Voir la source de Phosphate

{{Confusion|Roche phosphatée}}
{{Infobox Chimie
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| légende = [[Fichier:Phosphate-3D-vdW.png|125px]]<br>Structure tridimensionnelle d'un ion phosphate<br>[[Fichier:Phosphate Group.svg|160px]]<br>Structure d'un groupe phosphate lié à un {{nobr|radical R}}
<!-- Général -->
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}}<!-- ----------------------------- Fin de l'infoboite ----------------------------- -->
[[Fichier:Annual mean sea surface phosphate (World Ocean Atlas 2005).png|vignette|Le phosphore, [[oligo-élément]] indispensable à la vie, est inégalement réparti sur terre et dans les océans, les poissons et les oiseaux jouent un rôle important dans sa [[Concentration (opération chimique)|concentration]] et dans son retour à la terre ([[bioturbation]])<ref>Le cycle biogéochimique et écologique du phosphore a été modifié par l'Homme qui l'a récemment massivement introduit sous forme d'[[engrais]] ([[eutrophisation|eutrophisant]]) dans les agrosystèmes, et indirectement dans les [[écosystème]]s ([[World Ocean Atlas|Atlas mondial des océans]]).</ref>.]]
[[Fichier:PhosphateRockUSGOV.jpg|vignette|Phosphate dans une coupelle.]]

Un '''phosphate''' est un composé dérivé de l'[[acide phosphorique]] {{fchim|H|3|PO|4}} par perte ou substitution d'un ou plusieurs [[atome]]s d'[[hydrogène]], par d'autres atomes ou groupes fonctionnels.

En [[chimie minérale]], c'est un [[Sel (chimie)|sel]] résultant de l'attaque d'une [[Base (chimie)|base]] par cet acide, ou l'anion faisant partie de ce sel. Les ions '''orthophosphates''' sont les formes chimiques les plus fréquentes du phosphate dans l’environnement (H<sub>2</sub>PO<sub>4</sub><sup>−</sup>, HPO<sub>4</sub><sup>2−</sup>, PO<sub>4</sub><sup>3−</sup>), tous dérivés de l'acide phosphorique par perte d'un à trois atomes d'hydrogène. Ils sont utilisés dans certains [[engrais]], [[Lessive (détergent)|lessives]], comme [[Inhibiteur de corrosion|inhibiteurs de corrosion]] ou [[Additif alimentaire|additifs alimentaires]] (ils portent alors les [[Numéro E|numéros]] E338 à E343 si ce sont des orthophosphates, E450 à E455 si ce sont des polyphosphates). Présents en excès dans l'eau, ils sont source d'[[eutrophisation]] (voire de [[dystrophisation]]).

En [[chimie organique]], un phosphate est un type de [[composé organophosphoré]] ; les groupes substituants des hydrogènes de l'acide phosphorique peuvent alors être des chaînes carbonées, on parle parfois de phosphate organique.

== Dosage ==
La mesure de la [[Concentration (chimie)|concentration]] en phosphate est basée sur l'apparition du [[Complexe (chimie)|complexe]] [[phosphomolybdate d'ammonium]] qui est détecté par [[spectrophotométrie]] dans l'ultraviolet.
Les ions [[chlorure]] peuvent gêner et doivent être éliminés en faisant bouillir avec deux gouttes d'[[acide nitrique]] ; l'addition au réactif molybdique de [[tartrate]] améliore la spécificité.

Une solution d'[[orthomolybdate d'ammonium]] (NH<sub>4</sub>)<sub>2</sub>MoO<sub>4</sub> mélangée à chaud à de l'acide nitrique 6M et à un phosphate, donne un précipité jaune de phosphomolybdate d'ammonium (NH<sub>4</sub>)<sub>3</sub>PO<sub>4</sub>(MoO<sub>3</sub>)<sub>2</sub>.

Les ions argent pour le phosphate donnent un précipité jaunâtre Ag<sub>3</sub>PO<sub>4</sub>. L'[[hydrogénophosphate de sodium]] donne avec l'ion Ag<sup>+</sup> un précipité jaune de [[phosphate d'argent]] soluble dans l'acide nitrique et dans l'[[ammoniaque]].
:<math>\rm 3Ag^{+}+2HPO_{4}^{--}\;\;\to\;\; Ag_{3}PO_{4\downarrow }+H_{2}PO_{4}^{-}</math>

Un protocole de dosage a été validé en France par l'[[Association française de normalisation|AFNOR]]<ref>AFNOR, 1990, ''Dosage des orthophosphates, des phosphates et du phosphore total''. In: AFNOR (Éd.), ''Eaux Méthodes d'essais'', Paris, {{p.}}87–97.</ref>.

