Nutrientes y Fertilizantes

IV. MOMENTOS HISTÓRICOS DE LA TECNOLOGÍA EN LA AGRICULTURA Y LA
INDUSTRIA DE ALIMENTOS
IV.1. Nutrientes de suelo y los fertilizantes
Fijación de nitrógeno
L fijación
La
fij ió de
d nitrógeno
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es un proceso natural
t l y esencial
i l donde
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l
microorganismos convierten el nitrógeno, que es poco reactivo, en
compuestos de nitrógeno inorgánico, que a su vez entra de primera
instancia a la cadena alimentaria como compuestos de nitrógeno
orgánico tales como las proteínas en plantas. La mayoría de los suelos
disponibles para cultivos son deficientes en nitratos. Por esta razón,
muchos procesos comerciales se han desarrollado para producir
productos químicos nitrogenados o fertilizantes; como el muy bien
conocido proceso de Haber-Bosch. La obtención de un suelo
químicamente balanceado surgió en el 1956 con el desarrollo del
método Kjeldahl, que analiza automáticamente la cantidad de nitrógeno
existente en compuestos orgánicos.
El ciclo del nitrógeno
Nódulos en raíces
Fritz Haber
El proceso de Haber-Bosh
A finales del siglo diecinueve, la escasez de alimentos y el aumento en la
población levantó preocupaciones serias en el mundo. El contenido de
nitrógeno en el suelo agrícola había sido utilizado a su capacidad máxima y el
apoyo industrial para la producción de fertilizantes permanecía sin resolver.
resolver
Algunos científicos hicieron predicciones de una hambruna mundial si esto
continuaba. Surgió entonces una necesidad urgente para la producción de
compuestos nitrogenados a partir del aire. La respuesta vino en el 1908 en
Alemania, cuando Fritz Haber descubrió los principios de la síntesis de
amoniaco, utilizando todos los recursos físicos y químicos disponibles a su
alcance. La síntesis requiere un catalizador de hierro a altas presiones y
temperaturas. El químico Carl Bosch, de la industria BASF (Badische Anilin- &
Soda-Fabrik) comercializó el proceso estableciendo la primera y mas moderna
producción industrial en el 1913.
1913 Este proceso industrial promovió un aumento
en la producción agrícola y el crecimiento poblacional durante el siglo 20.
Avances en los fertilizantes químicos
A principios del 1913, se produjeron fertilizantes sintéticos
comercialmente, los cuales mejoraron dramáticamente la producción y el
rendimiento agrícola. Desde entonces, se ha hecho innovaciones en la
producción básica de fertilizantes químicos, incluyendo el mercadeo de
los fertilizantes granulados en el 1930 y la introducción de fertilizantes de
suspensión en el 1965 para el mercado americano.
americano Para los años 70,
70 el
fertilizante granulado fue refinado para que fuese adecuado para uso
casero.
La innovación mas reciente de fertilizantes comerciales incluye la
encapsulación por tiempo de fertilizantes, lo que evita la sobre
fertilización indeseable para el ambiente.
Revolución verde y plantas híbridas
Desde el 1870,
1870 se han creado de forma selectiva
selecti a plantas hibridas que
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promueven el aumento en la producción y la calidad de los alimentos. La
Química Orgánica identifica las cualidades deseables de una planta y
desarrolla híbridos que promueven una mayor absorción del nitrógeno
de los fertilizantes químicos.
Estos avances dieron lugar a la ‘Revolución Verde’, que comenzó
cuando Méjico se convirtió en autosuficiente en la producción de trigo en
el 1943. Para el 1964, la mayor parte de la población de Asia estaba
siendo alimentada con plantas hibridas y usaban nutrientes químicos
para ell suelo.
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americanos
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utilizando estas nuevas plantas hibridas, tales como los maizales y
papas que segregan pesticidas en sus hojas y tallos.
IV. MOMENTOS HISTÓRICOS DE LA TECNOLOGÍA EN LA AGRICULTURA Y LA
INDUSTRIA DE ALIMENTOS
IV.2. Protección agrícola y manejo de plagas
El método de Bordeaux y los fungicidas
En el 1882, el botánico francés, Pierre M. A. Millardet empleó
una solución acuosa de sulfato cúprico y cal hidratada, conocida
como la mezcla de Burdeos o caldo bordelés (Bordeaux
mixture), para combatir efectivamente el hongo encontrado en
los viñedos de Francia. En la actualidad se usa esta mezcla
para controlar el crecimiento de hongo que atacan la cosecha.
Éste se convirtió en el primer fungicida usado en gran escala
que revolucionó la protección química de las cosecha. Las
innovaciones químicas en la agricultura continuaron con la
introducción de los fungicidas de ditiocarbamato en el 1934 y los
fungidas de strobilurina para el 1996.
