Фосфат

Що таке фосфати та які властивості вони мають?

Коли йдеться про фосфати, найчастіше мають на увазі ортофосфати , тобто _{похідні} фосфорної кислоти (V) з хімічною формулою _H3PO4 . Три атоми водню можуть бути заміщені катіонами металу або іоном амонію (утворюються солі) або органічними групами (тоді утворюються естери). Фосфорна кислота може бути зневоднена, в результаті чого утворюється:

• Пірофосфорна кислота H4P2O7 (її похідні – пірофосфати);
• Метафосфорні кислоти (HPO3)ₙ, що утворюють циклічні або лінійні полімерні кислоти (метафосфати або поліфосфати);

• Поліфосфорні кислоти Hₙ+2PₙO3ₙ+1 (поліфосфати).

Однак, варто додати, що фосфор утворює також інші кислоти , в яких він відрізняється ступенем окислення – триоксофосфорну кислоту (III) _H3PO3 (фосфонову) та гіпофосфористисту кислоту (I) _H3PO2 ( _{фосфінову} ). Вони також знаходять застосування в промисловості, але в значно меншій мірі _, ніж ортофосфати.

Завдяки різноманітній структурі, фосфати мають різні фізико-хімічні властивості, які використовуються в конкретних галузях промисловості. Найбільш широке застосування знаходять фосфати з хелатними здібностями (зв’язування іонів металів), буферними здібностями (стабілізація pH), емульгуючими здібностями , а також ті, що є гігроскопічними та термостабільними (стійкими до високої температури).

Застосування фосфатів у харчовій промисловості

Фосфати – це дуже поширені харчові добавки , які в основному служать регуляторами кислотності, стабілізаторами, емульгаторами, антиоксидантами, консервантами, а також розпушувачами та агентами проти злежування. На етикетках їх слід шукати під позначеннями від E338 до E452 . Серія починається з фосфорної кислоти (E338) , а потім йдуть фосфати натрію, фосфати калію, фосфати кальцію, дифосфати, трифосфати та поліфосфати. Їх можна знайти, наприклад, як основний інгредієнт газованих напоїв.

Фосфати в сільському господарстві – ключовий компонент добрив

У сільському господарстві фосфати містяться в штучних добривах як джерело легкозасвоюваного фосфору, одного з трьох основних поживних речовин (поряд з азотом і калієм). Фосфор необхідний для розвитку коренів та формування квітів і плодів. Рослина використовує його у всіх метаболічних процесах – він є компонентом АТФ , основного носія енергії.

У добривах вміст _цього елемента перераховується на кількість _P2O5 . Найважливішими видами фосфатних добрив є ( _{вміст P2O5} у дужках):

• Простий суперфосфат (16-20%),
• Збагачений суперфосфат (40-50%),
• Фосфат амонію, DAP (46%) – також забезпечує азот, тому є дуже ефективним добривом,
• Моноамонійфосфат, MAP (50-55%),
• Термофосфати.

Роль фосфатів у промислових хімікатах

Фосфати також широко використовуються в промислових хімікатах . Їх додають до пластмас, текстилю та промислових матеріалів як антипірени, добавки до фарб та емалей, пластифікатори, термостабілізатори та засоби для очищення води (секвестранти та інгібітори накипу).

Вплив фосфатів на навколишнє середовище – проблеми та нормативні акти

Найбільшою проблемою, пов’язаною з використанням фосфатів, є їхній вплив на навколишнє середовище, особливо на воду. Надмірне використання цих сполук призводить до евтрофікації води, тобто надмірного цвітіння водоростей та ціанобактерій, а отже – до дефіциту кисню та загибелі водних організмів. Основним джерелом фосфатів є сільське господарство, а також комунальне господарство.

та промислові стічні води, тому правила ЄС досить суворо регулюють їх використання.

Чи можливі альтернативи фосфатам?

Звичайно, існують альтернативи фосфатам, які використовуються в харчовій промисловості (наприклад, цитрати, бікарбонати), мийних засобах (наприклад, цеоліти, полікарбоксилати) або сільському господарстві (органічні добрива, перероблені добрива або струвіт). Хоча вони є біорозкладними та підтримують економіку замкнутого циклу, їхніми основними недоліками є, серед іншого, нижча ефективність, вищі витрати або обмежена доступність.

Стандарти та правила щодо використання фосфатів

Використання фосфатів як харчових добавок суворо регулюється законодавством ЄС. Найважливішими правовими актами є Регламент (ЄС) 1333/2008 та Регламенти Комісії (ЄС) про внесення змін до його додатків (№ 1129/2011, 2017/871 та 2018/74). Ці регламенти покликані забезпечити, щоб споживання фосфатів споживачами не перевищувало 70 мг/кг маси тіла (виражено як фосфор) – відповідно до рекомендації Наукового комітету з питань харчових продуктів.

Стандарти вмісту фосфору в мийних засобах та засобах для чищення визначені в Регламенті (ЄС) № 259/2012 Європейського Парламенту та Ради. Вони становлять 0,5%фосфору в пральних засобах та 0,3 г фосфору в стандартній дозі мийних засобів для посудомийних машин. Що стосується штучних добрив, то Регламент (ЄС) 2019/1009 Європейського Парламенту та Ради не визначає максимальний вміст фосфору, а переважно стосується питання забруднюючих речовин (наприклад, кадмію) та сприяє використанню органічних та перероблених добрив.