Les produits chimiques agricoles sont généralement définis comme des pesticides, des engrais et des produits de santé. L'Agence américaine de protection de l'environnement (EPA) définit pesticides comme tout matériau fabriqué ou formulé pour tuer un ravageur. Cela signifie que les herbicides, les fongicides, les insecticides et les acaricides sont des pesticides. Engrais sont des nutriments chimiques qui améliorent la croissance de la plante. Les éléments importants des engrais sont l'azote, le phosphore et le potassium. L'azote est généralement sous forme d'ammoniac, de nitrate d'ammonium, de sulfate d'ammonium, de phosphate d'ammonium ou de solutions de ces matériaux. D'autres produits chimiques contenant de l'azote sont utilisés pour certains besoins nutritionnels particuliers. Le phosphate d'ammonium est la source normale de phosphore. La potasse (oxyde de potassium) est le nutriment potassique. Produits de santé animale sont des produits chimiques qui sont utilisés pour promouvoir la santé ou la croissance d'un animal. Cela comprend les produits utilisés par voie topique par trempage ou versement, par voie orale sous forme de comprimé ou de gel, et les injectables.
Pesticides
Le développement le plus important dans l'industrie de la fabrication de pesticides a été l'introduction de pesticides respectueux de l'environnement. La famille d'herbicides imidazolinone a été un avantage pour le soja et d'autres grandes cultures, car les herbicides sont beaucoup plus efficaces livre pour livre; sont moins toxiques pour les humains, les animaux et les poissons; ont moins de persistance dans le sol; et sont formulés en utilisant de l'eau au lieu de solvants inflammables, par rapport aux nitroaromatiques d'ancienne génération. Parallèlement à ces innovations, il y a le développement de semences résistantes aux imidazolinones qui peuvent être protégées de la croissance des mauvaises herbes. Le maïs est à l'avant-garde dans ce domaine et a été cultivé avec succès, protégé par les imidazolinones. Cela fait également du transfert d'année en année de l'herbicide un problème insignifiant, car dans de nombreuses régions, le soja et le maïs sont en rotation.
Un développement plus récent est la production de pyréthroïdes synthétiques, qui sont des pesticides à large spectre. Ces produits sont des pesticides efficaces et sont moins toxiques pour les animaux et les humains que les anciens organophosphorés et carbamates. Ils sont activés par le système biologique de l'insecte et ne présentent donc aucun danger pour les vertébrés. Ils sont également moins persistants dans l'environnement, car ils sont biodégradables.
Il y a également eu des développements dans l'utilisation des pesticides et des herbicides de l'ancienne génération. Des formulations d'herbicides ont été développées qui utilisent une technologie de dispersion dans l'eau qui élimine l'utilisation de solvants volatils. Cela réduit non seulement la quantité de produits chimiques organiques volatils rejetés dans l'atmosphère, mais rend également la manipulation, le stockage, la formulation et le transport beaucoup plus sûrs. Dans le domaine des pesticides, une méthode supérieure de manipulation des pesticides toxiques a été développée qui utilise un conteneur fermé de transfert du matériau de l'emballage à l'épandeur, appelé « Lock-N-Load ». Cela réduit les risques d'exposition à ces matières toxiques. Les organophosphorés sont toujours utilisés avec succès pour aider à éradiquer des problèmes de santé tels que le paludisme et la cécité des rivières. Certains des organophosphates les moins toxiques sont efficaces dans le traitement des animaux contre les insectes, les vers et les acariens par application directe sur la peau à l'aide de formulations à verser ou en aérosol.
L'industrie des pesticides est réglementée par de nombreux pays, et l'étiquetage, l'application sur les plantes et le sol, la formation à l'utilisation des pesticides et le transport sont contrôlés. De nombreux pesticides ne peuvent être épandus que par des applicateurs agréés. Les précautions à prendre lors de l'application de pesticides sont abordées ailleurs dans ce Encyclopédie. Les véhicules de transport en vrac ne peuvent être conduits que par des chauffeurs qualifiés. Les producteurs de pesticides ont l'obligation légale de fournir des méthodes de manipulation et d'application sûres. Ceci est généralement accompli en fournissant un étiquetage complet, une formation et des fiches de données de sécurité (MSDS) (voir le chapitre Utilisation, stockage et transport de produits chimiques).
Un autre problème est l'élimination des conteneurs vides. Il n'est pas conseillé, et dans de nombreux endroits, c'est illégal, de réutiliser les contenants de pesticides. De nombreux progrès ont été réalisés pour atténuer ce problème. Les contenants en plastique ont été récupérés par les distributeurs et transformés en tuyaux en plastique. Des contenants en vrac réutilisables ont été utilisés. Avec l'avènement des poudres mouillables et des dispersions à base d'eau, le triple rinçage du récipient dans le réservoir de solutions donne à l'applicateur une méthode pour décontaminer le récipient avant la mise en décharge ou le recyclage. Des lances à main avec des buses de pulvérisation qui peuvent percer le récipient sont utilisées pour assurer un nettoyage correct et la destruction du récipient afin qu'il ne puisse pas être réutilisé.
