Phosphate

Que sont les phosphates et quelles sont leurs propriétés ?

Lorsqu’on parle de phosphates, on parle le plus souvent d’orthophosphates , c’est-à-dire de dérivés de l’acide phosphorique (V) _de formule chimique _H₃PO₄ . Trois atomes d’hydrogène peuvent être remplacés par des cations métalliques ou des ions ammonium (formation de sels) ou par des groupes organiques (formation d’esters). L’acide phosphorique peut être déshydraté, ce qui produit :

• Acide pyrophosphorique H4P2O7 (ses dérivés sont des pyrophosphates) ;
• Acides métaphosphoriques (HPO3)ₙ, qui forment des acides polymères cycliques ou linéaires (métaphosphates ou polyphosphates) ;

• Acides polyphosphoriques Hₙ+2PₙO3ₙ+1 (polyphosphates).

Il convient toutefois de préciser que le phosphore forme également _d’ autres acides dont le degré d’oxydation diffère : l’acide trioxophosphorique (III) _H₃PO₃ (phosphonique) et l’acide hypophosphoreux (I) _H₃PO₂ ( _phosphinique ). Ces acides trouvent également des applications industrielles, mais dans une bien moindre mesure que les orthophosphates.

En raison de leur structure diversifiée, les phosphates présentent des propriétés physico-chimiques variées, utilisées dans des secteurs industriels spécifiques. Les applications les plus répandues sont celles des phosphates possédant des propriétés chélatantes (liaison d’ions métalliques), tampons (stabilisation du pH), émulsifiantes , ainsi que des propriétés hygroscopiques et thermiquement stables (résistance aux hautes températures).

Application des phosphates dans l’industrie alimentaire

Les phosphates sont des additifs alimentaires très courants, servant principalement de correcteurs d’acidité, de stabilisants, d’émulsifiants, d’antioxydants, de conservateurs, d’agents levants et antiagglomérants. Sur les étiquettes, on les recherche sous les désignations E338 à E452 . La série commence par l’acide phosphorique (E338) , suivi des phosphates de sodium, de potassium, de calcium, de diphosphates, de triphosphates et de polyphosphates. On les retrouve, par exemple, comme ingrédient principal des boissons gazeuses.

Les phosphates dans l’agriculture – un composant clé des engrais

En agriculture, les phosphates sont présents dans les engrais chimiques comme source de phosphore facilement assimilable, l’un des trois nutriments de base (avec l’azote et le potassium). Le phosphore est essentiel au développement des racines et à la formation des fleurs et des fruits. La plante l’utilise dans tous ses processus métaboliques : il est un composant de l’ATP , le principal vecteur énergétique.

Dans les engrais, la teneur en cet élément est convertie en _P₂O₇ . Les principaux types d’engrais phosphatés sont (teneur _{en P₂O₇} entre _parenthèses ) :

• Superphosphate simple (16-20 %),
• Superphosphate enrichi (40-50%),
• Phosphate d’ammonium, DAP (46%) – fournit également de l’azote, c’est pourquoi c’est un engrais très efficace,
• Phosphate monoammonique, MAP (50-55 %),
• Thermophosphates.

Le rôle des phosphates dans les produits chimiques industriels

Les phosphates sont également largement utilisés dans les produits chimiques industriels . Ils sont ajoutés aux plastiques, aux textiles et aux matériaux industriels comme retardateurs de flamme, additifs aux peintures et aux émaux, plastifiants, stabilisants thermiques et agents de traitement de l’eau (séquestrants et antitartres).

L’impact des phosphates sur l’environnement : défis et réglementations

Le principal défi lié à l’utilisation des phosphates réside dans leur impact sur l’environnement, en particulier sur l’eau. La surconsommation de ces composés entraîne l’eutrophisation de l’eau, c’est-à-dire une prolifération excessive d’algues et de cyanobactéries, et par conséquent un déficit en oxygène et la mort des organismes aquatiques. Les principales sources de phosphates sont l’agriculture et les municipalités.

et les eaux usées industrielles, c’est pourquoi la réglementation de l’UE réglemente assez strictement leur utilisation.

Alternatives aux phosphates : sont-elles possibles ?

Bien sûr, il existe des alternatives aux phosphates utilisées dans l’industrie agroalimentaire (citrates, bicarbonates, etc.), les détergents (zéolites, polycarboxylates, etc.) ou l’agriculture (engrais organiques, engrais recyclés ou struvite). Bien qu’elles soient biodégradables et compatibles avec une économie en circuit fermé, leurs principaux inconvénients sont, entre autres, une efficacité moindre, des coûts plus élevés ou une disponibilité limitée.

Normes et réglementations concernant l’utilisation des phosphates

L’utilisation des phosphates comme additifs alimentaires est strictement réglementée par la législation européenne. Les principaux textes législatifs sont le règlement (CE) n° 1333/2008 et les règlements (UE) de la Commission modifiant ses annexes (n° 1129/2011, 2017/871 et 2018/74). Ces règlements visent à garantir que la consommation de phosphates par les consommateurs ne dépasse pas 70 mg/kg de poids corporel (exprimée en phosphore), conformément à la recommandation du Comité scientifique de l’alimentation humaine.

Les normes relatives à la teneur en phosphore des détergents et agents de nettoyage sont précisées dans le règlement (UE) n° 259/2012 du Parlement européen et du Conseil. Elles s’élèvent à 0,5 %de phosphore dans les détergents pour le linge et à 0,3 g de phosphore dans une dose standard de détergent pour lave-vaisselle. Concernant les engrais artificiels, le règlement (UE) 2019/1009 du Parlement européen et du Conseil ne précise pas de teneur maximale en phosphore, mais aborde principalement la question des contaminants (par exemple, le cadmium) et encourage l’utilisation d’engrais organiques et recyclés.