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 científicos y tecnológicos aplicados están dirigidos a aumentar los rendimientos y mejorar la calidad, lo que conlleva múltiples ventajas y desventajas. [1]
Este aspecto de la química agrícola aborda el papel de la química molecular en la agricultura así como sus consecuencias negativas.
La bioquímica vegetal abarca las reacciones químicas que ocurren en el interior 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 las 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 sustancias químicas que desempeñan un papel importante en el aumento del rendimiento de los cultivos y la mitigación de las pérdidas de los mismos. [3] Estos funcionan para mantener a los insectos y otros animales alejados de los cultivos para permitirles crecer sin perturbaciones, regulando eficazmente las plagas y enfermedades.
Las desventajas de los pesticidas incluyen la contaminación del suelo y el agua (ver contaminantes orgánicos persistentes ). Pueden ser tóxicos para especies no objetivo, incluidas las aves, los peces, [4] los polinizadores, [5] así como para los propios trabajadores agrícolas.
La química agrícola suele tener como objetivo preservar o aumentar la fertilidad del suelo con el objetivo de mantener o mejorar el rendimiento agrícola y mejorar la calidad de los cultivos. Los suelos se analizan prestando atención a la materia inorgánica (minerales), que comprende la mayor parte de la masa del suelo seco, y a la materia orgánica, que consiste en organismos vivos, sus productos de degradación, ácidos húmicos y ácidos fúlvicos . [8]
Los fertilizantes son un factor importante a considerar. Si bien los fertilizantes orgánicos son de larga data , su uso ha sido reemplazado en gran medida por los productos químicos producidos a partir de la minería ( roca fosfórica ) y el proceso Haber-Bosch . El uso de estos materiales aumentó drásticamente la tasa de producción de cultivos, lo que permite sustentar a la creciente población humana. Los fertilizantes comunes incluyen urea , sulfato de amonio , fosfato diamónico y fosfato de amonio y calcio. [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. El combustible de etanol se obtiene por fermentación de azúcares. El biodiésel se deriva de grasas , tanto animales como vegetales. El metano se puede recuperar del estiércol y otros desechos agrícolas mediante la acción microbiana. [11] [12] La lignocelulosa es un precursor prometedor para 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 mediante la acción de la enzima glucosa isomerasa inmovilizada de la glucosa derivada del maíz. Existen numerosas tecnologías emergentes, incluidas enzimas para clarificar o desamargar los jugos de frutas . [14]
Las plantas modificadas genéticamente permiten obtener una gran variedad de sustancias químicas potencialmente útiles. La biorremediación es una vía verde hacia la biodegradación .
Los organismos genéticamente modificados (OGM) son plantas o seres vivos que han sido alterados a nivel genómico por científicos para mejorar las características de los organismos. Estas características incluyen proporcionar nuevas vacunas para humanos, aumentar los suministros de nutrientes y crear plásticos únicos. [15] También pueden crecer en climas que normalmente no son adecuados para el crecimiento del organismo original. [15] Algunos ejemplos de OGM incluyen tabaco y calabaza resistentes a virus, tomates de maduración retardada y soja resistente a herbicidas. [15]
Los OGM llegaron 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 la década de 1980, se han incorporado cultivos modificados genéticamente. El aumento del trabajo biotecnológico requiere la unión de la biología y la química para producir cultivos mejorados, una razón principal para esto es la creciente cantidad de alimentos necesarios para alimentar a una población en aumento. [16]
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, ya que muchos OGM se desarrollaron recientemente. [15]
Los OGM están rodeados de mucha controversia. En Estados Unidos, todos los alimentos que contienen OGM deben estar etiquetados como tales. [17]
La proteómica es especialmente relevante, ya que las proteínas (nutrición) guían gran parte de la agricultura.