== Caractéristiques moléculaires et chimiques ==
L'[[ion]] phosphate (ou ''orthophosphate'') est un [[anion]] polyatomique de [[Représentation des molécules#Formule brute|formule chimique brute]] [[Phosphore|P]][[Oxygène|O]]<sub>4</sub><sup>3−</sup> et de [[masse moléculaire]] de {{unité|94.97|[[Unité de masse atomique unifiée|daltons]]}}. Il se présente sous la forme d'un [[tétraèdre]] dont les sommets sont formés par les quatre [[atome]]s d'[[oxygène]] encadrant un atome de [[phosphore]].

Cet ion, qui comporte trois charges négatives, est la [[base conjuguée]] de l'ion hydrogénophosphate HPO<sub>4</sub><sup>2−</sup> (ou ''phosphate inorganique''<ref name="inorganique">Harvey Lodish, Arnold Berk, Paul Matsudaira, [[James Darnell]], Chris A. Kaiser, Pierre L. Masson, [https://books.google.com/books?id=gSFbGLVFwMEC&pg=PA301 Biologie moléculaire de la cellule], {{p.|301}}</ref>, noté « '''Pi''' ») qui est lui-même la base conjuguée de l'ion dihydrogénophosphate H<sub>2</sub>PO<sub>4</sub><sup>−</sup> qui est lui-même la base conjuguée de l'[[acide phosphorique]] H<sub>3</sub>PO<sub>4</sub>. C'est une [[molécule hypervalente]] sachant que l'atome de phosphore possède dix [[électron]]s libres sur sa [[couche de valence]].

Un sel de phosphate se forme lorsqu'un [[cation]] se lie à l'un des atomes d'oxygène de l'ion phosphate, formant un [[composé ionique]]. La plupart des phosphates sont in[[Solubilité|solubles]] dans l'eau aux [[conditions normales de température et de pression]], excepté pour les sels de [[Métal alcalin|métaux alcalins]].

Solubilisé dans une [[solution aqueuse]], le phosphate existe sous ses quatre formes selon le taux d'[[Potentiel hydrogène|acidité]]. En allant du plus basique au plus acide :
* la première forme à prédominer est l'ion phosphate (proprement dit) PO<sub>4</sub><sup>3−</sup> (fortement basique) ;
* la seconde forme est l'ion hydrogénophosphate HPO<sub>4</sub><sup>2−</sup> (faiblement basique) ;
* la troisième forme est l'ion dihydrogénophosphate H<sub>2</sub>PO<sub>4</sub><sup>−</sup> (faiblement basique) ;
* la quatrième est la forme phosphate de trihydrogène (à l'état cristallin non ionisé) ou acide phosphorique H<sub>3</sub>PO<sub>4</sub> (fortement acide en solution).

Le pK{{ind|a}} des couples acide/base précédents est<ref>Kumler, W.D. ; Eiler, J.J., ''J. Am. Chem. Soc.'' 1943, 65, 2355.</ref>{{,}}<ref>[http://Product%20Information%20of%20Sigma-Aldrich https://www.sigmaaldrich.com/content/dam/sigma-aldrich/docs/Sigma/Product_Information_Sheet/1/p6560pis.pdf]</ref> :
* HPO<sub>4</sub><sup>2−</sup> / PO<sub>4</sub><sup>3−</sup> : 12,32 ;
* H<sub>2</sub>PO<sub>4</sub><sup>−</sup> / HPO<sub>4</sub><sup>2−</sup> : 7,20 ;
* H<sub>3</sub>PO<sub>4</sub> / H<sub>2</sub>PO<sub>4</sub><sup>−</sup> : 2,15.

L'ion phosphate peut former des ions [[polymère]]s, par exemple :
* diphosphate P<sub>2</sub>O<sub>7</sub><sup>4−</sup> (aussi appelé ''[[pyrophosphate]]'') ;
* triphosphate P<sub>3</sub>O<sub>10</sub><sup>5−</sup>.

Les phosphates formant des [[Complexe (chimie)|complexes]] avec le [[calcium]] (contrôle micro-environnemental pendant la (bio-)minéralisation), ils entrent souvent dans la composition des [[Lessive (détergent)|lessives]]. Riche en phosphore, les rejets lessiviels augmentent donc le risque d'[[eutrophisation]]. Depuis les [[années 1980]], les fabricants utilisent donc de plus en plus des substituts, telles les [[zéolithe]]s.

== Formation et répartition ==
{{Article détaillé|Roche phosphatée}}

La [[roche phosphatée]] (roche concentrée en sels de phosphate) est une [[roche sédimentaire]] dite roche {{page h'|exogène}} : elle se forme par concentration lorsque des ions phosphate [[Précipité|précipitent]] dans une roche en [[diagenèse]]. Les formes biogènes, telles les [[guano]]s d'[[oiseau]]x et de [[Chiroptera|chauve-souris]], sont exploitées depuis des siècles.

