ฟอสเฟต

ฟอสเฟตคืออะไร และมีคุณสมบัติอะไรบ้าง?

เมื่อพูดถึงฟอสเฟต เรามักจะหมายถึง ออร์โธฟอสเฟต ซึ่ง เป็นอนุพันธ์ของกรดฟอสฟอริก (V) ที่มีสูตรเคมี H ₃ PO ₄ อะตอมไฮโดรเจนสามอะตอมสามารถถูกแทนที่ด้วยไอออนบวกของโลหะหรือไอออนแอมโมเนียม (เกิดเกลือ) หรือด้วยหมู่อินทรีย์ (เกิดเอสเทอร์) กรดฟอสฟอริกสามารถถูกคายน้ำได้ ส่งผลให้เกิด:

• กรดไพโรฟอสฟอริก H4P2O7 (อนุพันธ์คือไพโรฟอสเฟต)
• กรดเมตาฟอสฟอริก (HPO3)ₙ ซึ่งก่อตัวเป็นกรดโพลีเมอร์แบบวงแหวนหรือเชิงเส้น (เมตาฟอสเฟตหรือโพลีฟอสเฟต)

• กรดโพลีฟอสฟอริก Hₙ+2PₙO3ₙ+1 (โพลีฟอสเฟต)

อย่างไรก็ตาม ควรกล่าวเพิ่มเติมว่า ฟอสฟอรัสยังก่อให้เกิดกรดชนิดอื่นๆ อีกด้วย ซึ่งมีความแตกต่างกันในระดับออกซิเดชัน ได้แก่ กรดไตรออกโซฟอสฟอริก (III) H ₃ PO ₃ (ฟอสโฟนิก) และกรดไฮโปฟอสฟอรัส (I) H ₃ PO ₂ (ฟอสฟินิก) กรดเหล่านี้ยังถูกนำไปใช้ในอุตสาหกรรมเช่นกัน แต่ในปริมาณที่น้อยกว่ากรดออร์โธฟอสเฟตมาก

เนื่องจากฟอสเฟตมีโครงสร้างที่หลากหลาย จึงมีสมบัติทางเคมีฟิสิกส์ที่แตกต่างกัน ซึ่งนำไปใช้ในอุตสาหกรรมเฉพาะสาขา ฟอสเฟตที่นำไปใช้ประโยชน์ได้อย่างกว้างขวางที่สุด ได้แก่ ฟอสเฟตที่มี คุณสมบัติคีเลต (การจับไอออนของโลหะ) ความสามารถในการบัฟเฟอร์ (การรักษาเสถียรภาพของค่า pH) ความสามารถในการอิมัลชัน รวมถึงฟอสเฟตที่มี คุณสมบัติดูดความชื้นและทนความร้อน (ทนต่ออุณหภูมิสูง)

การประยุกต์ใช้ฟอสเฟตในอุตสาหกรรมอาหาร

ฟอสเฟตเป็น สารเติมแต่งอาหาร ที่พบได้ทั่วไป โดยส่วนใหญ่ทำหน้าที่เป็นสารควบคุมความเป็นกรด สารคงตัว อิมัลซิไฟเออร์ สารต้านอนุมูลอิสระ สารกันบูด และสารทำให้ขึ้นฟูและสารป้องกันการจับตัวเป็นก้อน บนฉลาก ควรตรวจสอบภายใต้รหัส E338 ถึง E452 กลุ่มสารเหล่านี้เริ่มต้นด้วย กรดฟอสฟอริก (E338) จากนั้นจึงตาม ด้วยโซเดียมฟอสเฟต โพแทสเซียมฟอสเฟต แคลเซียมฟอสเฟต ไดฟอสเฟต ไตรฟอสเฟต และโพลีฟอสเฟต ฟอสเฟต สามารถพบได้ในเครื่องดื่มอัดลม เช่น เป็นส่วนผสมหลัก

ฟอสเฟตในเกษตรกรรม – ส่วนประกอบสำคัญของปุ๋ย

ใน ภาคเกษตรกรรม ฟอสฟอรัสพบได้ในปุ๋ยเคมี ซึ่งเป็นแหล่งของฟอสฟอรัสที่ดูดซึมได้ง่าย ซึ่งเป็นหนึ่งใน ธาตุอาหารพื้นฐาน สามชนิด (ร่วมกับไนโตรเจนและโพแทสเซียม) ฟอสฟอรัสเป็นสิ่งจำเป็นต่อการเจริญเติบโตของรากและการสร้างดอกและผล พืชใช้ฟอสฟอรัสในกระบวนการเผาผลาญอาหารทั้งหมด โดยเป็นองค์ประกอบของ ATP ซึ่งเป็นตัวพาพลังงานพื้นฐาน

ในปุ๋ย ปริมาณของธาตุนี้จะ _ถูก แปลงเป็นปริมาณ _{P2O5 ปุ๋ย} ฟอสเฟตประเภทที่สำคัญที่สุด ได้แก่ (ปริมาณ _P2O5 ในวงเล็บ):

