Los herbicidas son productos químicos utilizados para destruir las plantas no deseadas (terrestres o acuáticas) llamadas malas hierbas. Los herbicidas se dividen en dos grandes categorías: inorgánicos (por ejemplo, sulfato de cobre, clorato de sodio y arsenito de sodio) y orgánicos (por ejemplo, compuestos de clorofenoxi, dinitrofenoles, compuestos de bipiridilo, carbamatos y herbicidas de amida). Históricamente, los compuestos inorgánicos fueron los primeros disponibles y los primeros utilizados. Durante un largo período ha habido un esfuerzo continuo para desarrollar compuestos herbicidas que sean más selectivos, que afecten a las malas hierbas, en contraposición a las plantas deseables.
Desarrollos históricos
En la década de 1890 a 1900 se introdujeron los aerosoles para controlar las malas hierbas de hoja ancha en los cultivos de cereales, y los primeros esfuerzos del Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos, utilizando arsenito de sodio, para controlar las plantas acuáticas en los cursos de agua. En 1925 se utilizó por primera vez el clorato de sodio (aplicado directamente al suelo) para eliminar las malas hierbas. La primera importación (de Francia) de nitrocresilato de sodio, como primer herbicida selectivo, fue en 1934. En 1945 se introdujeron los herbicidas orgánicos y la aparición del regulador del crecimiento 2,4-D (ácido 2,5-diclorofenoxiacético), que posteriormente dio lugar al desarrollo del 2,4,5-T (ácido 2,4,5-triclorofenoxiacético). Durante los años 1965 a 1970, las fuerzas militares estadounidenses utilizaron el 2,4,5-T (Silvex) y otros materiales relacionados como defoliantes en Vietnam, sin saber que un subproducto inevitable de la síntesis del 2,4,5-T era una sustancia tóxica, la 2,3,7,8-tetraclorodibenzodioxina (dioxina). Todavía se debate el alcance de los efectos perjudiciales sufridos por los aviadores, soldados y civiles que estuvieron expuestos a este material. La dioxina estaba presente en un nivel de aproximadamente 2 ppm (mg/kg de muestra) en algunas de las muestras de 2,4,5-T (llamado Agente Naranja), pero otras muestras contenían más de 30 ppm del subproducto. Finalmente se descubrió que la dioxina era altamente tóxica para los cobayas (el valor LD 50 era de 1 ppb, o 1 μ g de compuesto/kg de muestra), lo que llevó a etiquetar la dioxina como «el veneno más mortal del mundo», un título impresionante, aunque inexacto (inexacto debido a una sensibilidad única de los cobayas y porque se sabe que algunas toxinas naturales son más potentes).
La experiencia del gobierno federal estadounidense con el 2,4,5-T demuestra un principio importante: Uno debe preocuparse no sólo por la seguridad de los componentes activos de los productos comerciales, sino también por la seguridad de los subproductos que pueden estar presentes en esos productos o que pueden formarse durante la degradación natural. El cumplimiento de este principio es un reto importante y costoso para los que desarrollan herbicidas, y la preocupación por la seguridad es en parte responsable del (en la actualidad) decreciente número de herbicidas que están disponibles para tratar las malas hierbas acuáticas.
Se cree que los primeros jacintos de agua se introdujeron en Estados Unidos durante una exposición hortícola de 1884 en Nueva Orleans, en
el transcurso del cual estas plantas, importadas de Argentina, fueron regaladas como recuerdo. Se sospecha que fueron arrojadas accidentalmente al río St. Johns en Florida y que, poco después, se multiplicaron. La planta crece (en condiciones óptimas) a razón de 1,8 plantas hijas por planta madre a la semana, y su rápido crecimiento generó densas alfombras que afectaron a la navegación de los barcos en este río y en otros. En 1898, el Cuerpo del Ejército de los Estados Unidos recibió la responsabilidad de mantener la navegabilidad de los ríos, y el control de las plantas acuáticas se convirtió también en su responsabilidad, una responsabilidad que ha persistido hasta el día de hoy.
Toxicidad de los herbicidas
Debido a que las plantas y los mamíferos difieren en organización y fisiología, cabría esperar que los herbicidas constituyeran sólo un ligero peligro químico para los mamíferos. Mientras que algunos herbicidas tienen una toxicidad muy baja en los mamíferos, otros tienen una toxicidad considerable. Para evaluar la toxicidad se utiliza una serie de especies de prueba, cuya sensibilidad se clasifica en valores de LD 50 agudos (a corto plazo).
La DL 50 se refiere a la cantidad (DL o dosis letal) que provocará la muerte del 50 por ciento de las especies de prueba. Suele expresarse como el peso del herbicida por kilogramo de peso corporal. Cuanto menor sea el valor de la DL, mayor será la toxicidad.
