I prodotti chimici per l'agricoltura sono solitamente definiti come pesticidi, fertilizzanti e prodotti per la salute. Lo definisce la US Environmental Protection Agency (EPA). come qualsiasi materiale fabbricato o formulato per uccidere un parassita. Ciò significa che erbicidi, fungicidi, insetticidi e acaricidi sono pesticidi. fertilizzanti sono sostanze chimiche nutrienti che migliorano la crescita della pianta. Gli elementi importanti nei fertilizzanti sono azoto, fosforo e potassio. L'azoto è solitamente sotto forma di ammoniaca, nitrato di ammonio, solfato di ammonio, fosfato di ammonio o soluzioni di questi materiali. Altre sostanze chimiche contenenti azoto vengono utilizzate per alcune particolari esigenze nutritive. Il fosfato di ammonio è la normale fonte di fosforo. Il potassio (ossido di potassio) è il nutriente di potassio. Prodotti per la salute degli animali sono sostanze chimiche utilizzate per promuovere la salute o la crescita di un animale. Ciò include i prodotti che vengono utilizzati localmente inzuppando o versando, per via orale come compresse o gel e iniettabili.
Pesticidi
Lo sviluppo più significativo nell'industria manifatturiera dei pesticidi è stata l'introduzione di pesticidi rispettosi dell'ambiente. La famiglia di erbicidi imidazolinonici è stata un vantaggio per la soia e altre colture da campo, poiché gli erbicidi sono molto più efficaci libbra per libbra; sono meno tossici per l'uomo, gli animali e i pesci; hanno minore persistenza nel suolo; e sono formulati utilizzando acqua invece di solventi infiammabili, rispetto ai nitroaromatici di vecchia generazione. In concomitanza con queste innovazioni c'è lo sviluppo di semi resistenti agli imidazolinoni che possono essere protetti dalla crescita delle erbe infestanti. Il mais è all'avanguardia in questa zona ed è stato coltivato con successo, protetto dagli imidazolinoni. Ciò rende anche il carry-over di anno in anno dell'erbicida un problema insignificante, poiché in molte aree la soia e il mais sono soggetti a rotazione.
Uno sviluppo più recente è la produzione dei piretroidi sintetici, che sono pesticidi ad ampio raggio. Questi prodotti sono efficaci pesticidi e sono meno tossici per gli animali e per l'uomo rispetto ai vecchi organofosfati e carbammati. Sono attivati dal sistema biologico dell'insetto e quindi non rappresentano un pericolo per i vertebrati. Sono anche meno persistenti nell'ambiente, in quanto biodegradabili.
Ci sono stati anche sviluppi nell'uso dei pesticidi e degli erbicidi di vecchia generazione. Sono state sviluppate formulazioni di erbicidi che utilizzano la tecnologia della dispersione acquosa che elimina l'uso di solventi volatili. Ciò non solo riduce la quantità di sostanze chimiche organiche volatili che vanno nell'atmosfera, ma rende anche la manipolazione, lo stoccaggio, la formulazione e il trasporto molto più sicuri. Nell'area dei pesticidi, è stato sviluppato un metodo superiore di gestione dei pesticidi tossici che utilizza il trasferimento in contenitori chiusi del materiale dalla confezione allo spargitore, chiamato "Lock-N-Load". Questo riduce le possibilità di esposizione a questi materiali tossici. Gli organofosfati vengono ancora utilizzati con successo per aiutare a sradicare problemi di salute come la malaria e la cecità fluviale. Alcuni degli organofosfati meno tossici sono efficaci nel trattamento degli animali per insetti, vermi e acari mediante applicazione diretta sulla pelle utilizzando formulazioni pour-on o aerosol.
L'industria dei pesticidi è regolamentata da molti paesi e l'etichettatura, l'applicazione alle piante e al suolo, la formazione sull'uso dei pesticidi e il trasporto sono controllati. Molti pesticidi possono essere diffusi solo da applicatori autorizzati. Le precauzioni durante l'applicazione dei pesticidi sono discusse altrove in questo Enciclopedia. I veicoli per il trasporto alla rinfusa possono essere gestiti solo da autisti qualificati. I produttori di pesticidi hanno l'obbligo legale di fornire metodi di manipolazione e applicazione sicuri. Ciò si ottiene solitamente fornendo etichette complete, formazione e schede di dati sulla sicurezza dei materiali (MSDS) (vedere il capitolo Uso, stoccaggio e trasporto di prodotti chimici).
Un altro problema è lo smaltimento dei contenitori vuoti. Non è consigliabile, e in molti luoghi è illegale, riutilizzare i contenitori di pesticidi. Sono stati fatti molti progressi per mitigare questo problema. I contenitori di plastica sono stati raccolti dai distributori e trasformati in tubi di plastica. Sono stati utilizzati contenitori sfusi e ricaricabili. Con l'avvento delle polveri bagnabili e delle dispersioni acquose, il triplo risciacquo del contenitore nel serbatoio delle soluzioni offre all'applicatore un metodo per decontaminare il contenitore prima dello smaltimento in discarica o del riciclaggio. Vengono utilizzate lance manuali con ugelli spruzzatori che possono perforare il contenitore per garantire una corretta pulizia e la distruzione del contenitore in modo che non possa essere riutilizzato.
