L’acide phosphorique (ou acide orthophosphorique) est un composé chimique de formule H3PO4. C'est un oxoacide trifonctionnel (triacide) important en chimie minérale et fondamental en biochimie. À température ambiante, l'acide phosphorique pur est un solide cristallin de densité 1,83 qui fond à 42,35 °C. Toutefois, il n'est pratiquement jamais produit ni utilisé sous cette forme. Sa forme la plus courante est une solution aqueuse contenant généralement 75% ou 85% H3PO4. L'acide phosphorique et les phosphates sont souvent décrits selon leur teneur en pentoxyde de phosphore, P2O5, bien que cette notation soit historique et que les solutions aqueuses ne contiennent pas de P2O5 tel quel.
Généralement obtenu en attaquant l’apatite (principal minerai de phosphate) par de l’acide sulfurique, l’acide phosphorique peut aussi être préparé par calcination à haute température de l’apatite avec de la silice et du carbone. Industriellement, il est employé avant tout dans la fabrication de sels de phosphate, principalement des engrais et des détergents. Il sert aussi d’additif alimentaire et est utilisé en solution dans des produits mécaniques pour dérouiller les pièces métalliques. En tant qu’additif alimentaire, une consommation excessive peut entraver le fonctionnement des reins et favoriser les calculs rénaux. Des chercheurs américains ont montré que, chez des patients récemment diagnostiqués d’insuffisance rénale, deux verres de Coca-Cola par jour multipliaient par deux le risque d’insuffisance rénale.
Formes, propriétés et réactions
1) Point de fusion et stabilité: le point de fusion décrit correspond à l’acide phosphorique pur; lorsqu’il est chauffé près de cette température, il se décompose partiellement selon la réaction 2 H3PO4 ⇌ H2O + H4P2O7. Dans les solutions aqueuses commerciales, la teneur en H3PO4 est ajustée et stabilisée pour les usages industriels et alimentaires.
2) Formes commerciales et pureté: l’Acide Phosphorique 75% est une solution concentrée diluée à 75 % en masse, utilisée dans les secteurs industriel, alimentaire et cosmétique. C’est une solution incolore, visqueuse et inodore, avec une densité élevée et une forte affinité pour l’eau, facilitant sa mise en solution dans diverses formulations.
3) Réactivité chimique: sur le plan chimique, l’acide phosphorique 75% réagit facilement avec les bases pour former des sels appelés phosphates et peut participer à des réactions d’estérification avec des alcools, conduisant à la formation de phosphates organiques employés dans certains tensioactifs ou additifs spécialisés. Il peut aussi servir de régulateur d’acidité et de séquestrant dans diverses formulations.
Usages industriels et alimentaires
Dans l’industrie alimentaire, l’acide phosphorique agit comme acidifiant, correcteur d’acidité et conservateur. Il intervient dans les boissons gazeuses, certaines confiseries et les préparations à base de viande pour ajuster le pH et stabiliser les produits afin de prolonger leur durée de conservation. En cosmétique, il régule le pH dans les lotions, gels, produits capillaires et formulations dermatologiques. La fabrication de l’Acide Phosphorique 75% destinée à ces usages repose sur le procédé thermique, lequel oxyde le phosphore élémentaire pour obtenir du pentoxyde de phosphore, qui est ensuite hydraté pour former une solution d’acide phosphorique très pure, puis diluée à 75%.
Phosphates et sécurité nutritionnelle
Sur le plan nutritionnel, les phosphates et l’acide phosphorique jouent un rôle dans les réactions biochimiques et dans le maintien du pH sanguin, mais leur consommation excessive peut être problématique pour la fonction rénale et la formation de calculs rénaux. Des études montrent que des apports élevés en phosphates liés à certains additifs alimentaires peuvent augmenter les expositions et posent des questions de sécurité, particulièrement chez les enfants et les adolescents consommant régulièrement des aliments vecteurs de phosphates.
En réponse aux préoccupations sanitaires, l’EFSA a réévalué la sécurité des phosphates en tant qu’additifs et a publié en 2019 une DJA ( dose journalière admissible) groupée pour l’ensemble des additifs à base de phosphates, exprimée en phosphore: 40 mg de phosphore par kg de poids corporel et par jour. Cette DJA ne couvre pas les individus souffrant de troubles modérés à sévères de la fonction rénale et ne fixe pas une DJA spécifique pour l’acide phosphorique pur; les niveaux d’exposition peuvent excéder la DJA pour les consommateurs à haut niveau d’ingestion.
Les additifs phosphatés sont autorisés dans plus de 100 applications alimentaires, avec des contributions majeures provenant de produits de boulangerie, pâtisserie, fromages industriels et produits à base de viande. Le E338 est l’identifiant de l’acide phosphorique en tant qu’additif alimentaire, souvent présent dans les sodas de type cola; ce composé est considéré comme internationalement sûr dans les limites de la DJA globale et dans les usages industriels et cosmétiques.
Important: contexte réglementaire et usages spécifiques
Selon les autorités douanières françaises, la France est une importatrice nette d’acide phosphorique en 2014. L’expédition de ce produit s’effectue généralement via messagerie, et l’utilisation du procédé thermique est répandue pour obtenir la solution d’acide phosphorique à usage alimentaire, cosmétique et industriel.
Applications spécifiques et sécurité d’emploi
- Antirouille et passivation: il est utilisé pour le traitement antirouille et la passivation des pièces métalliques, protégeant de l’oxydation.
- Régulateur de pH et stabilisateur: dans les boissons et les produits alimentaires, il ajuste et stabilise le pH ainsi que la teneur en fosfates pour obtenir une conservation efficace.
- Éthique et sécurité: les niveaux d’exposition doivent être surveillés, en particulier pour les populations à risque (reins sensibles, enfants).
Tableau récapitulatif des usages et des points clés
| Aspect | Description |
|---|---|
| Forme courante | Solution aqueuse à 75% ou 85% H3PO4 |
| Origine industrielle | Attaque de l’apatite par H2SO4; ou calcination de l’apatite avec silice et carbone |
| Principaux usages | Sels de phosphate (engrais), détergents, antioxydant, régulateur de pH, dérouillage |
| Risques nutritionnels | Rénaux, calculs rénaux; interaction avec les habitudes alimentaires et additifs |
| Réglementation | DJA groupée: 40 mg de phosphore/kg/jour; pas de DJA spécifique pour l’acide pur |
En résumé, l’acide phosphorique alimentaire est un additif polyvalent largement utilisé dans l’industrie et l’alimentation, mais son usage doit être encadré par des limites de sécurité nutritionnelle afin de prévenir les effets indésirables sur la fonction rénale et les risques cardiovasculaires liés à une trop forte teneur en phosphates dans l’organisme.
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