Les gisements les plus importants se trouvent au [[Maroc]], plus particulièrement à [[Khouribga]], au [[Sahara occidental]]<ref>{{Lien web |langue=fr |titre=Qu'exporte le Sahara Occidental ? Principalement du phosphate |url=https://www.alternatives-economiques.fr/quexporte-sahara-occidental-principalement-phosphate-0106201573458.html |site=Alternatives Economiques |date=2015-06-01 |consulté le=2022-06-30}}</ref>, aux [[États-Unis]] en [[Floride]], en [[Russie]], en [[Tunisie]], au [[Togo]], au [[Sénégal]], en [[Israël]], en [[Jordanie]], en [[Chine]] et sur certaines îles d'[[Océanie]] : [[Nauru]], [[Banaba]], [[Makatea (île)|Makatea]]...

De célèbres gisements insulaires sont aujourd'hui épuisés : [[île de la Navasse]] près d'[[Haïti]], [[Nauru]] et [[Banaba]] ([[Micronésie (région)|Micronésie]]), [[Îles Chincha]] ([[Pérou]])… Celui de [[Makatea (ile)|Makatea]] ([[Polynésie française]]) pourrait être relancé ou non<ref>{{Ouvrage|titre=Polynésie, dynamique contemporaine et enjeux d'avenir|éditeur=Pr. Univ. de Bordeaux|collection=Les cahiers d'outre-mer|date=2005|isbn=978-2-86781-372-6|consulté le=2024-08-27}}</ref>.

== Synthèse industrielle ==
[[Fichier:C Frédéric Kuhlmann.png|vignette|[[Frédéric Kuhlmann]] chimiste français fondateur des Établissements Kuhlmann, en 1881]]
La synthèse des [[Superphosphate|superphosphates]] fut développée à échelle industrielle par les [[Établissements Kuhlmann]] déjà producteurs d'acide sulfurique, à partir des années 1840, d'abord pour satisfaire les besoins des producteurs de betteraves de la région de Lille<ref>{{Ouvrage|prénom1=Aftalion,|nom1=Fred.|titre=A history of the international chemical industry|éditeur=Chemical Heritage Press|date=2001|isbn=0941901297|isbn2=9780941901291|oclc=47764354|lire en ligne=https://www.worldcat.org/oclc/47764354|consulté le=2018-12-17}}</ref>.

Des composés du phosphates peuvent être industriellement synthétisés. Ainsi [[Rhodia]] produisait par exemple du ''Tri-polyphosphate (TPP)'' en France (à Rouen) dans une unité de fabrication finalement fermée dans le cadre des restructurations industrielles<ref>Journal officiel (2007) [https://www.journal-officiel.gouv.fr/publications/balo/pdf/2007/0402/200704020703429.pdf Bulletin des annonces légales obligatoires bulletin n° 40 Rhodia S.A. Société anonyme au capital de 1.204.186.174 €. Siège social : Immeuble Cœur Défense, Tour A, 110, esplanade Charles-de-Gaulle, 92400 Courbevoie. 352 170 161 R.C.S. Nanterre] JO du 2 avril 2007</ref>.

== Utilisation ==
[[Fichier:Tripelsuperfosfaat (triple phosphate).jpg|vignette|[[Granulé]]s de superphosphate triple, engrais titrant 45 % de P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>.]]
[[Fichier:Phosphate workers(1917).jpeg|vignette|Ouvriers (probablement chinois) d'une mine de Nauru, 1917.]]
[[Fichier:Nauru-phosphatefields.jpg|vignette|Mines de Nauru.]]
[[Fichier:TVA phosphate smelting furnace.jpg|vignette|Grand four électrique de fusion de phosphate, utilisé pour produire du phosphore élémentaire dans une usine chimique de la TVA ([[Tennessee Valley Authority]]) dans la zone de {{Langue|en|texte=Muscle Shoals}} en Alabama (États-Unis), juin 1946.]]
[[Fichier:Livraison phosphates.jpg|vignette|Diminution des ventes de phosphates en France, qui ne s'est pas partout traduite par une diminution des teneurs des sols (qui ont diminué dans 34 % des régions, sont restées stables dans 24 % et ont augmenté dans 43 % dont en Bretagne), en raison notamment des apports de lisiers et boues d'épuration.]]

Les phosphates sont utilisés dans l'[[agriculture]] et le jardinage comme [[engrais]]<ref>[https://agroneo.com/techniques/intrants/engrais-phosphates « Les engrais phosphatés »], sur ''agroneo.com''</ref> pour fournir aux plantes (fruits, légumes…) une source de [[phosphore]]<ref>État de l'environnement, {{lien brisé|url=http://www.stats.environnement.developpement-durable.gouv.fr/uploads/media/ree2010_Environnement_en_France.pdf |titre=Références juin 2010 }}, L'environnement en France, Commissariat général au développement durable • Service de l'observation et des statistiques ({{p.|41-42}} / 152)</ref>. Les engrais phosphatés représentent, de loin, la principale utilisation des phosphates. Le [[minerai (roche)|minerai]], en général des phosphates de calcium, peut être épandu directement sur les terres acides après avoir été finement broyé. Ayant tendance à se recombiner au calcium des sols, ce qui le rend moins assimilable, il doit être rendu plus [[Solubilité|hydrosoluble]] avant d'être employé sur les sols calcaires, ce qui passe par la fabrication des superphosphates. Suivant l'origine du minerai et le traitement, ces engrais sont susceptibles d'apporter des éléments fertilisants variés outre le calcium et le phosphore. Ces engrais peuvent être d'origine organique (poudre d'os, arêtes de poissons, etc.) ou inorganique (attaque d'acide sur du minerai), ce qui est de plus en plus le cas, hormis en [[agriculture biologique]] où les engrais de synthèse sont interdits.

