas rociadoras que pueden perforar el contenedor para asegurar una limpieza adecuada y la destrucción del contenedor para que no pueda ser reutilizado.
Los pesticidas están hechos para matar; por lo tanto, es necesario tener cuidado para manejarlos de manera segura. Algunos de los problemas han sido disminuidos por los avances del producto. En la mayoría de los casos, grandes cantidades de agua son el mejor tratamiento de primeros auxilios para exposiciones superficiales de la piel y los ojos. Para la ingestión, es mejor tener disponible un antídoto específico. Es importante que el centro de salud más cercano sepa qué se está utilizando y tenga a mano un suministro del antídoto adecuado. Por ejemplo, los organofosforados y los carbamatos provocan la inhibición de la colinesterasa. La atropina, el antídoto específico para el tratamiento de esta reacción, debe estar disponible dondequiera que se utilicen estos plaguicidas.
Para una discusión más detallada de los pesticidas, vea el artículo homónimo en este capítulo.
Fertilizantes
El amoníaco es la base de los fertilizantes más importantes. Los principales fertilizantes son el propio amoníaco, nitrato de amonio, urea, sulfato de amonio y fosfato de amonio. Parece haber un problema ambiental asociado con el uso de nitrógeno, ya que el agua subterránea en muchas áreas agrícolas está contaminada con nitratos, lo que causa problemas de salud cuando el agua se consume como agua potable. Hay presiones para que los agricultores usen menos fertilizantes y roten los cultivos de leguminosas que usan nitrógeno, como la soya y el rye grass. El nitrato de amonio, un oxidante, es explosivo si se calienta. Los peligros del nitrato de amonio como agente explosivo quedaron demostrados por la destrucción de un edificio federal de los EE. UU. en la ciudad de Oklahoma, Oklahoma, en 1995. Existe cierto movimiento para agregar ingredientes inertes para hacer que el nitrato de amonio grado fertilizante sea resistente a la detonación. Otro ejemplo es una explosión industrial que provocó múltiples muertes en una planta de soluciones de nitrato de amonio que se pensó que estaba a salvo de la detonación porque el nitrato de amonio se manejó como una solución al 85 %. Los resultados de la investigación indicaron que una intrincada condición de temperatura y contaminación causó el incidente. Estas condiciones no existirían en el sector minorista o agrícola. El amoníaco anhidro es un gas moderadamente tóxico a temperatura ambiente y debe mantenerse bajo presión o refrigeración durante su almacenamiento y uso. Es un irritante para la piel, los ojos y las vías respiratorias, puede causar quemaduras y es inflamable. Se aplica directamente al suelo o se utiliza como solución acuosa. Hay un almacenamiento significativo de amoníaco anhidro en muchas áreas agrícolas. Se crea una condición peligrosa si el almacenamiento no se gestiona correctamente. Esto debe incluir el monitoreo de fugas y procedimientos de emergencia para fugas.
Productos de salud animal
El desarrollo y comercialización de la somatotropina bovina (BST) ha causado controversia. BST, un producto de fermentación, aumenta la productividad de las vacas lecheras entre un 10 y un 20%. Muchas personas se oponen al producto porque introduce una sustancia química en la producción de leche. Sin embargo, la leche BST es indistinguible de la leche ordinaria ya que la vaca lechera produce naturalmente BST. Un problema parece ser un aumento en las infecciones de la ubre de la vaca. Los antibióticos para estas infecciones están disponibles, pero el uso de estos antibióticos también es controvertido. Los beneficios importantes de BST son el aumento de la producción de leche con una reducción en el consumo de alimentos y una reducción similar en el estiércol de vaca, un material que es un problema de desechos sólidos en muchas áreas. Un producto similar, la somatotropina porcina (PST), aún se encuentra en etapa de prueba. Produce cerdos más grandes rápidamente, utiliza menos alimento y da como resultado una carne de cerdo que contiene menos grasa.
El uso de antibióticos en la industria de la crianza de carne también está causando controversia. Existe el temor de que el consumo de grandes cantidades de carne de res provoque problemas hormonales en los seres humanos. Ha habido pocos problemas confirmados, pero la preocupación persiste. Se han desarrollado productos para la salud animal que controlan los gusanos en los animales. La generación anterior era un producto químico sintético, pero los productos de nueva generación son el resultado de la tecnología de fermentación biológica. Estos productos son efectivos en muchos tipos de animales a niveles de uso muy bajos, e incluyen a las mascotas domésticas en su área de protección. Estos productos son muy tóxicos para la vida acuática, sin embargo, se debe tener mucho cuidado para evitar la contaminación de arroyos y arroyos. Estos materiales se biodegradan, por lo que no parece haber problemas acuáticos residuales oa largo plazo.
