인산염

인산염은 무엇이고 어떤 특성을 가지고 있나요?

인산염에 대해 이야기할 때, 우리는 대부분 오르토인산염 , 즉 화학식 _H3PO4 를 갖는 인산(V)의 유도체 _를 의미합니다. 수소 원자 세 개가 금속 양이온이나 암모늄 이온(염 형성) 또는 유기기(에스터 형성)로 치환될 수 있습니다. 인산은 탈수되어 다음과 같은 결과를 얻을 수 있습니다.

• 피로인산 H4P2O7 (그 유도체는 피로인산염임)
• 고리형 또는 선형 중합체 산(메타인산염 또는 폴리인산염)을 형성하는 메타인산(HPO3)ₙ

• 폴리인산 Hₙ+2PₙO3ₙ+1(폴리인산염).

그러나 인은 산화 정도가 다른 다른 산도 생성한다는 점을 덧붙일 필요가 있습니다. 즉, 트리옥소인산(III) _H3PO3 (포스 _폰산 )과 차아인산(I) _H3PO2 (포스 _핀산 )가 있습니다. 이들 산도 산업에 활용되지만, 오르토인산염보다 그 활용 범위가 훨씬 적습니다.

인산염은 구조가 다양하기 때문에 물리화학적 특성이 서로 다르며, 특정 산업 분야에 사용됩니다. 가장 널리 사용되는 인산염 은 킬레이트화 능력 (금속 이온 결합), 완충 능력 (pH 안정화), 유화 능력 , 그리고 흡습성과 열 안정성 (고온 내성)을 가진 인산염입니다.

식품 산업에서의 인산염의 적용

인산염은 매우 흔한 식품 첨가물로 , 주로 산도 조절제, 안정제, 유화제, 항산화제, 보존제, 팽창제 및 고결 방지제로 사용됩니다. 라벨에는 E338부터 E452까지 표기되어 있습니다. 이 계열은 인산(E338) 으로 시작하여 인산나트륨, 인산칼륨, 인산칼슘, 인산이인산염, 인산삼인산염, 폴리인산염 순으로 나열됩니다. 예를 들어 탄산음료의 주원료로 사용됩니다.

농업의 인산염 – 비료의 핵심 성분

농업 에서 인산염은 질소, 칼륨과 함께 3대 기본 영양소 중 하나인 인을 쉽게 흡수할 수 있는 공급원으로 인공 비료에 함유되어 있습니다. 인은 뿌리 발달과 꽃과 열매 형성에 필수적입니다. 식물은 모든 대사 과정에 인을 사용하며, 기본적인 에너지 운반체인 ATP 의 구성 요소입니다.

비료에서 이 원소의 함량은 P ₂ O ₅ 의 양으로 환산됩니다. 가장 중요한 인산 비료의 종류는 다음과 같습니다(괄호 안은 P ₂ O ₅ 함량).

• 단일 과인산염(16-20%),
• 강화된 과인산염(40-50%)
• 인산암모늄, DAP(46%) – 질소도 공급하므로 매우 효율적인 비료입니다.
• 모노암모늄 인산염, MAP(50-55%),
• 열인산염.

산업용 화학물질에서 인산염의 역할

인산염은 산업용 화학물질 에도 널리 사용됩니다. 플라스틱, 섬유, 산업 자재 에 난연제, 페인트 및 에나멜 첨가제, 가소제, 열안정제, 수처리제(금속 이온 봉쇄제 및 스케일 방지제)로 첨가됩니다.

인산염이 환경에 미치는 영향 – 과제와 규정

인산염 사용과 관련된 가장 큰 과제는 환경, 특히 수질에 미치는 영향입니다. 이러한 화합물의 과다 사용은 수질의 부영양화, 즉 조류와 남조류의 과도한 증식을 초래하여 결과적으로 산소 부족과 수생 생물의 고사를 초래합니다. 인산염의 주요 공급원은 농업과 도시 생활입니다.

그리고 산업 폐수도 마찬가지이므로 EU 규정에서는 폐수 사용을 엄격하게 규제합니다.

인산염의 대체물은 가능한가?

물론, 식품 산업(예: 구연산염, 중탄산염), 세제(예: 제올라이트, 폴리카르복실산염), 농업(유기 비료, 재활용 비료, 스트루바이트)에 사용되는 인산염 대체 물질도 있습니다. 이러한 물질들은 생분해성이고 폐쇄형 순환 경제를 지원하지만, 주요 단점으로는 낮은 효율, 높은 비용, 제한된 공급량 등이 있습니다.

인산염 사용에 관한 표준 및 규정

식품 첨가물로서 인산염의 사용은 EU 법률에 따라 엄격하게 규제됩니다. 가장 중요한 법률은 규정(EC) 1333/2008과 그 부속서(No. 1129/2011, 2017/871, 2018/74)를 개정한 위원회 규정(EU)입니다. 이 규정들은 식품과학위원회의 권고에 따라 소비자의 인산염 섭취량이 체중 1kg당 70mg(인으로 표시)을 초과하지 않도록 하기 위한 것입니다.

세제 및 세정제의 인 함량 기준은 유럽 의회 및 이사회 규정(EU) 259/2012에 명시되어 있습니다. 이 기준은 세탁 세제의 경우 인 함량의 0.5%, 식기세척기 세제 표준 용량의 경우 인 함량의 0.3g입니다. 인공 비료의 경우, 유럽 의회 및 이사회 규정(EU) 2019/1009는 인의 최대 함량을 명시하지 않고, 주로 카드뮴과 같은 오염 물질 문제를 다루고 유기 및 재활용 비료 사용을 장려합니다.