DDT para el combate
de la malaria
Cascarón de
huevo debilitado
por el DDT
DDT y los pesticidas
Los pesticidas protegen las plantaciones de daños causados
por los hongos, insectos además de la competencia de plantas
indeseables en el terreno. En el 1939, Paul Mueller desarrolló el
insecticida de bajo costo DDT (dicloro-difenil-triclorethano) para
controlar los escarabajos y otros insectos en las papas
(patatas). El DDT y otros pesticidas similares controlaron las
plagas y las enfermedades contra las plantas por
aproximadamente veinte años. Cerca de los años 60, la
preocupación del público sobre los daños al ambiente y la
acumulación de DDT en los seres humanos, combinado con el
aumento en la resistencia de los insectos al DDT condujo a la
evolución de nuevos pesticidas y al descenso del DDT. Los
pesticidas usados en la actualidad proveen mayor economía
para los
l
agricultores,
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seguridad
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l
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trabajadores
y son
mejores al ambiente.
Protección de ganado
El tratamiento de las enfermedades de los animales, con vacunas
o medicamentos ha aumentado la calidad y cantidad de
alimentos disponibles para el hombre. En 1881, Louis Pasteur
perfeccionó exitosamente una vacuna para el ántrax del ganado.
En el 1981, se introdujo el anti-parasítico Ivermectin para combatir
los parásitos que afectan la salud del animal.
animal Investigaciones
recientes intentan prevenir la encefalopatía espongiforme bovina
(EEB), la ‘enfermedad de las vacas locas’, que se cree que es
causada por proteínas priónicas encontrado en el alimento de los
animales que pueden tener agentes infecciosos.
Louis Pasteur
Cosechadora
combinadaModerna
Tractor de arrastre
de Holt
Maquinaria para granjas
Durante el último siglo, ha existido la necesidad de usar
aplicaciones tecnológicas eficientes para la agricultura
(fertilizantes y pesticidas), los sistemas de riego, la química en
la agricultura y las maquinarias para los terrenos agrícolas.
Éstos han aumentado dramáticamente la eficiencia y
productividad de las granjas.
El tractor diesel fue desarrollado por el inventor americano
Benjamin Holt, en el 1904. Los tractores de hoy día, los
cultivadores los sistemas de riego,
cultivadores,
riego la aplicación tecnológica y el
programado y sofisticado sistema de posicionamiento global
“GPS” son todos posibles gracias a las innovaciones químicas
además de los combustible, materiales (aleación de metales y
plásticos avanzados), la tecnología de gomas y la electrónica
computacional.
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INDUSTRIA DE ALIMENTOS
IV.3. Procesamiento, manejo y seguridad de alimentos
La sacarina y otros edulcorantes
Los edulcorantes artificiales fueron creados para ayudar a los pacientes
diabéticos y a los que están a dieta en el control del consumo de azúcar
y la perdida de peso respectivamente. En el 1901, John F. Quenny
manufacturó el edulcorante artificial sacarina. En 1967, se comenzó a
manufacturar el almíbar de maíz alto en fructosa como aditivo para
aumentar el sabor dulce de los alimentos de un 14% a un 42%, y desde
entonces se esta utilizando para endulzar las bebidas carbonatadas. El
aspartame
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se vendió
dió por primera
i
vez en Estados
E t d Unidos
U id en ell 1985;
1985
éste edulcorante de baja caloría, se mercadeó con el nombre de
NutraSweet, sin embargo, fue originalmente desarrollado en el 1955
como una droga anti-úlcera.
Aditivos vitaminados
El conocimiento de la bioquímica de los alimentos a revolucionado la
nutrición proveyendo la cura para enfermedades causada por la
deficiencias de vitaminas en la dieta y por la mala nutrición.
La química ha propiciado grandes adelantos en este campo
campo, por ejemplo
el descubrimiento de la primera vitamina, la vitamina A (betacaroteno).
La vitamina A se encuentra en la mantequilla y la yema del huevo, y es el
nutriente esencial para la visión y la protección del epitelio. Su estructura
química se determinó en el 1931 y fue sintetizado por primera vez en el
1947.
El bioquímico húngaro, Albert Szent-Györgyi fue el primero en aislar el
ácido hexaurónico (ácido ascórbico) de las glándulas adrenales en el
1928, conocido en la actualidad como la vitamina C.
En el 2001
2001, aparece por primera vez en Asia
Asia, el arroz modificado
genéticamente ‘golden rice’, rico en-vitamina A, para combatir la ceguera
y otras enfermedades causadas por la deficiencia de vitamina A.