• ซุปเปอร์ฟอสเฟตเดี่ยว (16-20%)
• ซุปเปอร์ฟอสเฟตเสริมคุณค่า (40-50%)
• แอมโมเนียมฟอสเฟต DAP (46%) – ยังให้ไนโตรเจนด้วย ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงเป็นปุ๋ยที่มีประสิทธิภาพสูง
• โมโนแอมโมเนียมฟอสเฟต, MAP (50-55%),
• เทอร์โมฟอสเฟต

บทบาทของฟอสเฟตในสารเคมีอุตสาหกรรม

ฟอสเฟตยังถูกใช้อย่างแพร่หลายใน สารเคมีอุตสาหกรรม โดยถูกเติมลงใน พลาสติก สิ่งทอ และวัสดุอุตสาหกรรม เช่น สารหน่วงไฟ สารเติมแต่งในสีและเคลือบ สารพลาสติไซเซอร์ สารคงสภาพความร้อน และสารบำบัดน้ำ (สารจับตะกอนและสารยับยั้งตะกรัน)

ผลกระทบของฟอสเฟตต่อสิ่งแวดล้อม – ความท้าทายและกฎระเบียบ

ความท้าทายที่ใหญ่ที่สุดที่เกี่ยวข้องกับการใช้ฟอสเฟตคือผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม โดยเฉพาะอย่างยิ่งน้ำ การใช้สารประกอบเหล่านี้มากเกินไปนำไปสู่ภาวะยูโทรฟิเคชันในน้ำ กล่าวคือ สาหร่ายและไซยาโนแบคทีเรียมีจำนวนเพิ่มขึ้นมากเกินไป ส่งผลให้เกิดภาวะขาดออกซิเจนและสิ่งมีชีวิตในน้ำตาย แหล่งที่มาหลักของฟอสเฟตมาจากภาคเกษตรกรรมและเทศบาล

และน้ำเสียจากอุตสาหกรรม ซึ่งเป็นเหตุว่าทำไม กฎระเบียบของสหภาพยุโรปจึงควบคุมการใช้งานน้ำเหล่านี้อย่างเข้มงวด

ทางเลือกอื่นแทนฟอสเฟต – มีความเป็นไปได้หรือไม่?

แน่นอนว่ามีทางเลือกอื่นแทนฟอสเฟตที่ใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร (เช่น ซิเตรต ไบคาร์บอเนต) ผงซักฟอก (เช่น ซีโอไลต์ โพลีคาร์บอกซิเลต) หรือการเกษตร (ปุ๋ยอินทรีย์ ปุ๋ยรีไซเคิล หรือสตรูไวต์) แม้ว่าฟอสเฟตจะย่อยสลายได้ทางชีวภาพและสนับสนุนเศรษฐกิจแบบวงจรปิด แต่ข้อเสียหลักๆ ได้แก่ ประสิทธิภาพที่ต่ำกว่า ต้นทุนที่สูงกว่า หรือปริมาณที่จำกัด

มาตรฐานและข้อบังคับเกี่ยวกับการใช้ฟอสเฟต

การใช้ฟอสเฟตเป็นวัตถุเจือปนอาหารอยู่ภายใต้การควบคุมอย่างเข้มงวดของกฎหมายสหภาพยุโรป กฎหมายที่สำคัญที่สุดคือ ระเบียบ (EC) 1333/2008 และระเบียบคณะกรรมาธิการ (EU) ซึ่งแก้ไขเพิ่มเติมภาคผนวก (ฉบับที่ 1129/2011, 2017/871 และ 2018/74) ระเบียบเหล่านี้มีวัตถุประสงค์เพื่อให้มั่นใจว่าการบริโภคฟอสเฟตของผู้บริโภคจะไม่เกิน 70 มิลลิกรัมต่อกิโลกรัมน้ำหนักตัว (แสดงเป็นฟอสฟอรัส) ตามคำแนะนำของคณะกรรมการวิทยาศาสตร์ด้านอาหาร

มาตรฐานปริมาณฟอสฟอรัสในผงซักฟอกและน้ำยาทำความสะอาดกำหนดไว้ในระเบียบ (EU) เลขที่ 259/2012 ของรัฐสภายุโรปและคณะมนตรียุโรป ฟอสฟอรัสในผงซักฟอกมีปริมาณ 0.5%และฟอสฟอรัสในน้ำยาล้างจานมาตรฐาน 0.3 กรัม ส่วนปุ๋ยเคมี ระเบียบ (EU) 2019/1009 ของรัฐสภายุโรปและคณะมนตรียุโรปไม่ได้ระบุปริมาณฟอสฟอรัสสูงสุด แต่เน้นประเด็นเรื่องสารปนเปื้อน (เช่น แคดเมียม) และส่งเสริมการใช้ปุ๋ยอินทรีย์และปุ๋ยรีไซเคิลเป็นหลัก