Fabricación de productos químicos agrícolas
La fabricación de productos químicos agrícolas implica muchos procesos y materias primas. Algunos productos químicos agrícolas son síntesis químicas por lotes que involucran reacciones exotérmicas donde el control de temperatura y el tamaño de alivio de emergencia son un problema. Las evaluaciones de peligros son necesarias para asegurar que todos los peligros sean descubiertos y abordados. Se recomiendan los estudios de riesgos y operabilidad (HAZOP) para realizar revisiones. El dimensionamiento de alivio debe realizarse utilizando la tecnología del Instituto de Diseño para Sistemas de Alivio de Emergencia (DIERS) y los datos del equipo calorimétrico. Por lo general, debido a la complejidad de las moléculas, la producción de productos químicos agrícolas implica muchos pasos. A veces hay una cantidad considerable de residuos líquidos acuosos y orgánicos. Algunos de los orgánicos pueden ser reciclables, pero la mayoría de los desechos acuosos deben tratarse biológicamente o incinerarse. Ambos métodos son difíciles debido a la presencia de sales orgánicas e inorgánicas. Los herbicidas de la generación anterior, debido a que involucraban nitraciones, se producían utilizando reactores continuos para minimizar las cantidades de materiales nitrados a las temperaturas de reacción. Se han producido reacciones descontroladas graves, que han provocado daños materiales y lesiones, cuando los reactores por lotes de compuestos orgánicos nitrados han estado sujetos a una variación de temperatura o contaminación.
Muchos productos pesticidas modernos son polvos secos. Si la concentración, el tamaño de las partículas, la concentración de oxígeno y una fuente de ignición están presentes al mismo tiempo, puede ocurrir una explosión de polvo. El uso de inertización, la exclusión de oxígeno y la utilización de nitrógeno o dióxido de carbono minimiza la fuente de oxígeno y puede hacer que los procesos sean más seguros. Estos polvos también pueden ser un problema de higiene industrial. La ventilación, tanto general como local, es una solución a estos problemas.
Los principales fertilizantes se fabrican de forma continua en lugar de por lotes. El amoníaco se produce reformando el metano a altas temperaturas utilizando un catalizador específico. También se forman dióxido de carbono e hidrógeno y deben separarse del amoníaco. El nitrato de amonio está hecho de amoníaco y ácido nítrico en un reactor continuo. El ácido nítrico se forma por la oxidación continua de amoníaco sobre una superficie catalítica. El fosfato de amonio es una reacción de amoníaco y ácido fosfórico. El ácido fosfórico se obtiene haciendo reaccionar ácido sulfúrico con minerales que contienen fosfato. El ácido sulfúrico se forma quemando azufre a dióxido de azufre y convirtiendo catalíticamente el dióxido de azufre continuamente en trióxido de azufre, y luego agregando agua para formar el ácido sulfúrico. La urea es una reacción continua a alta presión de dióxido de carbono y amoníaco, el dióxido de carbono generalmente proviene del subproducto de reacción continua de amoníaco.
Muchas de estas materias primas son tóxicas y volátiles. La liberación de materias primas o productos terminados, debido a una falla del equipo o un error del operador, puede exponer a los empleados y a otras personas en la comunidad. Un plan de respuesta de emergencia detallado es una herramienta necesaria para minimizar los efectos de un escape. Este plan debe desarrollarse determinando un evento creíble en el peor de los casos a través de evaluaciones de peligros y luego pronosticando las consecuencias utilizando modelos de dispersión. Este plan debe incluir un método para notificar a los empleados y la comunidad, un plan de evacuación, servicios de emergencia y un plan de recuperación.
El transporte de productos químicos agrícolas debe investigarse a fondo para elegir la ruta más segura, una que minimice las exposiciones si ocurre un incidente. Se debe implementar un plan de respuesta a emergencias de transporte para abordar los incidentes de transporte. Este plan debe incluir un número de teléfono de respuesta a emergencias publicado, personal de la empresa para responder a las llamadas y, en algunos casos, un equipo de respuesta a emergencias en el lugar del accidente.
La fermentación es el método de producción de algunos de los productos de salud animal. La fermentación no suele ser un proceso peligroso, ya que implica hacer crecer un cultivo utilizando un medio nutritivo como aceite de manteca de cerdo, glucosa o almidón. A veces, el amoníaco anhidro se usa para controlar el pH (acidez) o como nutriente, por lo que el proceso puede implicar peligros. Se pueden utilizar disolventes para extraer las células activas, pero las cantidades y la metodología son tales que se pueden realizar con seguridad. El reciclaje de estos solventes es a menudo parte del proceso.