Fosfát

Fosfáty sa nachádzajú vo všetkých živočíšnych a rastlinných bunkách, v potravinách, v kozmetickej chémii, čistiacich prostriedkoch, liekoch a hnojivách. Používajú sa v mnohých odvetviach priemyslu – automobilový, stavebný, petrochemický, textilný atď. Čo sú to však za chemické zlúčeniny? Aké vlastnosti majú a používajú sa fosfáty výlučne perorálne?

Čo sú fosfáty a aké majú vlastnosti?

Keď hovoríme o fosfátoch, najčastejšie máme na mysli ortofosfáty , teda deriváty kyseliny fosforečnej (V) s chemickým vzorcom H ₃ PO ₄ . Tri atómy vodíka môžu byť nahradené katiónmi kovov alebo amóniovým iónom (tvoria sa soli) alebo organickými skupinami (potom vznikajú estery). Kyselina fosforečná môže byť dehydratovaná, čo má za následok:

• Kyselina pyrofosforečná H4P2O7 (jej deriváty sú pyrofosfáty);
• kyseliny metafosforečné (HPO3)ₙ, ktoré tvoria cyklické alebo lineárne polymérne kyseliny (metafosfáty alebo polyfosfáty);

• Polyfosforečné kyseliny Hₙ+2PₙO3ₙ+1 (polyfosfáty).

Je však potrebné dodať, že fosfor tvorí aj ďalšie kyseliny , v ktorých sa líši stupňom oxidácie – kyselina trioxofosforečná (III) H ₃ PO ₃ (fosfónová) a kyselina fosforná (I) H ₃ PO ₂ (fosfínová). Uplatnenie nachádzajú aj v priemysle, no v oveľa menšej miere ako ortofosfáty. Vďaka rôznorodej štruktúre majú fosforečnany rôzne fyzikálno-chemické vlastnosti, ktoré sa využívajú v špecifických odvetviach priemyslu. Najširšie uplatnenie majú fosfáty s chelatačnými schopnosťami (viazanie kovových iónov), pufrovacími schopnosťami (stabilizácia pH), emulgačnými schopnosťami , ako aj hygroskopické a tepelne stabilné (odolné voči vysokej teplote).

Aplikácia fosfátov v potravinárskom priemysle

Fosfáty sú veľmi rozšírené potravinárske prísady , ktoré slúžia najmä ako regulátory kyslosti, stabilizátory, emulgátory, antioxidanty, konzervačné látky, kypriace a protihrudkujúce látky. Na štítkoch ich treba hľadať pod označením E338 až E452 . Séria začína kyselinou fosforečnou (E338) a potom fosforečnanom sodným, fosforečnanom draselným, fosforečnanom vápenatým, difosforečnanom, trifosforečnanom a polyfosforečnanom. Možno ich nájsť napríklad ako hlavnú zložku sýtených nápojov. Fosforečnany v poľnohospodárstve – kľúčová zložka hnojív V poľnohospodárstve sa fosforečnany nachádzajú v umelých hnojivách ako zdroj ľahko asimilovateľného fosforu, jednej z troch základných živín (spolu s dusíkom a draslíkom). Fosfor je nevyhnutný pre vývoj koreňov a tvorbu kvetov a plodov. Rastlina ho využíva pri všetkých metabolických procesoch – je súčasťou ATP , základného energetického nosiča. V hnojivách sa obsah tohto prvku premieňa na množstvo P ₂ O ₅ . Najdôležitejšie typy fosfátových hnojív sú (obsah P ₂ O ₅ v zátvorkách):

• jednoduchý superfosfát (16-20%),
• obohatený superfosfát (40-50%),
• Fosforečnan amónny, DAP (46%) – tiež poskytuje dusík, a preto je to veľmi účinné hnojivo,
• Monoamónium fosfát, MAP (50-55%),
• Termofosfáty.

Úloha fosfátov v priemyselných chemikáliách

Fosfáty sú tiež široko používané v priemyselných chemikáliách . Pridávajú sa do plastov, textílií a priemyselných materiálov ako retardéry horenia, prísady do farieb a emailov, zmäkčovadlá, tepelné stabilizátory a prostriedky na úpravu vody (sekvestranty a inhibítory vodného kameňa).

Vplyv fosfátov na životné prostredie – výzvy a predpisy

Najväčšou výzvou súvisiacou s používaním fosfátov je ich vplyv na životné prostredie, najmä na vodu. Nadmerné používanie týchto zlúčenín vedie k eutrofizácii vody, teda nadmernému množeniu rias a siníc, a tým k deficitu kyslíka a úhynu vodných organizmov. Hlavným zdrojom fosfátov je poľnohospodárstvo, ako aj komunálne a priemyselné odpadové vody, a preto predpisy EÚ pomerne prísne regulujú ich používanie.

Alternatívy k fosfátom – sú možné?

Samozrejme, existujú alternatívy k fosfátom, ktoré sa používajú v potravinárskom priemysle (napr. citráty, hydrogénuhličitany), detergentoch (napr. zeolity, polykarboxyláty) alebo poľnohospodárstve (organické hnojivá, recyklované hnojivá alebo struvity). Hoci sú biologicky odbúrateľné a podporujú hospodárstvo s uzavretým cyklom, medzi ich hlavné nevýhody patrí okrem iného nižšia účinnosť, vyššie náklady alebo obmedzená dostupnosť.

Normy a predpisy týkajúce sa používania fosfátov

Používanie fosfátov ako potravinárskych prísad je prísne regulované právom EÚ. Najdôležitejšie právne akty sú Nariadenie (ES) 1333/2008 a Nariadenia Komisie (EÚ), ktorým sa menia a dopĺňajú jeho prílohy (č. 1129/2011, 2017/871 a 2018/74). Tieto nariadenia majú zabezpečiť, aby spotreba fosfátov spotrebiteľmi nepresiahla 70 mg/kg telesnej hmotnosti (vyjadrené ako fosfor) – v súlade s odporúčaním Vedeckého výboru pre potraviny. Normy pre obsah fosforu v pracích a čistiacich prostriedkoch sú uvedené v nariadení Európskeho parlamentu a Rady (EÚ) č. 259/2012. Obsahujú 0,5 %fosforu v pracích prostriedkoch a 0,3 g fosforu v štandardnej dávke umývacích prostriedkov. Čo sa týka umelých hnojív, nariadenie Európskeho parlamentu a Rady (EÚ) 2019/1009 neurčuje maximálny obsah fosforu, ale rieši najmä problematiku kontaminantov (napr. kadmium) a podporuje používanie organických a recyklovaných hnojív.