I pesticidi sono fatti per uccidere; pertanto, è necessaria cura per maneggiarli in sicurezza. Alcuni dei problemi sono stati attenuati dai progressi del prodotto. Nella maggior parte dei casi, abbondanti quantità di acqua sono il miglior trattamento di primo soccorso per esposizioni superficiali di pelle e occhi. Per l'ingestione è bene avere a disposizione un antidoto specifico. È importante che la struttura sanitaria più vicina sappia cosa viene utilizzato e abbia a portata di mano una scorta dell'antidoto appropriato. Ad esempio, gli organofosfati e i carbammati causano l'inibizione della colinesterasi. L'atropina, l'antidoto specifico per il trattamento di questa reazione, dovrebbe essere disponibile ovunque si utilizzino questi pesticidi.
Per ulteriori discussioni sui pesticidi, vedere l'articolo omonimo in questo capitolo.
fertilizzanti
L'ammoniaca è la base dei fertilizzanti più importanti. I principali fertilizzanti sono l'ammoniaca stessa, il nitrato di ammonio, l'urea, il solfato di ammonio e il fosfato di ammonio. Sembra esserci un problema ambientale associato all'uso dell'azoto, poiché l'acqua sotterranea in molte aree agricole è contaminata da nitrati, che causano problemi di salute quando l'acqua viene consumata come acqua potabile. Ci sono pressioni affinché gli agricoltori utilizzino meno fertilizzanti e ruotino le colture di leguminose che utilizzano azoto come i semi di soia e la segale. Il nitrato di ammonio, un ossidante, è esplosivo se riscaldato. I pericoli del nitrato di ammonio come agente esplosivo sono stati dimostrati dalla distruzione di un edificio federale degli Stati Uniti a Oklahoma City, Oklahoma, nel 1995. C'è qualche movimento per aggiungere ingredienti inerti per rendere resistente alla detonazione il nitrato di ammonio di grado fertilizzante. Un altro esempio è un'esplosione industriale che ha provocato più vittime in un impianto di soluzioni di nitrato di ammonio che si pensava fosse al sicuro dalla detonazione perché il nitrato di ammonio è stato trattato come una soluzione all'85%. I risultati dell'indagine hanno indicato che una complessa condizione di temperatura e contaminazione ha causato l'incidente. Queste condizioni non esisterebbero nel settore della vendita al dettaglio o dell'agricoltura. L'ammoniaca anidra è un gas moderatamente tossico a temperatura ambiente e deve essere tenuta sotto pressione o refrigerata durante la conservazione e l'uso. È irritante per la pelle, gli occhi e le vie respiratorie, può causare ustioni ed è infiammabile. Viene applicato direttamente al terreno o utilizzato come soluzione acquosa. C'è un notevole stoccaggio di ammoniaca anidra in molte aree agricole. Si crea una condizione di pericolo se lo stoccaggio non è gestito correttamente. Ciò dovrebbe includere il monitoraggio delle perdite e le procedure di emergenza per le perdite.
Prodotti per la salute degli animali
Lo sviluppo e la commercializzazione della somatotropina bovina (BST) ha causato polemiche. La BST, un prodotto di fermentazione, aumenta la produttività delle vacche da latte dal 10 al 20%. Molte persone sono contrarie al prodotto perché introduce una sostanza chimica nella produzione del latte. Tuttavia, il latte BST è indistinguibile dal latte normale poiché la BST è prodotta naturalmente dalla vacca da latte. Un problema sembra essere un aumento delle infezioni della mammella della mucca. Sono disponibili antibiotici per queste infezioni, ma anche l'uso di questi antibiotici è controverso. I vantaggi importanti della BST sono l'aumento della produzione di latte con una riduzione del consumo di cibo e un'analoga riduzione del letame di vacca, un materiale che rappresenta un problema di rifiuti solidi in molte aree. Un prodotto simile, la somatotropina suina (PST), è ancora in fase di test. Produce rapidamente maiali più grandi, utilizzando meno mangime e produce carne di maiale contenente meno grassi.
Anche l'uso di antibiotici nell'industria dell'allevamento di bovini sta provocando polemiche. Si teme che il consumo di grandi quantità di carne bovina provochi problemi ormonali negli esseri umani. Ci sono stati pochi problemi confermati, ma la preoccupazione persiste. Sono stati sviluppati prodotti per la salute degli animali che controllano i vermi negli animali. La generazione precedente era un prodotto chimico di sintesi, ma i prodotti di nuova generazione sono il risultato della tecnologia della fermentazione biologica. Questi prodotti sono efficaci in molti tipi di animali a livelli di utilizzo molto bassi e includono gli animali domestici nella loro arena di protezione. Questi prodotti sono molto tossici per la vita acquatica, tuttavia, è necessario prestare molta attenzione per evitare la contaminazione di ruscelli e corsi d'acqua. Questi materiali si biodegradano, quindi non sembrano esserci problemi acquatici residui oa lungo termine.
