Fosfat

Fosfatlar nedir ve özellikleri nelerdir?

Fosfatlardan bahsederken, çoğunlukla ortofosfatlardan , yani kimyasal formülü _H3PO4 olan fosforik asit (V) _{türevlerinden} bahsediyoruz. Üç hidrojen atomu, metal katyonları veya amonyum iyonlarıyla (tuzlar oluşur) veya organik gruplarla (ardından esterler oluşur) değiştirilebilir. Fosforik asit dehidrate edilebilir ve bunun sonucunda şunlar elde edilir:

• Pirofosforik asit H4P2O7 (türevleri pirofosfatlardır);
• Siklik veya doğrusal polimerik asitler (metafosfatlar veya polifosfatlar) oluşturan metafosforik asitler (HPO3)ₙ;

• Polifosforik asitler Hₙ+2PₙO3ₙ+1 (polifosfatlar).

Ancak fosforun oksidasyon derecesi bakımından farklılık gösteren diğer asitleri de oluşturduğunu eklemekte fayda var – trioksofosforik asit (III) _H3PO3 (fosfonik) ve hipofosforöz asit (I) _H3PO2 ( _fosfinik ). Bunlar da endüstride _uygulama alanı bulur, ancak ortofosfatlardan çok daha az ölçüde.

Fosfatlar, çeşitli yapıları nedeniyle farklı fizikokimyasal özelliklere sahiptir ve bu özellikler endüstrinin belirli dallarında kullanılır. En geniş uygulama alanı, şelat oluşturma (metal iyonlarını bağlama), tamponlama (pH stabilizasyonu), emülsifiye etme özelliklerine sahip olan ve ayrıca higroskopik ve termal olarak kararlı (yüksek sıcaklığa dayanıklı) fosfatlardır.

Fosfatların gıda endüstrisindeki uygulamaları

Fosfatlar, çoğunlukla asitlik düzenleyici, stabilizatör, emülgatör, antioksidan, koruyucu ve kabartıcı ve topaklanmayı önleyici olarak kullanılan çok yaygın gıda katkı maddeleridir . Etiketlerde E338 ila E452 adları altında aranmalıdır. Seri, fosforik asit (E338) ile başlar ve ardından sodyum fosfatlar, potasyum fosfatlar, kalsiyum fosfatlar, difosfatlar, trifosfatlar ve polifosfatlar gelir. Örneğin, gazlı içeceklerin ana bileşeni olarak bulunabilirler.

Tarımda fosfatlar – gübrelerin önemli bir bileşeni

Tarımda fosfatlar, yapay gübrelerde, azot ve potasyumla birlikte üç temel besin maddesinden biri olan, kolayca özümsenebilen fosfor kaynağı olarak bulunur. Fosfor, köklerin gelişimi, çiçek ve meyvelerin oluşumu için gereklidir. Bitki tüm metabolik süreçlerinde fosforu kullanır; temel enerji taşıyıcısı olan ATP’nin bir bileşenidir.

Gübrelerde bu elementin içeriği P ₂ O ₅ miktarına dönüştürülür. Fosfatlı gübrelerin en önemlileri şunlardır (Parantez içinde P ₂ O ₅ içeriği):

• Tek süperfosfat (%16-20),
• Zenginleştirilmiş süperfosfat (%40-50),
• Amonyum fosfat, DAP (%46) – aynı zamanda azot da sağlar, bu nedenle çok etkili bir gübredir,
• Monoamonyum fosfat, MAP (%50-55),
• Termofosfatlar.

Fosfatların endüstriyel kimyasallardaki rolü

Fosfatlar endüstriyel kimyasallarda da yaygın olarak kullanılır. Plastiklere, tekstil ürünlerine ve endüstriyel malzemelere alev geciktirici, boya ve emaye katkı maddesi, plastikleştirici, termal stabilizatör ve su arıtma maddesi (tutturucu ve kireç önleyici) olarak eklenirler.

Fosfatların çevre üzerindeki etkisi – zorluklar ve düzenlemeler

Fosfat kullanımıyla ilgili en büyük zorluk, özellikle su olmak üzere çevre üzerindeki etkileridir. Bu bileşiklerin aşırı kullanımı, suyun ötrofikasyonuna, yani aşırı alg ve siyanobakteri üremesine ve sonuç olarak oksijen açığına ve su canlılarının ölümüne yol açar. Fosfatların ana kaynağı tarım ve belediye su kaynaklarıdır.

ve endüstriyel atık sular için, AB yönetmelikleri bunların kullanımını oldukça sıkı bir şekilde düzenlemektedir.

Fosfatlara alternatifler mümkün mü?

Elbette, gıda endüstrisinde (örneğin sitratlar, bikarbonatlar), deterjanlarda (örneğin zeolitler, polikarboksilatlar) veya tarımda (organik gübreler, geri dönüştürülmüş gübreler veya strüvit) kullanılan fosfatlara alternatifler mevcuttur. Biyolojik olarak parçalanabilir olmalarına ve kapalı devre bir ekonomiyi desteklemelerine rağmen, temel dezavantajları arasında daha düşük verimlilik, daha yüksek maliyetler veya sınırlı bulunabilirlik yer almaktadır.

Fosfatların kullanımına ilişkin standartlar ve düzenlemeler

Fosfatların gıda katkı maddesi olarak kullanımı AB mevzuatı tarafından sıkı bir şekilde düzenlenmiştir. En önemli yasal düzenlemeler, 1333/2008 sayılı (EC) Tüzüğü ve eklerini değiştiren (AB) Komisyon Tüzüğü’dür (No. 1129/2011, 2017/871 ve 2018/74). Bu tüzükler, Gıda Bilim Komitesi’nin tavsiyesi doğrultusunda, tüketicilerin fosfat tüketiminin 70 mg/kg vücut ağırlığını (fosfor cinsinden) aşmamasını sağlamayı amaçlamaktadır.

Deterjan ve temizlik maddelerindeki fosfor içeriği standartları, Avrupa Parlamentosu ve Konseyi’nin 259/2012 sayılı Tüzüğü’nde (AB) belirtilmiştir. Bu standartlar, çamaşır deterjanlarında %0,5, bulaşık makinesi deterjanlarında ise standart dozda 0,3 g fosfor içerir. Yapay gübreler söz konusu olduğunda, Avrupa Parlamentosu ve Konseyi’nin 2019/1009 sayılı Tüzüğü, maksimum fosfor içeriğini belirtmemekle birlikte, esas olarak kirleticiler (örneğin kadmiyum) sorununu ele almakta ve organik ve geri dönüştürülmüş gübrelerin kullanımını teşvik etmektedir.