La química agrícola es la química , especialmente la química orgánica y la bioquímica , en lo que se refiere a la agricultura . La química agrícola abarca las estructuras y reacciones químicas relevantes en la producción, protección y uso de cultivos y ganado . Sus aspectos de ciencia y tecnología aplicadas están dirigidos a aumentar los rendimientos y mejorar la calidad, lo que conlleva múltiples ventajas y desventajas. [1]
Este aspecto de la química agrícola trata del papel de la química molecular en la agricultura, así como de sus consecuencias negativas.
La bioquímica vegetal abarca las reacciones químicas que ocurren dentro de las plantas. En principio, el conocimiento a nivel molecular informa las tecnologías para proporcionar alimentos. Se presta especial atención a las diferencias bioquímicas entre plantas y otros organismos, así como a las diferencias dentro del reino vegetal, como dicotiledóneas frente a monocotiledóneas , gimnospermas frente a angiospermas , fijadores de C2 frente a C4 , etc.
Los materiales químicos desarrollados para ayudar en la producción de alimentos, piensos y fibras incluyen herbicidas , insecticidas , fungicidas , [2] y otros pesticidas . Los pesticidas son productos químicos que desempeñan un papel importante en el aumento del rendimiento de los cultivos y la mitigación de sus pérdidas. [3] Estos funcionan para mantener a los insectos y otros animales alejados de los cultivos para permitirles crecer sin ser molestados, regulando eficazmente las plagas y enfermedades.
Las desventajas de los pesticidas incluyen la contaminación del suelo y del agua (ver contaminantes orgánicos persistentes ). Pueden ser tóxicos para especies no objetivo, incluidas aves, peces, [4] polinizadores, [5] así como para los propios trabajadores agrícolas.
La química agrícola a menudo tiene como objetivo preservar o aumentar la fertilidad del suelo con el objetivo de mantener o mejorar el rendimiento agrícola y mejorar la calidad del cultivo. Los suelos se analizan prestando atención a la materia inorgánica (minerales), que comprende la mayor parte de la masa de suelo seco, y a la materia orgánica, que está formada por organismos vivos, sus productos de degradación, ácidos húmicos y ácidos fúlvicos . [8]
Los fertilizantes son una consideración importante. Si bien los fertilizantes orgánicos son tradicionales, su uso ha sido desplazado en gran medida por los productos químicos producidos a partir de la minería ( roca de fosfato ) y el proceso Haber-Bosch . El uso de estos materiales aumentó drásticamente la velocidad a la que se producen los cultivos, lo que puede sustentar a la creciente población humana. Los fertilizantes comunes incluyen urea , sulfato de amonio , fosfato diamónico y fosfato cálcico y amónico. [9] [10]
La química agrícola abarca la ciencia y la tecnología de producir no sólo cultivos comestibles, sino también materias primas para combustibles (" biocombustibles ") y materiales. Combustible de etanol obtenido por fermentación de azúcares. El biodiesel se deriva de grasas , tanto de origen animal como vegetal. El metano se puede recuperar del estiércol y otros desechos agrícolas mediante la acción microbiana. [11] [12] La lignocelulosa es un precursor prometedor de nuevos materiales. [13]
La biocatálisis se utiliza para producir una serie de productos alimenticios. Anualmente se producen más de cinco mil millones de toneladas de jarabe de maíz con alto contenido de fructosa gracias a la acción de la enzima glucosa isomerasa inmovilizada de la glucosa derivada del maíz. Las tecnologías emergentes son numerosas, incluidas las enzimas para clarificar o desamargar los jugos de frutas . [14]
Las plantas modificadas genéticamente obtienen una variedad de productos químicos potencialmente útiles. La biorremediación es una ruta verde hacia la biodegradación .
Los Organismos Genéticamente Modificados (OGM) son plantas o seres vivos que han sido alterados a nivel genómico por los científicos para mejorar las características de los organismos. Estas características incluyen proporcionar nuevas vacunas para humanos, aumentar el suministro de nutrientes y crear plásticos únicos. [15] También pueden crecer en climas que normalmente no son adecuados para que crezca el organismo original. [15] Ejemplos de OGM incluyen tabaco y calabaza resistentes a virus, tomates de maduración retardada y soja resistente a herbicidas. [15]
Los OGM surgieron con un creciente interés en el uso de la biotecnología para producir fertilizantes y pesticidas. Debido a un mayor interés del mercado en la biotecnología en la década de 1970, se desarrolló más tecnología e infraestructura, se redujeron los costos y se avanzó en la investigación. Desde principios de los años 1980 se han incorporado cultivos genéticamente modificados. El aumento del trabajo biotecnológico exige la unión de la biología y la química para producir cultivos mejorados, siendo una de las razones principales la creciente cantidad de alimentos necesarios para alimentar a una población en crecimiento. [dieciséis]
Dicho esto, las preocupaciones con los OGM incluyen la posible resistencia a los antibióticos por comer un OGM. [15] También existen preocupaciones sobre los efectos a largo plazo en el cuerpo humano desde que se desarrollaron recientemente muchos OGM. [15]
Hay mucha controversia en torno a los OGM. En Estados Unidos, todos los alimentos que contienen OGM deben estar etiquetados como tales. [17]
Particularmente relevante es la proteómica , ya que las proteínas (nutrición) guían gran parte de la agricultura.