Le superphosphate simple peut être utilisé pour l'assainissement des litières en élevage. Il passe dans le fumier et joue à nouveau un rôle de fertilisant.<br />Le phosphate se trouve aussi impliqué dans la [[vin|fermentation vin]]icole (type de [[fermentation alcoolique|fermentation éthylique]]).

Les [[Acide phosphorique|dihydrogénophosphates]] H<sub>2</sub>PO<sub>4</sub><sup>−</sup> de calcium ou sodium (E450) et le phosphate d'aluminium sodique acide (E541) sont utilisés associés au [[bicarbonate de sodium]] comme poudre à lever en boulangerie-pâtisserie. Ils ont fait partie des premières [[Levure chimique|levures chimiques]], ne laissent pas d'arrière-goût et ont en grande partie remplacé la [[levure de boulanger]].

Les polyphosphates sont utilisés comme prétraitement des eaux calcaires potables ou traitement préalable ou principal à l'[[adoucissement de l'eau]] en général. Ils ont été utilisés massivement comme composants des [[Lessive (détergent)|lessives]].

Tous les êtres vivants contiennent des phosphates : ainsi les groupes phosphate sont des éléments de la chaîne composant les hélices de l'[[Acide désoxyribonucléique|ADN]], l'[[adénosine triphosphate]] sert de vecteur d'énergie dans les cellules, les os et les dents sont essentiellement constitués d'[[hydroxyapatite]] (Ca<sub>5</sub>(PO<sub>4</sub>)<sub>3</sub>(OH))…

L'[[acide phosphorique]] est généralement obtenu comme coproduit de la fabrication des [[Superphosphate|superphosphates]] (attaque des minerais phosphatés par l'acide sulfurique).

La [[phosphatation]] et ses variantes ''bondérisation'' et [[parkérisation]] sont des traitements de protection de surface des aciers. On y utilise des bains d'acide phosphorique pour produire une couche superficielle de [[phosphate de fer]].

Des orthophosphates (OP) ajoutés à une eau [[potabilisation|potabilisée]] permet de déposer des complexes stables (ex. : [[pyromorphite]], Pb<sub>5</sub>(PO<sub>4</sub>)<sub>3</sub>) avec le fer, le plomb ou le cuivre issu de la corrosion de conduites métalliques. Ces complexes forment un film qui diminue le contact entre l'eau (et son oxygène dissous) et le métal toxique de la paroi interne d'une canalisation métallique. La corrosion est alors inhibée ou ralentie. Un tel traitement est permis au Royaume-Uni et aux États-Unis depuis les [[années 1990]] puis a été utilisé au Canada, et plus récemment en Irlande. En Belgique et en République Tchèque il est utilisé pour protéger les canalisations en fer.

Utilisé dans les [[Accumulateur lithium-fer-phosphate|accumulateurs LFP]] (ou Li-FePO4 : Lithium-Fer-Phosphate, apparu en 2007). Les batteries LFP sont moins cher à produire que les batteries NMC ([Li]-NiMnCo) et leur [[impact environnemental]] est moindre (fer et phosphate au lieu de nickel, manganèse et cobalt). Leur densité énergétique est plus faible mais leur durée de vie plus longue.