Fabbricazione di prodotti chimici per l'agricoltura
La produzione di prodotti chimici per l'agricoltura comporta molti processi e materie prime. Alcuni prodotti chimici per l'agricoltura sono sintesi chimiche in batch che comportano reazioni esotermiche in cui il controllo della temperatura e il dimensionamento dei soccorsi di emergenza sono un problema. Le valutazioni dei pericoli sono necessarie per assicurare che tutti i pericoli siano scoperti e affrontati. Gli studi sui pericoli e sull'operabilità (HAZOP) sono raccomandati per condurre revisioni. Il dimensionamento dei soccorsi deve essere condotto utilizzando la tecnologia DIERS (Design Institute for Emergency Relief Systems) e i dati delle apparecchiature calorimetriche. Di solito, a causa della complessità delle molecole, la produzione di prodotti chimici per l'agricoltura comporta molti passaggi. A volte ci sono considerevoli rifiuti liquidi acquosi e organici. Alcuni dei prodotti organici possono essere riciclabili, ma la maggior parte dei rifiuti acquosi deve essere trattata biologicamente o incenerita. Entrambi i metodi sono difficili a causa della presenza di sali organici e inorganici. Gli erbicidi della generazione precedente, poiché comportavano nitrazioni, venivano prodotti utilizzando reattori continui per minimizzare le quantità dei materiali nitrati alle temperature di reazione. Quando i reattori batch di sostanze organiche nitrate sono stati sottoposti a un'escursione termica oa contaminazione, si sono verificate gravi reazioni fuori controllo, con conseguenti danni materiali e lesioni.
Molti prodotti antiparassitari moderni sono polveri secche. Se la concentrazione, la dimensione delle particelle, la concentrazione di ossigeno e una fonte di ignizione sono presenti contemporaneamente, può verificarsi un'esplosione di polvere. L'uso dell'inertizzazione, l'esclusione dell'ossigeno e l'utilizzo di azoto o anidride carbonica riducono al minimo la fonte di ossigeno e possono rendere i processi più sicuri. Queste polveri possono anche essere un problema di igiene industriale. La ventilazione, sia generale che locale, è una soluzione a questi problemi.
I principali fertilizzanti vengono prodotti in modo continuo piuttosto che mediante il processo batch. L'ammoniaca viene prodotta riformando il metano ad alte temperature utilizzando un catalizzatore specifico. Si formano anche anidride carbonica e idrogeno che devono essere separati dall'ammoniaca. Il nitrato di ammonio è prodotto da ammoniaca e acido nitrico in un reattore continuo. L'acido nitrico è formato dalla continua ossidazione dell'ammoniaca su una superficie catalitica. Il fosfato di ammonio è una reazione di ammoniaca e acido fosforico. L'acido fosforico viene prodotto facendo reagire acido solforico con minerali contenenti fosfato. L'acido solforico si forma bruciando zolfo in anidride solforosa e convertendo cataliticamente l'anidride solforosa in continuo in triossido di zolfo, quindi aggiungendo acqua per formare l'acido solforico. L'urea è una reazione continua ad alta pressione di anidride carbonica e ammoniaca, l'anidride carbonica solitamente proveniente dal sottoprodotto della reazione continua dell'ammoniaca.
Molte di queste materie prime sono tossiche e volatili. Il rilascio delle materie prime o dei prodotti finiti, a causa di un guasto dell'apparecchiatura o di un errore dell'operatore, può esporre i dipendenti e altri membri della comunità. Un dettagliato piano di risposta alle emergenze è uno strumento necessario per ridurre al minimo gli effetti di un rilascio. Questo piano dovrebbe essere sviluppato determinando un evento credibile nel caso peggiore attraverso valutazioni dei pericoli e quindi prevedendo le conseguenze utilizzando la modellazione della dispersione. Questo piano dovrebbe includere un metodo per informare i dipendenti e la comunità, un piano di evacuazione, servizi di emergenza e un piano di recupero.
Il trasporto di prodotti chimici per l'agricoltura dovrebbe essere studiato a fondo per scegliere il percorso più sicuro, quello che riduce al minimo le esposizioni in caso di incidente. Dovrebbe essere implementato un piano di risposta alle emergenze di trasporto per affrontare gli incidenti di trasporto. Questo piano dovrebbe includere un numero di telefono di risposta alle emergenze pubblicato, il personale dell'azienda per rispondere alle chiamate e, in alcuni casi, un team di risposta alle emergenze sul luogo dell'incidente.
La fermentazione è il metodo di produzione di alcuni dei prodotti per la salute degli animali. La fermentazione di solito non è un processo pericoloso, poiché comporta la coltivazione di una coltura utilizzando un mezzo nutritivo come olio di strutto, glucosio o amido. A volte l'ammoniaca anidra viene utilizzata per il controllo del pH (acidità) o come nutriente, quindi il processo può comportare rischi. I solventi possono essere utilizzati per estrarre le cellule attive, ma le quantità e la metodologia sono tali da poter essere eseguite in sicurezza. Il riciclaggio di questi solventi è spesso parte del processo.