Fosfaten zijn te vinden in alle dierlijke en plantaardige cellen, in voedsel, in cosmetische chemie, detergenten, medicijnen en meststoffen. Ze worden gebruikt in veel takken van de industrie – automobiel, bouw, petrochemie, textiel, etc. Maar wat zijn deze chemische verbindingen? Welke eigenschappen hebben ze en worden fosfaten uitsluitend oraal gebruikt?

Wat zijn fosfaten en welke eigenschappen hebben ze?

Als we het over fosfaten hebben, bedoelen we meestal orthofosfaten , d.w.z. derivaten van fosforzuur (V) met de chemische formule H ₃ PO ₄ . Drie waterstofatomen kunnen worden vervangen door metaalkationen of ammoniumionen (er worden zouten gevormd) of door organische groepen (er worden dan esters gevormd). Fosforzuur kan worden gedehydrateerd, wat resulteert in:

• Pyrofosforzuur H4P2O7 (derivaten daarvan zijn pyrofosfaten);
• Metafosforzuren (HPO3)ₙ, die cyclische of lineaire polymere zuren vormen (metafosfaten of polyfosfaten);

• Polyfosforzuren Hₙ+2PₙO3ₙ+1 (polyfosfaten).

Het is echter de moeite waard om toe te voegen dat fosfor ook andere zuren vormt , waarin het verschilt in de mate van oxidatie – trioxofosforzuur (III) H ₃ PO ₃ (fosfonzuur) en hypofosforzuur (I) H ₃ PO ₂ (fosfinezuur). Ze vinden ook toepassing in de industrie, maar in veel mindere mate dan orthofosfaten. Vanwege de diverse structuur hebben fosfaten verschillende fysisch-chemische eigenschappen, die worden gebruikt in specifieke takken van de industrie. De breedste toepassing wordt gevonden door fosfaten met chelerende eigenschappen (binding van metaalionen), bufferende eigenschappen (pH-stabilisatie), emulgerende eigenschappen , evenals die welke hygroscopisch en thermisch stabiel zijn (bestand tegen hoge temperaturen).

Toepassing van fosfaten in de voedingsmiddelenindustrie

Fosfaten zijn veel voorkomende voedingsadditieven , die voornamelijk dienen als zuurteregelaars, stabilisatoren, emulgatoren, antioxidanten, conserveermiddelen en rijsmiddelen en antiklontermiddelen. Op etiketten moeten ze worden gezocht onder de aanduidingen E338 tot E452 . De reeks begint met fosforzuur (E338) , en vervolgens natriumfosfaten, kaliumfosfaten, calciumfosfaten, difosfaten, trifosfaten en polyfosfaten. Ze zijn bijvoorbeeld te vinden als hoofdingrediënt in koolzuurhoudende dranken. Fosfaten in de landbouw – een belangrijk onderdeel van meststoffen In de landbouw worden fosfaten aangetroffen in kunstmeststoffen als een bron van gemakkelijk opneembaar fosfor, een van de drie basisvoedingsstoffen (samen met stikstof en kalium). Fosfor is essentieel voor de ontwikkeling van wortels en de vorming van bloemen en vruchten. De plant gebruikt het in alle metabolische processen – het is een onderdeel van ATP , de basisenergiedrager. In meststoffen wordt het gehalte aan dit element omgezet in de hoeveelheid P ₂ O ₅ . De belangrijkste soorten fosfaatmeststoffen zijn (P ₂ O ₅ -gehalte tussen haakjes):

• Enkelvoudig superfosfaat (16-20%),
• Verrijkt superfosfaat (40-50%),
• Ammoniumfosfaat, DAP (46%) – levert ook stikstof, waardoor het een zeer efficiënte meststof is,
• Monoammoniumfosfaat, MAP (50-55%),
• Thermofosfaten.

De rol van fosfaten in industriële chemicaliën

Fosfaten worden ook veel gebruikt in industriële chemicaliën . Ze worden toegevoegd aan kunststoffen, textiel en industriële materialen als vlamvertragers, additieven voor verf en email, weekmakers, thermische stabilisatoren en waterbehandelingsmiddelen (sequestranten en kalkremmers).

De impact van fosfaten op het milieu – uitdagingen en regelgeving

De grootste uitdaging met betrekking tot het gebruik van fosfaten is hun impact op het milieu, met name water. Overmatig gebruik van deze verbindingen leidt tot eutrofiëring van water, d.w.z. overmatige bloei van algen en cyanobacteriën, en bijgevolg – zuurstoftekort en dood van waterorganismen. De belangrijkste bron van fosfaten is de landbouw en gemeentelijk en industrieel afvalwater, daarom reguleert de EU-regelgeving hun gebruik vrij strikt.

Alternatieven voor fosfaten – zijn ze mogelijk?

Natuurlijk zijn er alternatieven voor fosfaten die worden gebruikt in de voedingsindustrie (bijv. citraten, bicarbonaten), detergenten (bijv. zeolieten, polycarboxylaten) of landbouw (organische meststoffen, gerecyclede meststoffen of struviet). Hoewel ze biologisch afbreekbaar zijn en een gesloten kringloopeconomie ondersteunen, zijn hun belangrijkste nadelen onder meer een lagere efficiëntie, hogere kosten of beperkte beschikbaarheid.

Normen en voorschriften met betrekking tot het gebruik van fosfaten

Het gebruik van fosfaten als levensmiddelenadditieven is strikt gereguleerd door de EU-wetgeving. De belangrijkste rechtshandelingen zijn Verordening (EG) 1333/2008 en de Verordeningen van de Commissie (EU) tot wijziging van de bijlagen (nr. 1129/2011, 2017/871 en 2018/74). Deze voorschriften zijn bedoeld om ervoor te zorgen dat de consumptie van fosfaten door consumenten niet meer bedraagt dan 70 mg/kg lichaamsgewicht (uitgedrukt als fosfor) – in overeenstemming met de aanbeveling van het Wetenschappelijk Comité voor de menselijke voeding. De normen voor het fosforgehalte in detergenten en reinigingsmiddelen zijn vastgelegd in Verordening (EU) nr. 259/2012 van het Europees Parlement en de Raad. Ze bedragen 0,5%fosfor in wasmiddelen en 0,3 g fosfor in een standaarddosis vaatwasmiddelen. Wat kunstmest betreft, specificeert Verordening (EU) 2019/1009 van het Europees Parlement en de Raad niet het maximumgehalte aan fosfor, maar richt zich vooral op de kwestie van verontreinigende stoffen (bijvoorbeeld cadmium) en bevordert het gebruik van organische en gerecyclede meststoffen.