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Articulo de referencia

Química agrícola

El 2,4-D , un herbicida sintético pionero inspirado en el estudio de las auxinas , tuvo un profundo impacto en el rendimiento de los cultivos a partir de la década de 1940. La q...

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El 2,4-D , un herbicida sintético pionero inspirado en el estudio de las auxinas , tuvo un profundo impacto en el rendimiento de los cultivos a partir de la década de 1940.

La química agrícola es la química , especialmente la química orgánica y la bioquímica , aplicada a la agricultura . La química agrícola abarca las estructuras y reacciones químicas relevantes para la producción, protección y uso de cultivos y ganado . Sus aspectos de ciencia y tecnología aplicadas se orientan a aumentar los rendimientos y mejorar la calidad, lo cual conlleva múltiples ventajas y desventajas. [ 1 ]

Química agrícola y ambiental

Este aspecto de la química agrícola aborda el papel de la química molecular en la agricultura, así como sus consecuencias negativas.

Bioquímica vegetal

La bioquímica vegetal abarca las reacciones químicas que ocurren en las plantas. En principio, el conocimiento a nivel molecular sirve de base para las tecnologías de producción de 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 , fijadoras de carbono C2 frente a fijadoras de carbono C4 , etc.

plaguicidas

Un campo después de la aplicación de un herbicida

Los materiales químicos desarrollados para ayudar en la producción de alimentos, piensos y fibras incluyen herbicidas , insecticidas , fungicidas [ 2 ] y otros plaguicidas . Los plaguicidas son sustancias químicas que desempeñan un papel importante en el aumento del rendimiento de los cultivos y la mitigación de las pérdidas. [ 3 ] Estos actúan para mantener a los insectos y otros animales alejados de los cultivos , permitiendo que crezcan sin perturbaciones y regulando eficazmente las plagas y enfermedades.

Entre las desventajas de los plaguicidas se incluye la contaminación del suelo y del agua (véase contaminantes orgánicos persistentes ). Pueden ser tóxicos para especies no objetivo, como aves, peces, [ 4 ] polinizadores, [ 5 ] así como para los propios trabajadores agrícolas.

Química del suelo

La "zona muerta" en el Golfo de México es causada por la escorrentía de productos químicos agrícolas. [ 6 ] [ 7 ]

La química agrícola suele tener como objetivo preservar o aumentar la fertilidad del suelo para mantener o mejorar el rendimiento agrícola y la calidad de la cosecha. Los suelos se analizan prestando atención a la materia inorgánica (minerales), que constituye 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 crucial. Si bien los fertilizantes orgánicos tienen una larga tradición , su uso ha sido reemplazado en gran medida por productos químicos derivados de la minería ( roca fosfática ) y el proceso Haber-Bosch . El uso de estos materiales incrementó drásticamente la producción agrícola, lo que permite abastecer a la creciente población mundial. Algunos fertilizantes comunes son la urea , el sulfato de amonio , el fosfato diamónico y el fosfato de amonio cálcico. [ 9 ] [ 10 ]

Biocombustibles y materiales de origen biológico

Rutas para la producción de biocombustibles a partir de grasas. Los procesos comienzan con la hidrogenación de los enlaces dobles de la cadena principal. Posteriormente, se pueden producir ésteres metílicos de ácidos grasos mediante transesterificación . Alternativamente, los combustibles diésel C16 y C18 se obtienen por hidrogenólisis de la grasa saturada.

La química agrícola abarca la ciencia y la tecnología de producir no solo cultivos comestibles , sino también materias primas para combustibles (" biocombustibles ") y materiales. El etanol se obtiene mediante la fermentación de azúcares. El biodiésel se deriva de grasas , tanto de origen animal como vegetal. El metano se puede recuperar del estiércol y otros residuos agrícolas mediante acción microbiana. [ 11 ] [ 12 ] La lignocelulosa es un precursor prometedor de nuevos materiales. [ 13 ]

Biotecnología

Estructura de la fructosa (izquierda), que se produce a escala de miles de millones de toneladas a partir de la glucosa (derecha).

La biocatálisis se utiliza para producir diversos productos alimenticios. Anualmente se producen más de cinco mil millones de toneladas de jarabe de maíz de alta fructosa mediante la acción de la enzima glucosa isomerasa inmovilizada , derivada de la glucosa del maíz. Existen numerosas tecnologías emergentes, entre ellas enzimas para clarificar o eliminar el amargor de los zumos de frutas . [ 14 ]

Se obtienen diversos productos químicos potencialmente útiles mediante plantas modificadas genéticamente. La biorremediación es una vía ecológica hacia la biodegradación .

Organismos genéticamente modificados

Los organismos genéticamente modificados (OGM) son plantas o seres vivos que han sido alterados a nivel genómico por científicos para mejorar sus características. Estas características incluyen la obtención de nuevas vacunas para humanos, el aumento del aporte de nutrientes y la creación de plásticos únicos. [ 15 ] También pueden crecer en climas que normalmente no son adecuados para el crecimiento del organismo original. [ 15 ] Ejemplos de OGM incluyen tabaco y calabaza resistentes a virus, tomates de maduración retardada y soja resistente a herbicidas. [ 15 ]

Los transgénicos (OGM) trajeron consigo un mayor interés en el uso de la biotecnología para producir fertilizantes y pesticidas. Debido al creciente 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 genéticamente modificados. El aumento del trabajo biotecnológico exige la unión de la biología y la química para producir cultivos mejorados, principalmente debido a la creciente cantidad de alimentos necesarios para alimentar a una población en aumento. [ 16 ]

Dicho esto, entre las preocupaciones relacionadas con los OGM se incluye la posible resistencia a los antibióticos derivada de su consumo. [ 15 ] También existen preocupaciones sobre los efectos a largo plazo en el cuerpo humano, dado que muchos OGM se desarrollaron recientemente. [ 15 ]

Existe mucha controversia en torno a los transgénicos. En Estados Unidos, todos los alimentos que contienen transgénicos deben estar etiquetados como tales. [ 17 ]

Ómicas

La proteómica es particularmente relevante, ya que las proteínas (la nutrición) son un factor clave en gran parte de la agricultura.

