fosfat

Fosfat ditemui dalam semua sel haiwan dan tumbuhan, dalam makanan, dalam kimia kosmetik, detergen, ubat-ubatan dan baja. Ia digunakan dalam banyak cabang industri – automotif, pembinaan, petrokimia, tekstil, dll. Tetapi apakah sebatian kimia ini? Apakah sifat yang mereka ada dan adakah fosfat digunakan secara eksklusif secara lisan?

Apakah fosfat dan apakah sifatnya?

Apabila bercakap tentang fosfat, kita selalunya maksudkan ortofosfat , iaitu terbitan asid fosforik (V) dengan formula kimia H ₃ PO ₄ . Tiga atom hidrogen boleh digantikan oleh kation logam atau ion ammonium (garam terbentuk) atau oleh kumpulan organik (kemudian ester terbentuk). Asid fosforik boleh mengalami dehidrasi, mengakibatkan:

• Asid pyrophosphoric H4P2O7 (derivatifnya ialah pirofosfat);
• Asid metafosforik (HPO3)ₙ, yang membentuk asid polimer kitaran atau linear (metafosfat atau polifosfat);

• Asid polifosforik Hₙ+2PₙO3ₙ+1 (polifosfat).

Walau bagaimanapun, perlu ditambah bahawa fosforus juga membentuk asid lain , di mana ia berbeza dalam tahap pengoksidaan – asid trioxophosphoric (III) H ₃ PO ₃ (phosphonic) dan asid hypophosphorous (I) H ₃ PO ₂ (phosphinic). Mereka juga menemui aplikasi dalam industri, tetapi pada tahap yang lebih rendah daripada ortofosfat. Oleh kerana struktur yang pelbagai, fosfat mempunyai sifat fizikokimia yang berbeza, yang digunakan dalam cabang industri tertentu. Aplikasi terluas ditemui oleh fosfat dengan kebolehan kelat (mengikat ion logam), kebolehan penimbalan (penstabilan pH), kebolehan pengemulsian , serta yang higroskopik dan stabil dari segi haba (tahan kepada suhu tinggi).

Penggunaan fosfat dalam industri makanan

Fosfat adalah bahan tambahan makanan yang sangat biasa, yang berfungsi terutamanya sebagai pengawal selia keasidan, penstabil, pengemulsi, antioksidan, pengawet, dan agen penaik dan anti-pengkek. Pada label, mereka harus dicari di bawah sebutan E338 hingga E452 . Siri ini bermula dengan asid fosforik (E338) , dan kemudian natrium fosfat, kalium fosfat, kalsium fosfat, difosfat, trifosfat dan polifosfat. Mereka boleh didapati, sebagai contoh, sebagai bahan utama dalam minuman berkarbonat. Fosfat dalam pertanian – komponen utama baja Dalam pertanian, fosfat ditemui dalam baja buatan sebagai sumber fosforus yang mudah diasimilasikan, salah satu daripada tiga nutrien asas (bersama dengan nitrogen dan kalium). Fosforus adalah penting untuk perkembangan akar dan pembentukan bunga dan buah. Kilang itu menggunakannya dalam semua proses metabolik – ia adalah komponen ATP , pembawa tenaga asas. Dalam baja, kandungan unsur ini ditukar kepada jumlah P ₂ O ₅ . Jenis baja fosfat yang paling penting ialah (kandungan P ₂ O ₅ dalam kurungan):

• Superfosfat tunggal (16-20%),
• Superfosfat diperkaya (40-50%),
• Ammonium fosfat, DAP (46%) – juga membekalkan nitrogen, itulah sebabnya ia adalah baja yang sangat cekap,
• Monoammonium fosfat, MAP (50-55%),
• Termofosfat.

Peranan fosfat dalam bahan kimia industri

Fosfat juga digunakan secara meluas dalam bahan kimia industri . Ia ditambah kepada plastik, tekstil dan bahan industri sebagai kalis api, bahan tambahan kepada cat dan enamel, pemplastik, penstabil haba dan agen rawatan air (sekuestran dan perencat skala).

Kesan fosfat terhadap alam sekitar – cabaran dan peraturan

Cabaran terbesar berkaitan penggunaan fosfat adalah kesannya terhadap alam sekitar, terutamanya air. Penggunaan berlebihan sebatian ini membawa kepada eutrofikasi air, iaitu pembungaan alga dan cyanobacteria yang berlebihan, dan akibatnya – kekurangan oksigen dan kematian organisma akuatik. Sumber utama fosfat ialah pertanian serta air sisa perbandaran dan industri, itulah sebabnya peraturan EU mengawal penggunaannya dengan lebih ketat.

Alternatif kepada fosfat – adakah ia mungkin?

Sudah tentu, terdapat alternatif kepada fosfat yang digunakan dalam industri makanan (cth sitrat, bikarbonat), detergen (cth zeolit, polikarboksilat) atau pertanian (baja organik, baja kitar semula atau struvite). Walaupun ia boleh terbiodegradasi dan menyokong ekonomi gelung tertutup, kelemahan utamanya termasuk kecekapan yang lebih rendah, kos yang lebih tinggi atau ketersediaan yang terhad.

Piawaian dan peraturan mengenai penggunaan fosfat

Penggunaan fosfat sebagai bahan tambahan makanan dikawal ketat oleh undang-undang EU. Tindakan undang-undang yang paling penting ialah Peraturan (EC) 1333/2008 dan Peraturan Suruhanjaya (EU) yang meminda lampirannya (No.1129/2011, 2017/871 dan 2018/74). Peraturan ini bertujuan untuk memastikan bahawa penggunaan fosfat oleh pengguna tidak melebihi 70 mg/kg bw (dinyatakan sebagai fosforus) – mengikut saranan Jawatankuasa Saintifik mengenai Makanan. Piawaian untuk kandungan fosforus dalam detergen dan agen pembersih dinyatakan dalam Peraturan (EU) No 259/2012 Parlimen Eropah dan Majlis. Ia berjumlah 0.5 %daripada fosforus dalam detergen pakaian dan 0.3 g fosforus dalam dos standard detergen pencuci pinggan mangkuk. Bagi baja tiruan, Peraturan (EU) 2019/1009 Parlimen Eropah dan Majlis tidak menyatakan kandungan maksimum fosforus, tetapi terutamanya menangani isu bahan cemar (cth kadmium) dan menggalakkan penggunaan baja organik dan kitar semula.