'''En France''' : Les branchements publics et [[canalisation]]s intérieures en plomb doivent être remplacés par des tuyaux sans plomb, pour lutter contre le saturnisme et mieux respecter la réglementation sur la potabilité de l’eau (directive européenne 98/83/CE relative à la qualité des ''« eaux destinées à la consommation humaine »'' (EDCH). La limite de qualité (LQ) pour le paramètre plomb (Pb) est passée de 50 à 25 μg/L en décembre 2003, puis de 25 à 10 μg/L en décembre 2013, conformément aux préconisations de l’OMS.
En complément à ces mesures qui prennent du temps, et à certaines conditions, une circulaire permet un traitement filmogène des canalisations par ajout à l'eau d'[[acide phosphorique]] ou d’orthophosphates (OP). Ceci peut limiter le relarguage de plomb à partir des tuyauteries, des soudures et des éléments de robinetterie (le laiton contient du plomb).
Ainsi, alors que les tuyauteries des maisons anciennes tardaient souvent à être changées, de 2003 à 2013, en France dix usines de production d’EDCH ont testé un traitement par OP (avec autorisation préfectorale) <ref name=RapportAvisAnses2017/>.
<br />En 2012 et 2013, la Direction générale de la santé (DGS) puis le ministère de l’environnement et le CGDD ont demandé au [[Haut Conseil de la santé publique]] (HCSP) d’évaluer l’efficacité de ce type de traitement et de prendre position sur l’intérêt de le poursuivre ou de le généraliser à d’autres réseaux de distribution (et si oui et à quelles conditions… sachant qu’un arrêt du traitement pourrait peut être aussi déséquilibre les équilibres microbiens des biofilms déposés sur les tuyaux)<ref name=RapportAvisAnses2017/>.
Cette demande a été traitée par un groupe de travail dénommé « ''Traitement des EDCH par des orthophosphates'' » dont les conclusions ont été adoptées le 4 juillet 2017<ref name=RapportAvisAnses2017>ANSES (2017) ''[https://www.anses.fr/fr/system/files/EAUX2015SA0094Ra.pdf Impacts du traitement des eaux destinées à la consommation humaine par des orthophosphates pour limiter la dissolution du plomb]'' ; Oct 2017, Edition scientifique ;  Rapport signé le 03/10/2017 ; Avis de l'Anses Saisine n° 2015-SA-0094( Saisines liées n° 2001-SA-0218, 2003- A-0042, 2003-SA-0096, 2003-SA-0314, 2003-SA-0378), PDF, 194p </ref>.
Outre l'acide phosphorique (NF EN 974) des polyphosphates utilisables pourraient être selon l'ANSES<ref name=RapportAvisAnses2017/> :
* des dihydrogénophosphates de sodium (NF EN 1198) ; 
* des phosphates trisodiques (NF EN 1200) ; 
* des dihydrogénophosphates de potassium (NF EN 1201) ;
* des hydrogénophosphates de potassium (NF EN 1202) ; 
* des phosphates tripotassiques (NF EN 1203).
En France le dosage devrait être de {{unité|2|mg}}/L de PO4<sup>3−</sup> en injection continue dans l'eau le temps que la couche protectrice se forme (jusqu’à 6 mois), puis à {{unité|1 mg/L}} de PO4<sup>3−</sup> (soit {{unité|0.3|mg}}/L de Phosphore)<ref name=RapportAvisAnses2017/>. Ailleurs les taux varient (selon les pays) de {{unité|0,5|à=6 mg/L}} environ de PO4<sup>3−</sup><ref name=RapportAvisAnses2017/>.

'''Retours d'expérience''' : ils montrent une certaine réduction du relargage<ref>Avis de l’Afssa du {{date-|27 mars 2002}} relatif au programme d’études proposé par la Société Anonyme de Gestion des Eaux  de la Ville de Paris (SAGEP) dans le cadre de la mise en place d’un traitement à l’acide orthophosphorique des  EDCH.</ref>{{,}}<ref>Avis de l’Afssa du {{date-|10 décembre 2003}} relatif au suivi de la mise en œuvre des traitements aux ortho phosphates des eaux  de distribution en région parisienne en vue de diminuer la concentration en Pb dans l'EDCH, révisé par l’avis du {{date-|15  février 2007}}</ref>{{,}}<ref>Avis de l’Agence française de sécurité sanitaire des aliments relatif au traite ment à l'acide orthophosphorique des EDCH  produites par les usines de Choisy - le - Roi , Méry - sur - Oise et Neuilly - sur - Marne.</ref> mais non sa suppression totale<ref name=RapportAvisAnses2017/> ; dans un cas étudié en France {{unité|1|mg}}/L en PO4<sup>3−</sup> a suffi à réduire le plomb en solution de 60 % {{Citation|sans pour autant que la LQ de {{nobr|10 μg/L}} soit systématiquement respectée au robinet en raison de particularités dans certaines constructions}}<ref name=RapportAvisAnses2017/> ; l'effet varie beaucoup selon la concentration en plomb et selon la qualité de l’eau (pH, dureté et TAC et présence éventuelle de couples galvaniques plomb-cuivre…). En février 2007 l'AFSSA notait {{Citation| que  la  mise  en  place de  traitements  de  phosphatation  de  l'eau  ne  constitue  qu'une  étape  transitoire pour ramener les teneurs en plomb de l'eau au robinet du consommateur sous {{unité|25 μg/L}} mais qu'elle ne saurait se prolonger au - delà de 2013, date à laquelle la limite de {{unité|10 μg/L}} ne pourra  être respectée que par le remplacement de ces canalisations en plomb dans les réseaux publics et privés<ref name=RapportAvisAnses2017/>.}}

== Impacts environnementaux liés à l'agriculture ==
Pages plus générales : [[Écologie du sol]] et [[Histoire de l'agriculture#Les progrès de l'agronomie, la maîtrise de la fertilisation et la mécanisation au XIXe siècle]]