Les pesticides sont faits pour tuer; par conséquent, des précautions sont nécessaires pour les manipuler en toute sécurité. Certains des problèmes ont été atténués par les progrès des produits. Dans la plupart des cas, de grandes quantités d'eau constituent le meilleur traitement de premiers secours pour les expositions superficielles de la peau et des yeux. En cas d'ingestion, il est préférable de disposer d'un antidote spécifique. Il est important que l'établissement de santé le plus proche sache ce qui est utilisé et dispose d'un stock de l'antidote approprié. Par exemple, les organophosphates et les carbamates provoquent une inhibition de la cholinestérase. L'atropine, l'antidote spécifique pour le traitement de cette réaction, devrait être disponible partout où ces pesticides sont utilisés.
Pour plus de détails sur les pesticides, voir l'article éponyme dans ce chapitre.
Engrais
L'ammoniac est la base des engrais les plus importants. Les principaux engrais sont l'ammoniac lui-même, le nitrate d'ammonium, l'urée, le sulfate d'ammonium et le phosphate d'ammonium. Il semble y avoir un problème environnemental lié à l'utilisation de l'azote, car les eaux souterraines de nombreuses zones agricoles sont contaminées par des nitrates, ce qui entraîne des problèmes de santé lorsque l'eau est consommée comme eau potable. Des pressions sont exercées sur les agriculteurs pour qu'ils utilisent moins d'engrais et alternent les cultures de légumineuses consommatrices d'azote telles que le soja et l'ivraie. Le nitrate d'ammonium, un oxydant, est explosif s'il est chauffé. Les dangers du nitrate d'ammonium en tant qu'agent de dynamitage ont été démontrés par la destruction d'un bâtiment fédéral américain à Oklahoma City, Oklahoma, en 1995. Il y a un certain mouvement pour ajouter des ingrédients inertes pour rendre le nitrate d'ammonium de qualité engrais résistant à la détonation. Une explosion industrielle entraînant de multiples décès qui s'est produite dans une usine de solutions de nitrate d'ammonium que l'on pensait à l'abri de la détonation parce que le nitrate d'ammonium était manipulé sous forme de solution à 85% en est un autre exemple. Les résultats de l'enquête ont indiqué qu'une condition complexe de température et de contamination a causé l'incident. Ces conditions n'existeraient pas dans le secteur de la vente au détail ou de l'agriculture. L'ammoniac anhydre est un gaz modérément toxique à température ambiante et doit être maintenu sous pression ou réfrigéré pendant le stockage et l'utilisation. C'est un irritant pour la peau, les yeux et les voies respiratoires, il peut causer des brûlures et il est inflammable. Il est appliqué directement sur le sol ou utilisé en solution aqueuse. Il existe un important stockage d'ammoniac anhydre dans de nombreuses zones agricoles. Une condition dangereuse est créée si le stockage n'est pas géré correctement. Cela devrait inclure la surveillance des fuites et les procédures d'urgence en cas de fuite.
Produits de santé animale
Le développement et la commercialisation de la somatotropine bovine (BST) ont suscité la controverse. La BST, un produit de fermentation, augmente la productivité des vaches laitières de 10 à 20 %. De nombreuses personnes s'opposent au produit car il introduit un produit chimique dans la production de lait. Cependant, le lait BST est indiscernable du lait ordinaire puisque la BST est produite naturellement par la vache laitière. Un problème semble être une augmentation des infections du pis de la vache. Des antibiotiques pour ces infections sont disponibles, mais l'utilisation de ces antibiotiques est également controversée. Les avantages importants de la BST sont l'augmentation de la production de lait avec une réduction de la consommation alimentaire et une réduction similaire du fumier de vache, une matière qui est un problème de déchets solides dans de nombreuses régions. Un produit similaire, la somatotropine porcine (PST), est encore en phase de test. Il produit rapidement des porcs plus gros, en utilisant moins d'aliments et donne une viande de porc contenant moins de graisse.
L'utilisation d'antibiotiques dans l'industrie de l'élevage bovin suscite également la controverse. On craint que la consommation de grandes quantités de bœuf n'entraîne des problèmes hormonaux chez l'homme. Il y a eu peu de problèmes confirmés, mais l'inquiétude persiste. Des produits de santé animale ont été développés pour lutter contre les vers chez les animaux. La génération précédente était un produit chimique synthétique, mais les produits de la nouvelle génération sont le résultat de la technologie de la fermentation biologique. Ces produits sont efficaces chez de nombreux types d'animaux à des niveaux d'utilisation très faibles et incluent les animaux domestiques dans leur domaine de protection. Ces produits sont très toxiques pour la vie aquatique, cependant, il faut faire très attention pour éviter la contamination des ruisseaux et des ruisseaux. Ces matériaux se biodégradent, il ne semble donc pas y avoir de problèmes aquatiques à long terme ou résiduels.