Los compuestos clorofenoxiacéticos ácido 2,4-diclorofenoxiacético (2,4-D) y ácido 2,4,5-triclorofenoxiacético (2,4,5-T) pueden ser los herbicidas más conocidos. Se han utilizado en la agricultura (para erradicar las malas hierbas de hoja ancha) y para controlar las plantas leñosas en cunetas y carreteras. Actúan como hormonas de crecimiento en muchas plantas, y pueden evocar el crecimiento activo de las plantas en zonas en las que se produce un crecimiento anormal, retorcido o reducido. Dosis masivas
| CARACTERÍSTICAS DE LOS HERBICIDAS REPRESENTATIVOS | Herbicida (tipo) | Control/Propósito | Toxicidad aguda LD 50 mg/kg |
| FUENTE: Weed Science Society of America (1994). Herbicide Handbook , 7ª edición. Lawrence, KS: Allen Press. | ||
| 2,4-D (ácido 2,4-diclorofenoxiacético) | Herbicida sistemático | 300-1.000: ratas, cobayas, conejos |
| Acetocloro | Control de la mayoría de las hierbas anuales, algunas malezas de hoja ancha. Los cultivos tolerantes incluyen el maíz, la soja, los cacahuetes y la caña de azúcar. | 2,953: rata aguda por vía oral |
| Amitrol (triazina) | Malezas de hoja ancha y hierbas en zonas no cultivadas, generalmente de baja toxicidad. | >5.000: ratas macho |
| Ácido arsénico (inorgánico) | Desecación del algodón que se va a deshojar | 48: rata joven 100: ratas mayores |
| Atrazina | Herbicida selectivo ampliamente utilizado para las malas hierbas de hoja ancha y de hierba. | Sin efectos nocivos en ratas, perros con dieta de 25 ppm |
| Dinosep (dinitrofenol) | Control de plántulas, no de malas hierbas perennes establecidas excepto con tratamientos repetidos. Aplicable a variedad de cultivos, excepto crucíferas. | 58: ratas |
| Diquat (dipiridilo) | Herbicida acuático general; eliminador o desecante antes de la cosecha. | 230: ratas |
| Diurón (carbamato) | Dosis bajas: maleza de hoja ancha y hierba en algodón, caña de azúcar, etc. herbicida general a tasas más altas | 3.400: oral ratas |
| Glifosato | Herbicida de amplio espectro Utilizado en cultivos, no cultivos, control de malas hierbas | (Dérmica aguda de conejo, >5,000 mg/kg) |
| Metolacloro | Herbicida selectivo utilizado para el control de hierbas anuales, coquillo amarillo, algunas malezas de hoja ancha en maíz, algodón, cacahuetes y otros cultivos | 2.780 rata aguda por vía oral |
| Paraquat (dipiridilo) | Control de las malas hierbas durante el establecimiento de los cultivos de semillas de hierba | 138: ratas macho |
| Propanil (amida aromática) | Hierbas y malezas de hoja ancha en ciertos cultivos de trigo (norte) y arroz (sur) | 1.870: ratas |
de 2,4-D o 2,4,5-T causan fibrilación ventricular en mamíferos. Las dosis más bajas causan dermatitis de contacto y cloracné (un tipo de dermatitis grave) en los trabajadores que tienen contacto con el 2,4,5-T (que, como se ha señalado, puede estar mezclado con la 2,3,7,8-tetraclorodibenzodioxina, o dioxina).
Los dinitrofenoles (como sales alcalinas o sales de aminas alifáticas) se han utilizado durante mucho tiempo en el control de las malas hierbas. La exposición humana a estos compuestos ha provocado náuseas, molestias gástricas, respiración acelerada, taquicardia (latidos rápidos del corazón), cianosis y, finalmente, coma. La muerte o la recuperación se produce en 24 horas.
El paraquat y el dicuat son los ejemplos más conocidos de compuestos de bipiridilo. Estos compuestos parecen actuar a través de un mecanismo de radicales libres, compitiendo por las plantas y privándolas de un agente reductor esencial. Estos compuestos son peligrosos para los seres humanos. En la década de 1960 se produjeron unas 200 muertes por envenenamiento accidental o intento de suicidio. Las víctimas mortales mostraron daños en los pulmones, el hígado y los riñones. El paraquat tiende a concentrarse en el riñón, y la acumulación de cantidades tóxicas en el pulmón es secundaria al daño renal.
El propanil pertenece a un grupo de herbicidas de amida (fabricados a partir de anilina tratada con ácidos orgánicos), y se utiliza ampliamente para controlar las malas hierbas en los cultivos de arroz. El propio arroz contiene una enzima que hidroliza el propanil en 3,4-dicloroanilina y ácido propiónico, por lo que es resistente al herbicida. Las malas hierbas, que carecen de esta enzima, se ven afectadas negativamente por él. (Las células del hígado de los mamíferos también tienen una enzima que provoca esta hidrólisis)
Los efectos de los contaminantes traza en los herbicidas son una gran preocupación. Por ejemplo, el uso de Silvex fue cancelado por la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos en 1979 porque el herbicida contenía dioxina, un tóxico. Sin embargo, el Cuerpo de Ingenieros del Ejército argumentó en contra de la cancelación, señalando los beneficios generales de la navegación en las vías fluviales de Estados Unidos. Se consideró que la suma total de los beneficios del control de las malas hierbas a base de Silvex correspondía a unos 40 millones de dólares, y que la relación beneficio-coste era de aproximadamente 11 a 1. En contrapartida, hay que tener en cuenta los costes desconocidos de una sustancia tóxica (la dioxina), cuyos efectos adversos aún se están evaluando.
El mercado mundial de la protección de cultivos en el año 2000 se estimó en 31.000 millones de dólares, y probablemente no crecerá de forma significativa en un futuro próximo. Los herbicidas se venden como formulaciones especiales, y su uso en Estados Unidos sólo se produce después de extensas pruebas y de la aprobación gubernamental. Aunque se están desarrollando nuevos productos químicos, el tamaño relativamente estático del mercado de herbicidas ha provocado una reducción del número de empresas agroquímicas (mediante fusiones y adquisiciones). El número de nuevos herbicidas que estarán disponibles en el futuro será probablemente bajo.