=== Engrais phosphatés utilisés en agriculture ===
[[Fichier:Justus von Liebig NIH.jpg|gauche|vignette|Justus von Liebig, chimiste allemand, fondateur de l’''agrochimie,'' vers 1886]]
L'utilisation d'engrais est une des bases de la production agricole moderne. Parallèlement au développement de la production industrielle des [[superphosphate]]s ([[Établissements Kuhlmann]]), les fondements de l'utilisation des engrais sont explicités et vulgarisés par le chimiste allemand [[Justus von Liebig]] dans son ouvrage : ''La chimie organique appliquée à la physiologie végétale et à l'agriculture'', objet de nombreuses rééditions de 1840 à 1865<ref name=":3">{{Ouvrage|auteur1=Dominique Soltner|titre=Les bases de la production végétale|passage=391|lieu=Angers|éditeur=Sciences et techniques agricoles|date=1985|isbn=|lire en ligne=}}</ref>.

Cependant des problèmes concrets concernant l'utilisation du phosphore (la plus grande partie du phosphore du sol se trouve sous forme insoluble bloquée par la matière minérale ou organique<ref name=":1" />) et les particularités de son assimilation sont mis en lumière par les agronomes et les agriculteurs (surtout par les praticiens de l'agriculture biologique). Ils seront peu à peu élucidés par les travaux sur la [[structure du sol]] et les interactions plantes-microorganismes. Ces interactions sont encore aujourd'hui l'objet de recherche<ref name=":2" />.

Les phosphates naturels minéraux ([[guano]] ou phosphates d'origine [[Roche sédimentaire|sédimentaire]]) ont été très utilisés, notamment dans les sols acides où le phosphore est un des nutriments limitant pour les plantes mais facilement mobilisable. La [[minette lorraine]] (minerai de fer) contient aussi de l'apatite ; le [[procédé Thomas]] permettait d'obtenir un acier de qualité et de récupérer un coproduit, les [[scories Thomas]], contenant des silicophosphates et phosphates de calcium (12 à 18 % de P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> ) et d'autres éléments (magnésium, oxydes métalliques). Il fut l'engrais phosphaté le plus utilisé en France (40 % de la consommation en 1966)<ref name=":3" />. La minette n'est plus exploitée depuis 1997.

Dans les sols à pH neutre ou basique, on utilise plutôt les superphosphates plus facilement assimilables. Ce sont des phosphates naturels traités à l'acide phosphorique, à l'acide sulfurique, à l'ammoniac , selon :

* super phosphate triple ou ''{{Langue|en|texte=Triple Super Phosphate}}'' (TSP), principalement Ca(H<sub>2</sub>PO<sub>4</sub>)<sub>2</sub>, titrant 45 % de P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>.Il est fabriqué avec du phosphate et de l'acide phosphorique ;.

* le superphosphate simple ou ''{{Langue|en|texte=Single Super Phosphate}}'' (SSP), de formule Ca(H<sub>2</sub>PO<sub>4</sub>)<sub>2</sub>, titrant 18 % de P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> avec en proportions variables du [[phosphogypse]] CaSO<sub>4</sub>, 2H<sub>2</sub>O susceptible de fournir du [[soufre]].Il est fabriqué avec du phosphate de l'acide sulfurique et de l'eau ;
* le superphosphate double peu répandu intermédiaire entre les deux autres formules ;
* les superphosphates ammoniés : le [[phosphate de diammonium]] (''DAP'' en anglais), (NH<sub>4</sub>)<sub>2</sub>HPO<sub>4</sub> et le [[phosphate de monoammonium]] (''MAP''), NH<sub>4</sub>H<sub>2</sub>PO<sub>4</sub> , sous forme sèche ou liquide{{etc.}} qui fournissent de l'azote. Le DAP est fabriqué avec de l'ammoniaque et de l'acide phosphorique, l'ammoniaque apporte l'azote et l'acide phosphorique le phosphore.

On utilise ces engrais seuls ou plus souvent associés à de l'azote et du potassium ([[Liste d'engrais|NPK]])

=== Conséquences ===
[[Fichier:Sidney Gilchrist Thomas 669x762.jpg|vignette|Sydney G. Thomas, scientifique et philanthrope britannique, inventeur du procédé Thomas]]
La fertilisation phosphatée est considérée comme indispensable à l'agriculture actuelle. Les phosphates naturels et superphosphates simples sont loin d'être des produits purs et peuvent comporter des éléments autres que le phosphore dont la présence peut être souhaitable ou non. La présence de calcium, magnesium, soufre et d'oligo-éléments (zinc, manganèse…) est généralement considérée comme bénéfique.

Si les phosphates sont normalement présents et utiles à faible dose dans l'eau et les [[sol (pédologie)|sols]], leur excès est (avec celui des teneurs en [[nitrate]]s) une des causes majeures de l'[[eutrophisation]] voire de [[dystrophisation]] de l'environnement. Les transferts horizontaux ou verticaux de phosphates vers les eaux de surface varient fortement (de 0,1 à {{unité|2.5|kg||ha|-1|an|-1}}), selon le type de sol, son [[Potentiel hydrogène|pH]], sa teneur en humus, et ses usages (labour, prairie permanente{{etc.}}). En moyenne, 9 % du phosphore (dont la moitié apporté par les engrais) est emporté par les eaux de ruissellement<ref name="SOeS" />.