Véase también

Notas y referencias

  1. ↑ "Alcance, Revista de Química Agrícola" .
  2. ↑ Dreikorn, Barry A.; Owen, W. John (2000). "Fungicidas agrícolas". Enciclopedia Kirk-Othmer de tecnología química . doi : 10.1002/0471238961.0621140704180509.a01 . ISBN 978-0-471-48494-3.
  3. ↑ al-Saleh, IA (1994). " Plaguicidas: un artículo de revisión". Journal of Environmental Pathology, Toxicology and Oncology . 13 (3): 151– 161. PMID 7722882. INIST 3483983 .  
  4. ↑ Aktar, Wasim; Sengupta, Dwaipayan; Chowdhury, Ashim (marzo de 2009). "Impacto del uso de plaguicidas en la agricultura: sus beneficios y riesgos" . Toxicología Interdisciplinaria . 2 (1): 1– 12. doi : 10.2478/v10102-009-0001-7 . PMC 2984095. PMID 21217838 .  
  5. ↑ Bomgardner, Melody; Erickson, Britt (13 de enero de 2020). "Las marcas de alimentos y los minoristas examinarán detenidamente los pesticidas" . C&EN Global Enterprise . 98 (2): 33. doi : 10.1021/cen-09802-cover8 .
  6. ↑ "NOAA: Las predicciones sobre la 'zona muerta' del Golfo de México presentan incertidumbre" . Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS). 21 de junio de 2012. Archivado del original el 11 de abril de 2016. Consultado el 23 de junio de 2012 .
  7. ↑ "¿Qué es la hipoxia?" . Consorcio Marino de las Universidades de Luisiana (LUMCON). Archivado del original el 12 de junio de 2013. Recuperado el 18 de mayo de 2013 .
  8. ↑ Arai, Yuji (2016). «Química del suelo». Enciclopedia Kirk-Othmer de Tecnología Química . págs. 1–37 . doi : 10.1002/0471238961.koe00021 . ISBN  978-0-471-48494-3.
  9. ↑ Rouwenhorst, KHR; Eliseo, O.; Mosevitzky Lis, B.; Clasificador, GS; Mounaïm-Rousselle, C.; Roldán, A.; Valera-Medina, A. (2021). "Tendencias futuras" (PDF) . Desafíos tecnoeconómicos del amoníaco verde como vector energético . págs. 303– 319. doi : 10.1016/B978-0-12-820560-0.00013-8 . ISBN  978-0-12-820560-0. S2CID 243358894 . 
  10. ↑ Leghari, Shah Jahan; Wahocho, Niaz Ahmed; Laghari, Ghulam Mustafa; HafeezLaghari, Abdul; MustafaBhabhan, Ghulam; HussainTalpur, Khalid; Bhutto, Tofique Ahmed; Wahocho, Safdar Ali; Lashari, Ayaz Ahmed (septiembre de 2016). "El papel del nitrógeno en el crecimiento y desarrollo de las plantas: una revisión". Advances in Environmental Biology . 10 (9): 209– 219. Gale A472372583 . 
  11. ↑ Murzin, Dmitry Yu.; Mäki-Arvela, Päivi; Simakova, Irina L. (2012). «Triglicéridos y aceites para biocombustibles». Enciclopedia Kirk-Othmer de tecnología química . págs. 1–14 . doi : 10.1002/0471238961.trigmurz.a01 . ISBN  978-0-471-48494-3.
  12. ↑ Paisley, Mark A. (2003). "Energía de biomasa". Enciclopedia Kirk-Othmer de tecnología química . doi : 10.1002/0471238961.0621051211120119.a01.pub2 . ISBN 978-0-471-48494-3.
  13. ↑ Upton, Brianna M.; Kasko, Andrea M. (2016). "Estrategias para la conversión de lignina en materiales poliméricos de alto valor: revisión y perspectiva". Chemical Reviews . 116 (4): 2275– 2306. doi : 10.1021/acs.chemrev.5b00345 . PMID 26654678 . 
  14. ↑ Dicosimo, Robert; McAuliffe, Joseph; Poulose, Ayrookaran J.; Bohlmann, Gregory (2013). "Uso industrial de enzimas inmovilizadas". Chemical Society Reviews . 42 (15): 6437– 6474. doi : 10.1039/c3cs35506c . PMID 23436023 . 
  15. 1 2 3 4 5 Bawa, AS; Anilakumar, KR (diciembre de 2013). "Alimentos modificados genéticamente: seguridad, riesgos y preocupaciones públicas: una revisión" . Journal of Food Science and Technology . 50 (6): 1035– 1046. doi : 10.1007/s13197-012-0899-1 . PMC 3791249. PMID 24426015 .  
  16. ↑ Meadows-Smith, Marcus; Meadows-Smith, Holly (3 de julio de 2017). "Perspectivas: La química busca su nuevo nivel en la tecnología agrícola". C&EN Global Enterprise . 95 (27): 22– 23. doi : 10.1021/cen-09527-scitech2 .
  17. ↑ Erickson, Britt (18 de julio de 2016). "La Cámara aprueba el proyecto de ley de etiquetado de alimentos transgénicos" . C&EN Global Enterprise . 94 (29): 16. doi : 10.1021/cen-09429-notw11 .