Fosfat

Fosfatlar tüm hayvan ve bitki hücrelerinde, gıdalarda, kozmetik kimyasında, deterjanlarda, ilaçlarda ve gübrelerde bulunur. Otomotiv, inşaat, petrokimya, tekstil vb. gibi birçok endüstri dalında kullanılırlar. Peki bu kimyasal bileşikler nelerdir? Hangi özelliklere sahiptirler ve fosfatlar yalnızca oral olarak mı kullanılır?

Fosfatlar nelerdir ve özellikleri nelerdir?

Fosfatlardan bahsederken, çoğunlukla ortofosfatlar , yani kimyasal formülü H ₃ PO ₄ olan fosforik asit (V) türevlerini kastediyoruz. Üç hidrojen atomu metal katyonları veya amonyum iyonu (tuzlar oluşur) veya organik gruplar (sonra esterler oluşur) ile değiştirilebilir. Fosforik asit susuzlaştırılabilir 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 derecesinin farklı olduğu _diğer asitleri de oluşturduğunu eklemekte fayda var – trioksofosforik asit (III) _H3PO3 (fosfonik) ve hipofosforöz asit (I) _H3PO2 (fosfinik). Bunlar endüstride de uygulama bulurlar, ancak ortofosfatlardan çok daha az ölçüde. Fosfatlar, çeşitli yapıları nedeniyle, endüstrinin belirli dallarında kullanılan farklı fizikokimyasal özelliklere sahiptir. En geniş uygulama _, şelat oluşturma yeteneklerine (metal iyonlarının bağlanması), tamponlama yeteneklerine (pH stabilizasyonu), emülsifiye etme yeteneklerine sahip olan ve ayrıca higroskopik ve termal olarak kararlı olan (yüksek sıcaklığa dayanıklı) fosfatlar tarafından bulunur.

Fosfatların gıda endüstrisindeki uygulamaları

Fosfatlar, esas olarak asitlik düzenleyiciler, stabilizatörler, emülgatörler, antioksidanlar, koruyucular ve kabarma ve topaklanmayı önleyici maddeler olarak hizmet eden çok yaygın gıda katkı maddeleridir . Etiketlerde, E338 ila E452 tanımları altında aranmalıdır. Seri fosforik asitle (E338) başlar ve ardından sodyum fosfatlar, potasyum fosfatlar, kalsiyum fosfatlar, difosfatlar, trifosfatlar ve polifosfatlar gelir. Örneğin, karbonatlı içeceklerin ana bileşeni olarak bulunabilirler. Tarımda fosfatlar – gübrelerin temel bir bileşeni Tarımda fosfatlar, yapay gübrelerde, üç temel besinden biri olan (azot ve potasyumla birlikte) kolayca asimile edilebilen fosfor kaynağı olarak bulunur . Fosfor, köklerin gelişimi ve çiçek ve meyvelerin oluşumu için gereklidir. Bitki bunu tüm metabolik süreçlerde kullanır – temel enerji taşıyıcısı olan ATP’nin bir bileşenidir. Gübrelerde bu elementin içeriği P ₂ O ₅ miktarına dönüştürülür. Fosfatlı gübrelerin en önemli türleri 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 ayrıca endüstriyel kimyasallarda da yaygın olarak kullanılır. Plastiklere, tekstillere ve endüstriyel malzemelere alev geciktiriciler, boya ve emaye katkı maddeleri, plastikleştiriciler, termal stabilizatörler ve su arıtma maddeleri (tutturucular ve kireç önleyiciler) olarak eklenirler.

Fosfatların çevre üzerindeki etkisi – zorluklar ve düzenlemeler

Fosfatların kullanımıyla ilgili en büyük zorluk, özellikle su olmak üzere çevre üzerindeki etkileridir. Bu bileşiklerin aşırı kullanımı, suyun ötrofikasyonuna, yani aşırı alg ve siyanobakteri oluşumuna ve sonuç olarak oksijen eksikliğine ve suda yaşayan organizmaların ölümüne yol açar. Fosfatların ana kaynağı tarımın yanı sıra belediye ve endüstriyel atık sudur, bu nedenle AB düzenlemeleri bunların kullanımını oldukça katı bir şekilde düzenler.

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 vardır. Biyolojik olarak parçalanabilir olmalarına ve kapalı devre ekonomisini desteklemelerine rağmen, başlıca dezavantajları arasında daha düşük verimlilik, daha yüksek maliyetler veya sınırlı bulunabilirlik bulunur.

Fosfatların kullanımına ilişkin standartlar ve düzenlemeler

Fosfatların gıda katkı maddesi olarak kullanımı AB yasaları tarafından sıkı bir şekilde düzenlenmiştir. En önemli yasal düzenlemeler (EC) 1333/2008 sayılı Yönetmelik ve eklerini değiştiren Komisyon Yönetmelikleri (AB)’dir (No.1129/2011, 2017/871 ve 2018/74). Bu yönetmelikler, Gıda Bilimsel Komitesi’nin tavsiyesi doğrultusunda tüketiciler tarafından fosfat tüketiminin 70 mg/kg vücut ağırlığını (fosfor olarak ifade edilir) geçmemesini sağlamayı amaçlamaktadır. Deterjanlar ve temizlik maddelerindeki fosfor içeriğine ilişkin standartlar, Avrupa Parlamentosu ve Konseyi’nin (AB) 259/2012 sayılı Yönetmeliğinde belirtilmiştir. Çamaşır deterjanlarında %0,5 fosfor ve bulaşık makinesi deterjanlarının standart dozunda 0,3 g fosfor bulunur. Yapay gübrelere gelince, Avrupa Parlamentosu ve Konseyinin (AB) 2019/1009 sayılı Tüzüğü, fosforun maksimum içeriğini belirtmemekte, ancak esas olarak kirleticiler (örneğin kadmiyum) sorununu ele almakta ve organik ve geri dönüştürülmüş gübrelerin kullanımını teşvik etmektedir.