Ils contribuent notamment aux problèmes de [[turbidité]] liés au verdissement des eaux (dont lors de [[Efflorescence algale|blooms planctoniques]]) et aux phénomènes de [[Zone morte|zones marines mortes]] en aval des [[estuaire]]s.

Ils sont aussi source de « ''[[Élément-trace métallique|métaux lourds]]'' », qui sont pour certains éventuellement [[Radioactivité|radioactifs]], car le phosphore d'origine minérale est souvent, dans les engrais, associé à des métaux toxiques ([[cadmium]] (jusqu'à {{unité/2|87|mg||kg|-1}} dans le ''phosphal'' produit au [[Sénégal]]<ref name="VKauwenbergh">Selon Van Kauwenbergh, 1997, cité par la FAO ([http://www.fao.org/docrep/007/y5053f/y5053f0c.htm Tableau 27 ; Analyse chimique des éléments potentiellement dangereux dans des phosphates naturels sédimentaires])</ref>, le [[chrome]] (Cr), le [[mercure (chimie)|mercure]] (Hg) et le [[plomb]] (Pb), et à des éléments radioactifs, dont l'[[uranium]] (U). Certains engrais phosphatés contiennent des quantités importantes d'[[uranium]], donc de [[radium]] et conduisent à une émanation plus importante de gaz [[radon]],{{ref nécessaire}}. Les teneurs atteignent jusqu'à {{unité/2|390|mg||kg|-1}} dans les mines [[tanzanie]]nnes de Minjingu contre {{unité/2|12|mg||kg|-1}} dans le gisement [[tunisie]]n de [[Gafsa]]<ref name="VKauwenbergh"/>, or le phosphate de Minjingu est [[agronomie|agronomiquement]] très efficace, et peu coûteux, et donc très utilisé sur des sols acides cultivés, ce qui pose des questions [[Toxicologie|toxicologiques]] et [[Sécurité sanitaire|sanitaires]] concernant les ouvriers des mines<ref> {{article |auteur1=Ama, B. |auteur2=Swinkels, A. |auteur3=Buresh, R.J. |langue=en |année=1997 |titre=Agronomic and economic evaluations of organic and inorganic phosphorus in western Kenya |périodique=Agron. J. |numéro=89 |pages=597-604}}.</ref>{{,}}<ref>Weil, R.R. (2000), ''Soil and plant influence on crop response to two African phosphate rocks'', ''Agron. J.'', 92: 1167-1175.</ref> et [[Écotoxicologie|écotoxicologiques]] concernant les stériles minières (dont crassiers de [[phosphogypse]] radioactif). L'uranium des phosphates est parfois récupéré<ref>{{Lien web|auteur1=Sophie Gabriel|titre=L'uranium des phosphates : une ressource plus limitée que prévu usuellement|url=http://i-tese.cea.fr/_files/LettreItese14/ECLAIRAGES/L_uraniumDesPhosphatesUneRessourcePlusLimiteeQuePrevueUsuellement-S._Gabriel.pdf|site=La lettre de l'Itésé|date=automne 2011|consulté le=15 décembre 2018}}</ref> et compte pour environ 5 % de la production mondiale d'uranium en 2010 ([[extraction de l'uranium]]).

Le cadmium dont la première source dans un champ est souvent l'engrais phosphaté peut poser de graves problèmes, et il est particulièrement bioassimilable dans le cas d'engrais phosphatés hydrosolubles, alors que, parce que lié à l'[[apatite]], il est moins soluble dans les engrais non hydrosolubles<ref name="Iretskaya">Iretskaya {{et al.}} (1998), cités par la FAO dans [http://www.fao.org/docrep/007/y5053f/y5053f0c.htm Les éléments nutritifs secondaires, les oligo-éléments, l'effet chaulant, et les éléments dangereux associés à l'utilisation de phosphates naturels] ({{chap.|8}} du document « Utilisation des phosphates naturels pour une agriculture durable »)</ref>. Il est encore plus bioassimilable dans les sols acides<ref name="Iretskaya" /> et/ou en présence d'une carence en certains autres [[oligo-élément]]s ([[fer]]…). <br />Les engrais phosphatés minéraux sont aussi très riches en [[fluor]] (provenant de l'[[apatite]] qu'ils contiennent). Le fluor dépasse souvent 3 % du poids total. Ce fluor peut causer une [[fluorose dentaire|fluorose]] aux animaux qui pâturent les sols traités, probablement pas parce qu'ils absorbent ce fluor via les plantes (qui le bioconcentrent peu), mais parce qu'ils ingèrent de la terre ainsi enrichie en fluor, avec leur nourriture ou en se léchant<ref>McLaughlin, M.J., Simpson, P., Fleming, F., Stevens, D.P., Cozens, G. et Smart, M.K. (1997), ''Effect of fertilizer type on cadmium and fluorine concentrations in clover herbage'', ''Aus. J. Exp. Ag.'', 37: 1019-1026.</ref>.
[[Fichier:Affiche Kuhlmann.png|vignette|Affiche vantant l'utilisation des superphosphates avec la liste des usines Kuhlmann, 1916 ]]
Cependant le traitement de l'apatite à l'acide phosphorique pour la fabrication des superphosphates triples entraîne la réaction suivante :