Preservativos y adelantos de la manufactura
Los orígenes de la química de los alimentos se remontan al siglo
diecinueve, cuando el alemán, Justus Liebig, prepara por primera vez
extractos de carnes. Los adelantos en las técnicas de preservación y de
manufactura dieron lugar a la creación de los alimentos procesados.
S ú lla química
Según
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prácticas
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industriales, se han desarrollado múltiples alimentos procesados. Las
nuevas tecnologías han promovido extender la vida útil de los alimentos,
por procesos tales como los procesos de congelación de alimentos en
seco (liofilización) (1906), congelación intenso (1920), alimentos
precocidos (1939), y preparando concentrados de líquidos (1946).
Una etiqueta del extracto de
carne de Liebig
Seguridad y pruebas para alimentos
Cualquier producto agrícola tanto crudo como cocido puede
contaminarse afectando adversamente la salud humana. La
contaminación puede ocurrir durante la preparación, al cocinar, al
servir o al almacenar el alimento. Los adelantos químicos que han
ayudado a promover la seguridad en los alimentos incluye métodos
rápidos para detección de contaminación de los alimentos por
microorganismos y el control de epidemias causadas por la
contaminación de alimentos. Las enfermedades causadas por
patógenos mas comunes causantes de enfermedades transmitidas por
alimentos han disminuido un 20% , en Estados Unidos entre los años
1997 al 1999.
IV. MOMENTOS HISTÓRICOS DE LA TECNOLOGÍA EN LA AGRICULTURA Y LA
INDUSTRIA DE ALIMENTOS
IV.4. Almacenaje de alimentos
Almacenaje de alimentos
La tecnología para el almacenaje de alimentos utilizando plásticos,
metales, vidrio, y cerámica contribuye a la preservación del alimento
durante su venta, distribución y preparación. En los años 1930, Ralph
Wiley inventó el polímero saran, luego en el 1953 este polímero se
introdujo en el hogar como la envoltura de Saran (Saran Wrap), un
producto excelente contra el oxígeno, la humedad, los olores y las
sustancias químicas causadas por la humedad y temperatura extrema.
extrema
La envoltura del Sarán es un copolímero de cloruro de vinilidino y
cloruro de vinilo. Otras innovaciones incluye la utilización de latas de
aluminio para almacenar comestibles y bebidas en los años 1960, y el
PET (polietileno de tereftalato), utilizado como envase reciclable para
sustituir el vidrio o el aluminio (1970s).
Envase de enfriamiento
(1890) y la nevera moderna
Refrigerantes y los clorofluorocarbonos
Desde que se introdujo en los hogares en el 1918, la
refrigeración, ha contribuido a la preservación de los
alimentos al proveer la oportunidad de transportar y
almacenar alimentos de una forma segura. A principios
de los años 1920, las neveras o los refrigeradores se
convirtieron en algo poco popular al descubrirse que el
dióxido de azufre, utilizado como refrigerante, era
tóxico. Se encontró otro refrigerante conocido como el
Freón 12, clorofluorocarbono (también conocido como
CFC, CCl2F2) por Thomas Midgley y Charles Kettering,
en el 1931. Las neveras entonces se convirtieron
rápidamente en un elemento esencial en los hogares,
los restaurantes y los supermercados. En la
actualidad, el uso del Freón esta siendo descontinuado
por sus efectos destructivos en la capa de ozono.
El horno de microondas
En el siglo 20, los enseres del hogar han simplificado grandemente el trabajo
en la preparación de los alimentos. Una de esas innovaciones en enseres
eléctricos promovido por los avances de la química es el horno de microondas.
En 1945, Percy L. Spencer estaba trabajando con un radar de transmisión en
los laboratorios de Raytheon, cuando se dio cuenta que un dulce que se
encontraba en su bolsillo estaba derretido. Fascinado por este acontecimiento,
replicó la experiencia con palomitas de maíz, de ahí nace la tecnología del
horno de microondas que entró en servicio una década después en las cocinas
hogareñas. Los transmisores de microondas del tipo de la Segunda Guerra
Mundial, llamados magnetrones, siguen siendo el dispositivo original de este
utensilio eléctrico.
Molécula de ácido
hipocloroso
Agua potable
Los avances de la química han asegurado que los abastos de
agua son seguros, libre de bacterias, virus y otros
contaminantes dañinos. Las innovaciones usadas para lograr
esto incluyen el uso de carbón activado para remover el mal
olor y sabor, y otras sustancias para suavizar el agua y remover
metales pesado; además de la tecnología moderna para su
tratamiento, abastecimiento y distribución. La desinfección con
cloro en los sistemas de tratamiento de aguas estaba en uso
desde 1910. La solución de cloro para uso casero se introdujo
en el 1913. Los desinfectantes a base de cloro continúan como
excelente método de protección contra enfermedades
adquiridas por el mal manejo y procesamiento de los alimentos
en la cocina.