Le phosphate (PO4) se trouve généralement sous forme de phosphate de calcium dans des gisements rocheux appelés apatite et constitue une source naturelle de phosphore, un élément essentiel à la vie sur terre. Il n’existe aucun substitut au phosphore dans l’alimentation humaine, animale ou végétale et donc dans la production alimentaire. Ce dernier fournit un quart des besoins des plantes en nutriments, permettant leur croissance et leur développement. De plus, le phosphore fait partie de nombreux produits utilisés dans la vie moderne. Le phosphore est utilisé dans plusieurs produits. Il constitue l’ingrédient essentiel des engrais.
Le même composé à base de phosphate peut être utilisé pour différentes applications dans un large éventail d’industries, notamment :
- Pharmaceutique
- Nutraceutique
- Soins personnels
- Construction
- Fabrication de produits chimiques
- Énergie renouvelable
- Agriculture
D’ici la fin de la décennie, le marché mondial du phosphate devrait atteindre une valeur de 88,5 milliards de dollars. L’importance du phosphate pour l’humanité et sa valeur en tant que produit industriel ne peuvent être surestimées. À mesure que nous évoluons vers une agriculture durable et une énergie propre et renouvelable, nous sommes susceptibles de voir de nombreuses utilisations innovantes des phosphates et une demande mondiale accrue pour cette matière première essentielle. Continuez à lire pour une vue détaillée des rôles essentiels que jouent les phosphates et les composés à base de phosphate dans l’industrie, l’agriculture et la santé humaine.
Le phosphore est essentiel à la vie
Le phosphore est le onzième élément le plus abondant sur Terre. Si les sols manquent de phosphore, la production alimentaire est limitée, à moins que l’élément nutritif ne soit ajouté sous forme d’engrais phosphatés.
Les phosphates dans notre corps
Les phosphates sont présents dans les systèmes biologiques en tant que matériau structurel des os et des dents. Ces structures sont constituées de phosphate de calcium cristallin sous forme d’hydroxyapatite dans l’émail des dents.
Les phosphates dans les plantes
Le phosphore est un nutriment essentiel à la croissance des plantes. Il contribue au développement des racines, à la maturation des plantes et au développement des graines. Avec l’azote et le potassium, le phosphore est l’un des éléments les plus importants pour la vie végétale.
Les sols perdent leur phosphore pour plusieurs raisons, notamment parce qu’il est emporté par les eaux de pluie. L’agriculture moderne a donc recours au remplacement de ces éléments par des produits fabriqués par l’industrie des engrais phosphatés.
L’ion phosphate tire son nom de l’atome de phosphore central coloré en orange dans la structure ci-dessous :
Le phosphate est également un élément important de l’adénosine triphosphate (ATP), essentielle au fonctionnement des systèmes biologiques chez les animaux et les plantes en raison de sa capacité à stocker et à libérer de l’énergie cellulaire à la demande.
Sources de phosphates
Le phosphate est une roche sédimentaire formée par l’accumulation de matière organique sur des millions d’années. On trouve des gisements de phosphate partout dans le monde et ils constituent la principale source de phosphore. Des réserves de phosphate ont ainsi été découvertes en Afrique, en Amérique du Nord, au Kazakhstan, au Moyen-Orient et en Océanie, mais les plus grands gisements mondiaux se trouvent au Maroc, qui est également l’un des leaders mondiaux de l’extraction de phosphate.
Le phosphore étant une ressource limitée, l’UE a inscrit la roche phosphorée et le phosphore blanc sur la liste des matières premières critiques. Cela signifie que le phosphore doit être récupéré autant que possible.
Pour parvenir à ce recyclage et à cette conservation, les stations d’épuration des eaux usées (STEP) éliminent le phosphore des eaux usées à l’aide de technologies chimiques ou biologiques. Ces boues d’épuration sont ensuite soumises à une digestion anaérobie, une déshydratation et une incinération pour produire du phosphore recyclé.
Dans le secteur manufacturier, le phosphore doit être éliminé des eaux usées pour satisfaire aux réglementations strictes en matière d’effluents. Parallèlement, le recyclage de ce phosphore récupéré comme matière fertilisante peut permettre d’économiser les coûts d’élimination des boues et de réduire considérablement les dépenses d’exploitation des usines.
Les déchets solides tels que le fumier animal et les scories de fabrication d’acier peuvent également être recyclés. La récupération du phosphore des scories de fabrication d’acier permet de réutiliser le reste comme matière première dans les hauts fourneaux. Cette méthode présente un potentiel énorme pour améliorer l’efficacité des ressources du processus de fabrication de l’acier.