Fabrication de produits chimiques agricoles
La fabrication de produits chimiques agricoles implique de nombreux processus et matières premières. Certains produits chimiques agricoles sont des synthèses chimiques discontinues qui impliquent des réactions exothermiques où le contrôle de la température et le dimensionnement des secours d'urgence sont un problème. Les évaluations des dangers sont nécessaires pour s'assurer que tous les dangers sont découverts et traités. Des études de danger et d'opérabilité (HAZOP) sont recommandées pour effectuer des examens. Le dimensionnement des secours doit être effectué à l'aide de la technologie du Design Institute for Emergency Relief Systems (DIERS) et des données des équipements calorimétriques. Habituellement, en raison de la complexité des molécules, la production de produits chimiques agricoles implique de nombreuses étapes. Parfois, il y a des déchets liquides aqueux et organiques considérables. Certaines des matières organiques peuvent être recyclables, mais la plupart des déchets aqueux doivent être traités biologiquement ou incinérés. Les deux méthodes sont difficiles en raison de la présence de sels organiques et inorganiques. Les herbicides de la génération précédente, parce qu'ils impliquaient des nitrations, étaient produits à l'aide de réacteurs continus pour minimiser les quantités de matières nitrées aux températures de réaction. Des réactions d'emballement graves, entraînant des dommages matériels et des blessures, se sont produites lorsque des réacteurs discontinus de composés organiques nitrés ont été soumis à une excursion de température ou à une contamination.
De nombreux pesticides modernes sont des poudres sèches. Si la concentration, la taille des particules, la concentration en oxygène et une source d'inflammation sont présentes en même temps, une explosion de poussière peut se produire. L'utilisation de l'inertage, l'exclusion de l'oxygène et l'utilisation de l'azote ou du dioxyde de carbone minimisent la source d'oxygène et peuvent rendre les processus plus sûrs. Ces poussières peuvent également poser un problème d'hygiène industrielle. La ventilation, tant générale que locale, est une solution à ces problèmes.
Les principaux engrais sont fabriqués en continu plutôt que par le procédé discontinu. L'ammoniac est fabriqué en reformant du méthane à haute température à l'aide d'un catalyseur spécifique. Du dioxyde de carbone et de l'hydrogène se forment également et doivent être séparés de l'ammoniac. Le nitrate d'ammonium est fabriqué à partir d'ammoniac et d'acide nitrique dans un réacteur continu. L'acide nitrique est formé par l'oxydation continue de l'ammoniac sur une surface catalytique. Le phosphate d'ammonium est une réaction de l'ammoniac et de l'acide phosphorique. L'acide phosphorique est fabriqué en faisant réagir de l'acide sulfurique avec des minerais contenant du phosphate. L'acide sulfurique est formé en brûlant du soufre en dioxyde de soufre et en convertissant catalytiquement le dioxyde de soufre en continu en trioxyde de soufre, puis en ajoutant de l'eau pour former l'acide sulfurique. L'urée est une réaction continue à haute pression de dioxyde de carbone et d'ammoniac, le dioxyde de carbone provenant généralement du sous-produit de la réaction continue d'ammoniac.
Beaucoup de ces matières premières sont toxiques et volatiles. La libération des matières premières ou des produits finis, à la suite d'une panne d'équipement ou d'une erreur de l'opérateur, peut exposer les employés et d'autres membres de la communauté. Un plan d'intervention d'urgence détaillé est un outil nécessaire pour minimiser les effets d'un rejet. Ce plan doit être élaboré en déterminant un pire événement crédible au moyen d'évaluations des dangers, puis en prévoyant les conséquences à l'aide de la modélisation de la dispersion. Ce plan devrait inclure une méthode pour aviser les employés et la communauté, un plan d'évacuation, les services d'urgence et un plan de rétablissement.
Le transport des produits chimiques agricoles doit faire l'objet d'une enquête approfondie afin de choisir l'itinéraire le plus sûr, celui qui minimise les expositions en cas d'incident. Un plan d'intervention d'urgence en matière de transport devrait être mis en œuvre pour faire face aux incidents de transport. Ce plan doit inclure un numéro de téléphone d'intervention d'urgence publié, le personnel de l'entreprise pour répondre aux appels et, dans certains cas, une équipe d'intervention d'urgence sur le site de l'accident.
La fermentation est la méthode de production de certains des produits de santé animale. La fermentation n'est généralement pas un processus dangereux, car elle implique la croissance d'une culture à l'aide d'un milieu nutritionnel tel que l'huile de saindoux, le glucose ou l'amidon. Parfois, l'ammoniac anhydre est utilisé pour le contrôle du pH (acidité) ou comme nutriment, de sorte que le processus peut comporter des risques. Des solvants peuvent être utilisés pour extraire les cellules actives, mais les quantités et la méthodologie sont telles que cela peut être fait en toute sécurité. Le recyclage de ces solvants fait souvent partie du processus.