Fosfaat

Wat zijn fosfaten en welke eigenschappen hebben ze?

Als we het over fosfaten hebben, bedoelen we meestal orthofosfaten , d.w.z. _derivaten van fosforzuur (V) met de chemische formule _H3PO4 . Drie waterstofatomen kunnen worden vervangen door metaalkationen of ammoniumionen (er ontstaan zouten) of door organische groepen (waarna esters ontstaan). Fosforzuur kan worden gedehydrateerd, wat resulteert in:

• Pyrofosforzuur H4P2O7 (derivaten daarvan zijn pyrofosfaten);
• Metafosforzuren (HPO3)ₙ, die cyclische of lineaire polymere zuren vormen (metafosfaten of polyfosfaten);

• Polyfosforzuren Hₙ+2PₙO3ₙ+1 (polyfosfaten).

Het is echter _de moeite waard om te vermelden dat fosfor ook andere zuren vormt , waarbij de oxidatiegraad verschilt – trioxofosforzuur (III) _H3PO3 (fosfonzuur) en hypofosforzuur (I) _H3PO2 ( _fosfinezuur ). Deze vinden ook toepassing in de industrie, maar in veel mindere mate dan orthofosfaten.

Door hun diverse structuur hebben fosfaten verschillende fysisch-chemische eigenschappen, die in specifieke industriële sectoren worden gebruikt. De breedste toepassing vinden we bij fosfaten met chelerende eigenschappen (binding van metaalionen), bufferende eigenschappen (pH-stabilisatie), emulgerende eigenschappen , en fosfaten die hygroscopisch en thermisch stabiel zijn (bestand tegen hoge temperaturen).

Toepassing van fosfaten in de voedingsmiddelenindustrie

Fosfaten zijn veelvoorkomende voedingsadditieven , die voornamelijk dienen als zuurteregelaars, stabilisatoren, emulgatoren, antioxidanten, conserveermiddelen, rijsmiddelen en antiklontermiddelen. Op etiketten zijn ze te vinden onder de aanduidingen E338 tot en met E452 . De reeks begint met fosforzuur (E338) , gevolgd door natriumfosfaten, kaliumfosfaten, calciumfosfaten, difosfaten, trifosfaten en polyfosfaten. Ze zijn bijvoorbeeld te vinden als hoofdingrediënt in koolzuurhoudende dranken.

Fosfaten in de landbouw – een belangrijk onderdeel van meststoffen

In de landbouw worden fosfaten in kunstmest aangetroffen als bron van gemakkelijk opneembaar fosfor, een van de drie basisvoedingsstoffen (samen met stikstof en kalium). Fosfor is essentieel voor de wortelontwikkeling en de vorming van bloemen en vruchten. De plant gebruikt het in alle stofwisselingsprocessen – het is een onderdeel van ATP , de basisenergiedrager.

In meststoffen wordt het gehalte aan dit element omgezet in de hoeveelheid P ₂ O ₅ . De belangrijkste soorten fosfaatmeststoffen zijn (P ₂ O ₅ -gehalte tussen haakjes):

• Enkelvoudig superfosfaat (16-20%),
• Verrijkt superfosfaat (40-50%),
• Ammoniumfosfaat, DAP (46%) – levert ook stikstof, waardoor het een zeer efficiënte meststof is,
• Monoammoniumfosfaat, MAP (50-55%),
• Thermofosfaten.

De rol van fosfaten in industriële chemicaliën

Fosfaten worden ook veel gebruikt in industriële chemicaliën . Ze worden toegevoegd aan kunststoffen, textiel en industriële materialen als vlamvertragers, additieven voor verf en email, weekmakers, thermische stabilisatoren en waterbehandelingsmiddelen (sekwestreermiddelen en kalkaanslagremmers).

De impact van fosfaten op het milieu – uitdagingen en regelgeving

De grootste uitdaging met betrekking tot het gebruik van fosfaten is de impact ervan op het milieu, met name op water. Overmatig gebruik van deze verbindingen leidt tot eutrofiëring van het water, d.w.z. overmatige bloei van algen en cyanobacteriën, en bijgevolg tot zuurstoftekort en de dood van waterorganismen. De belangrijkste bron van fosfaten is de landbouw en gemeentelijke wateren.

en industrieel afvalwater. Daarom zijn er in de EU strenge regels opgesteld voor het gebruik ervan.

Alternatieven voor fosfaten – zijn ze mogelijk?

Natuurlijk zijn er alternatieven voor fosfaten die worden gebruikt in de voedingsmiddelenindustrie (bijv. citraten, bicarbonaten), detergenten (bijv. zeolieten, polycarboxylaten) of in de landbouw (organische meststoffen, gerecyclede meststoffen of struviet). Hoewel ze biologisch afbreekbaar zijn en een gesloten kringloopeconomie ondersteunen, zijn hun belangrijkste nadelen onder andere een lagere efficiëntie, hogere kosten of beperkte beschikbaarheid.

Normen en voorschriften met betrekking tot het gebruik van fosfaten

Het gebruik van fosfaten als levensmiddelenadditieven is strikt gereguleerd door de EU-wetgeving. De belangrijkste wetgeving is Verordening (EG) nr. 1333/2008 en de Verordeningen van de Commissie (EU) tot wijziging van de bijlagen (nr. 1129/2011, 2017/871 en 2018/74). Deze regelgeving is bedoeld om ervoor te zorgen dat de consumptie van fosfaten door consumenten niet meer bedraagt dan 70 mg/kg lichaamsgewicht (uitgedrukt als fosfor) – in overeenstemming met de aanbeveling van het Wetenschappelijk Comité voor de Menselijke Voeding.

De normen voor het fosforgehalte in detergenten en reinigingsmiddelen zijn vastgelegd in Verordening (EU) nr. 259/2012 van het Europees Parlement en de Raad. Deze bedragen 0,5%fosfor in wasmiddelen en 0,3 g fosfor in een standaarddosis vaatwasmiddelen. Wat kunstmest betreft, stelt Verordening (EU) 2019/1009 van het Europees Parlement en de Raad geen maximumgehalte aan fosfor vast, maar richt zich vooral op de problematiek van verontreinigende stoffen (zoals cadmium) en bevordert zij het gebruik van organische en gerecyclede meststoffen.