À quoi sert le phosphate ?
Les dérivés du phosphate sont utilisés dans la fabrication de produits alimentaires, de produits électroniques, de cosmétiques et de produits de beauté, ainsi que dans une gamme d’autres produits industriels. Le phosphate est également utilisé comme ingrédient clé dans la production d’engrais NPK essentiels et de sels de phosphate, qui sont utilisés dans les engrais, les aliments pour animaux et de nombreuses applications industrielles.
Phosphates industriels
Les phosphates industriels sont utilisés dans une vaste gamme de produits. Ces additifs phosphatés offrent de nombreuses fonctions uniques, telles que :
- Abrasion
- Adoucissement de l’eau
- Précipitation
- Tamponnage du pH
- Contrôle de la rhéologie
- Mouillage de surface
- Dispersion de pigments
- Retardement
- Guérir
- Résistance à la corrosion
- Protection contre le feu
- Adhésion
- Suspension pigmentaire
- Élimination de la mousse
- Stabilisation de formulations de peintures à base de silicate
Additifs phosphatés dans les aliments
Les phosphates de qualité alimentaire sont largement utilisés dans l’industrie de transformation des aliments et remplissent une myriade de fonctions.
Ils peuvent être utilisés comme tampons, accélérateurs de gel, acidulants, antiagglomérants, cryoprotecteurs, pour épaissir les aliments et maintenir la structure comme dans les mélanges de purée de pommes de terre ; pour aider à sécher et à conserver les viandes, la charcuterie et les coupes de charcuterie.
Les phosphates sont également utilisés pour améliorer la texture des produits laitiers, des boissons, de la viande, des produits de boulangerie et des produits protéinés alternatifs. Ils sont également utilisés dans la boulangerie commerciale comme agent levant pour le pain, les gâteaux, les muffins, les crêpes et les beignets.
Les phosphates sont également utilisés dans la fabrication du fromage pour améliorer l’élasticité, la fonte et l’onctuosité, entre autres. Une autre utilisation importante des phosphates est de prolonger la durée de conservation de la viande, des produits laitiers et des boissons.
Industrie des engrais phosphatés
Les engrais NPK, qui contiennent de l’azote, du phosphore et du potassium, constituent le plus grand groupe d’engrais végétaux et sont essentiels à la croissance saine des plantes dans différentes proportions et sont également appelés engrais composés.
Le marché mondial des engrais NPK devrait atteindre 49 950 millions USD d’ici la fin de 2026, avec un TCAC de 2,8 % au cours de la période 2021-2026.
Il existe de nombreux types de produits NPK basés sur différentes recettes nutritionnelles et ils sont souvent personnalisés pour répondre au mieux aux besoins d’une culture ou d’une parcelle de terrain spécifique.
Esters de phosphate
Comme la plupart des groupes fonctionnels, les esters de phosphate se présentent sous une grande variété de formes, avec des exemples importants incluant des biomolécules clés telles que l’ADN, l’ARN et l’ATP, ainsi que de nombreux insecticides, herbicides, agents neurotoxiques et retardateurs de flamme.
Depuis la découverte de leurs excellentes propriétés anti-usure et de résistance au feu dans les années 1940, l’utilisation des esters phosphatés par l’industrie n’a cessé d’augmenter. Ils largement utilisés dans divers produits tels que les retardateurs de flamme, les plastifiants et les additifs de performance pour l’huile moteur.
Utilisations des esters de phosphate
Ils sont utilisés dans des applications hydrauliques et lubrifiantes spéciales dictées par des considérations de risque d’incendie, souvent dans les centrales électriques et la fabrication de métaux chauds. Les esters de phosphate sont également utilisés comme additifs fonctionnels dans les fluides industriels et aéronautiques.
Les fluides non aqueux résistants au feu utilisés dans les applications industrielles critiques sont souvent fabriqués à partir d’esters de phosphate.
D’autres esters de phosphate sont incorporés dans des objets du quotidien comme les meubles et les articles ménagers en tant que retardateurs de flamme et peuvent être revêtus en phosphate sur presque toutes les surfaces.
Ces caractéristiques font des esters de phosphate un choix privilégié dans des secteurs tels que l’aéronautique, la production d’énergie et d’autres industries où la sécurité et la fiabilité sont des priorités absolues.