Fosfat

Vad är fosfater och vilka egenskaper har de?

När man talar om fosfater menar man oftast ortofosfater , dvs. derivat av fosforsyra (V) med den kemiska _{formeln H3PO4} . Tre väteatomer kan ersättas av metallkatjoner eller ammoniumjoner (salter bildas) eller av organiska grupper (då bildas estrar). Fosforsyra kan dehydreras, vilket resulterar i:

• Pyrofosforsyra H4P2O7 (dess derivat är pyrofosfater);
• Metafosforsyror (HPO3)ₙ, som bildar cykliska eller linjära polymersyror (metafosfater eller polyfosfater);

• Polyfosforsyror Hₙ+2PₙO3ₙ+1 (polyfosfater).

Det är dock värt att tillägga att fosfor även bildar andra syror , där det skiljer sig åt i oxidationsgrad – trioxofosforsyra (III) _H3PO3 ( _fosfonsyra ) och hypofosforsyra (I) _H3PO2 ( _fosfinsyra ). De finner också tillämpning inom industrin, men i mycket mindre utsträckning än ortofosfater.

På grund av den mångsidiga strukturen har fosfater olika fysikalisk-kemiska egenskaper, vilka används inom specifika industrigrenar. Den bredaste tillämpningen finns för fosfater med kelatbildande förmågor (bindning av metalljoner), buffrande förmågor (pH-stabilisering), emulgerande förmågor , samt de som är hygroskopiska och termiskt stabila (resistenta mot hög temperatur).

Användning av fosfater inom livsmedelsindustrin

Fosfater är mycket vanliga livsmedelstillsatser som huvudsakligen fungerar som surhetsreglerande medel, stabiliseringsmedel, emulgeringsmedel, antioxidanter, konserveringsmedel samt jäsmedel och klumpförebyggande medel. På etiketter bör de sökas under beteckningarna E338 till E452 . Serien börjar med fosforsyra (E338) , och sedan natriumfosfater, kaliumfosfater, kalciumfosfater, difosfater, trifosfater och polyfosfater. De kan till exempel hittas som huvudingrediens i kolsyrade drycker.

Fosfater i jordbruket – en viktig komponent i gödningsmedel

Inom jordbruket finns fosfater i konstgödsel som en källa till lättupptagligt fosfor, ett av de tre grundläggande näringsämnena (tillsammans med kväve och kalium). Fosfor är avgörande för utvecklingen av rötter och bildandet av blommor och frukter. Växten använder det i alla metaboliska processer – det är en komponent i ATP , den grundläggande energibäraren.

I gödselmedel omvandlas innehållet av detta element till mängden _P₂O₂ . De viktigaste typerna av fosfatgödselmedel är ( _{P₂O₂ – halten} inom parentes):

• Enkelt superfosfat (16–20 %),
• Berikat superfosfat (40–50 %),
• Ammoniumfosfat, DAP (46 %) – ger även kväve, vilket gör det till ett mycket effektivt gödningsmedel,
• Monoammoniumfosfat, MAP (50–55 %),
• Termofosfater.

Fosfaternas roll i industrikemikalier

Fosfater används också i stor utsträckning i industrikemikalier . De tillsätts till plast, textilier och industrimaterial som flamskyddsmedel, tillsatser till färger och emaljer, mjukgörare, värmestabilisatorer och vattenreningsmedel (sekvestreringsmedel och kalkavlagringshämmare).

Fosfaters påverkan på miljön – utmaningar och regleringar

Den största utmaningen med användningen av fosfater är deras påverkan på miljön, särskilt vatten. Överanvändning av dessa föreningar leder till övergödning av vatten, dvs. överdriven blomning av alger och cyanobakterier, och följaktligen syrebrist och död hos vattenlevande organismer. Den huvudsakliga källan till fosfater är jordbruk såväl som kommunal

och industriellt avloppsvatten, vilket är anledningen till att EU-förordningar reglerar deras användning ganska strikt.

Alternativ till fosfater – är de möjliga?

Naturligtvis finns det alternativ till fosfater som används inom livsmedelsindustrin (t.ex. citrater, bikarbonater), tvättmedel (t.ex. zeoliter, polykarboxylater) eller jordbruk (organiska gödningsmedel, återvunna gödningsmedel eller struvit). Även om de är biologiskt nedbrytbara och stöder en sluten ekonomi, inkluderar deras främsta nackdelar bland annat lägre effektivitet, högre kostnader eller begränsad tillgänglighet.

Standarder och föreskrifter gällande användning av fosfater

Användningen av fosfater som livsmedelstillsatser regleras strikt av EU-lagstiftning. De viktigaste rättsakterna är förordning (EG) nr 1333/2008 och kommissionens förordningar (EU) om ändring av dess bilagor (nr 1129/2011, 2017/871 och 2018/74). Dessa förordningar syftar till att säkerställa att konsumenternas konsumtion av fosfater inte överstiger 70 mg/kg kroppsvikt (uttryckt som fosfor) – i enlighet med rekommendationen från Vetenskapliga livsmedelskommittén.

Normerna för fosforhalten i tvättmedel och rengöringsmedel anges i Europaparlamentets och rådets förordning (EU) nr 259/2012. De uppgår till 0,5 %fosfor i tvättmedel och 0,3 g fosfor i en standarddos maskindiskmedel. När det gäller konstgödsel specificerar Europaparlamentets och rådets förordning (EU) 2019/1009 inte den maximala fosforhalten, utan tar huvudsakligen upp frågan om föroreningar (t.ex. kadmium) och främjar användningen av organiska och återvunna gödselmedel.