Фосфат

Фосфати містяться у всіх тваринних і рослинних клітинах, в продуктах харчування, в косметичних засобах, миючих засобах, ліках і добривах. Їх використовують у багатьох галузях промисловості – автомобільній, будівельній, нафтохімічній, текстильній тощо. Але що це за хімічні сполуки? Якими властивостями вони володіють і чи застосовують фосфати виключно всередину?

Що таке фосфати і якими властивостями вони володіють?

Говорячи про фосфати, найчастіше мають на увазі ортофосфати , тобто похідні фосфорної кислоти (V) з хімічною формулою H ₃ PO ₄ . Три атоми Гідрогену можуть бути заміщені катіонами металу або іоном амонію (утворюються солі) або органічними групами (тоді утворюються складні ефіри). Фосфорна кислота може бути зневоднена, що призводить до:

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

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

Однак варто додати, що фосфор утворює й інші кислоти , в яких він відрізняється ступенем окиснення – триоксофосфорну (III) H ₃ PO ₃ (фосфонову) і гіпофосфористу (I) H ₃ PO ₂ (фосфінову). Вони також знаходять застосування в промисловості, але значно меншою мірою, ніж ортофосфати. Завдяки різноманітній структурі Фосфати мають різні фізико-хімічні властивості, які використовуються в окремих галузях промисловості. Найбільш широке застосування знайшли фосфати з хелатуючими (зв’язування іонів металів), буферними (стабілізація рН), емульгувальними , а також гігроскопічними і термічно стабільними (стійкими до високої температури).

Застосування фосфатів у харчовій промисловості

Фосфати є дуже поширеними харчовими добавками , які в основному служать регуляторами кислотності, стабілізаторами, емульгаторами, антиоксидантами, консервантами, розпушувачами та засобами, що запобігають злежуванню. На етикетках їх слід шукати під позначеннями від E338 до E452 . Ряд починається з фосфорної кислоти (E338) , а потім 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 елементів живлення (поряд з азотом і калієм). Фосфор необхідний для розвитку коренів і формування квітів і плодів. Рослина використовує його у всіх метаболічних процесах – він входить до складу АТФ , основного носія енергії. У добривах вміст цього елемента перераховується на кількість P ₂ O ₅ . Найважливішими видами фосфорних добрив є (вміст P ₂ O ₅ в дужках):

• Суперфосфат одинарний (16-20%),
• збагачений суперфосфат (40-50%),
• Фосфат амонію, DAP (46%) – також забезпечує азот, тому це дуже ефективне добриво,
• 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 агенти для очищення води (секвестранти та інгібітори накипу).

Вплив фосфатів на навколишнє середовище – виклики та регулювання

Найбільшою проблемою, пов’язаною з використанням фосфатів, є їхній вплив на навколишнє середовище, особливо воду. Надмірне використання цих сполук призводить до евтрофікації води, тобто надмірного цвітіння водоростей і ціанобактерій, а отже – дефіциту кисню і загибелі гідробіонтів. Основним джерелом фосфатів є сільське господарство, а також муніципальні та промислові стічні води, тому правила ЄС досить суворо регулюють їх використання.

Альтернативи фосфатам – чи можливі вони?

Звичайно, існують альтернативи фосфатам, які використовуються в харчовій промисловості (наприклад, цитрати, бікарбонати), детергентах (наприклад, цеоліти, полікарбоксилати) або сільському господарстві (органічні добрива, перероблені добрива або струвіти). Незважаючи на те, що вони біологічно розкладаються та підтримують економіку замкнутого циклу, їхні основні недоліки включають, серед іншого, нижчу ефективність, вищу вартість або обмежену доступність.

Норми та правила застосування фосфатів

Використання фосфатів як харчових добавок суворо регулюється законодавством ЄС. Найважливішими правовими актами є Регламент (ЄС) 1333/2008 та Регламенти Комісії (ЄС), що вносять зміни до його додатків (№ 1129/2011, 2017/871 та 2018/74). Ці правила спрямовані на те, щоб споживання фосфатів споживачами не перевищувало 70 мг/кг маси тіла (виражене як фосфор) – відповідно до рекомендацій Наукового комітету з харчових продуктів. Стандарти щодо вмісту фосфору в мийних і чистячих засобах визначені в Регламенті (ЄС) № 259/2012 Європейського Парламенту та Ради. Вони складають 0,5%фосфору в пральних порошках і 0,3 г фосфору в стандартній дозі миючих засобів для посудомийних машин. Що стосується штучних добрив, Регламент (ЄС) 2019/1009 Європейського парламенту та Ради не визначає максимальний вміст фосфору, але в основному стосується проблеми забруднень (наприклад, кадмію) та сприяє використанню органічних і перероблених добрив.