Ca<sub>5</sub>(PO<sub>4</sub>)<sub>3</sub>F  +  7 H<sub>3</sub>PO<sub>4</sub> →   5 Ca(H<sub>2</sub>PO<sub>4</sub>)<sub>2</sub>  +  HF, HF réagit avec la silice du minerai pour former [[H2SiF6|H<sub>2</sub>SiF<sub>6</sub>]] utilisé dans la métallurgie de l'[[aluminium]], ce qui permet de soustraire le fluor à l'engrais.

Dans les cultures, le phosphore est normalement absorbé par les plantes par l'intermédiaire des [[mycorhize]]s. Cette voie concerne la plupart des familles à l'exception notable des [[crucifères]] et des [[chénopodiacées]]. Or, les apports excessifs d'engrais phosphatés conduisent les plantes à se passer des mycorhyzes qui se développent peu, rendant inopérante cette étape clé du [[cycle du phosphore]]<ref name=":1">{{Ouvrage|auteur1=|prénom1=Davet,|nom1=Pierre.|titre=Vie microbienne du sol et production végétale|passage=160|éditeur=Institut national de la recherche agronomique|date=1996|isbn=2738006485|isbn2=9782738006486|oclc=413778130|lire en ligne=https://www.worldcat.org/oclc/413778130|consulté le=2018-12-14}}</ref>. Les plantes cultivées ne peuvent ainsi plus profiter de ce mécanisme, et ne peuvent plus assimiler le phosphore autrement que par de nouveaux apports massifs de phosphates<ref>Claude et Lydia Bourguignon, ''Le sol, la terre et les champs'', {{p.}}81-82</ref>. Le phosphore des engrais excédentaire, lessivé par les pluies peut s'accumuler dans les sédiments des étangs où il reste plus longtemps disponible que les nitrates (plus ou moins selon la concentration du sédiment en fer sous forme d'[[oxyhydroxyde de fer(III)]] FeO(OH) et selon le [[potentiel hydrogène|pH]] de ce sédiment<ref>Golterman H.L. et De Groot C.J., 1994, ''Nouvelles connaissances des formes de phosphates : conséquences sur le cycle du phosphate dans les sédiments des eaux douces peu profondes'', ''Ann. Limnol.'', 30(3), {{p.|221-232}} ([http://www.limnology-journal.org/index.php?option=com_article&access=standard&Itemid=129&url=/articles/limn/abs/1994/03/limno19943p221/limno19943p221.html Résumé])</ref>{{,}}<ref>Thèse de doctorat de Marie-Soleil Beauregard, [https://papyrus.bib.umontreal.ca/jspui/handle/1866/3870 ''Impacts de la fertilisation phosphatée sur la biodiversité microbienne de sols agricoles''], université de Montréal, 2010-05-05</ref>.

En France, selon le bilan<ref name="SOeS">Publication [http://www.developpement-durable.gouv.fr/IMG/spipwwwmedad/pdf/Le_point_sur_14_cle2b73dd.pdf « Le phosphore dans les sols nécessité agronomique, préoccupation environnementale »], juin 2009, Service de l'observation et des statistiques (SOeS) du Commissariat général au développement durable, {{coll.|Le point sur}}</ref> publié en 2009 sur les phosphates dans les sols de la France métropolitaine, en 2001, {{unité|775000|tonnes}} ont été apportées aux sols français sous forme d'engrais minéraux. Six ans plus tard (en 2007) sur {{nombre|2372|points}} de mesure, près de la moitié des sols analysés en France posent encore problème : 2 % sont de qualité mauvaise, 4 % médiocre, 12 % moyenne, 55 % bonne et 27 % très bonne.

Les engrais minéraux restent la première source de phosphore perdu dans les eaux (50 %) en France, devant les déjections animales (directement ou plus souvent via les [[fumier]]s et épandages de [[lisier]]) (40 %). Viennent ensuite les effluents urbains domestiques (environ 5 %) et industriels (2 %) ainsi que les [[boues d'épuration]] (2 %)<ref name="SOeS"/>.

En France et dans d'autres pays d'Europe, les agriculteurs ont globalement acheté moins d'engrais minéraux phosphatés (deux tiers en moins de [[1972]] à [[2008]]), mais cette diminution concerne surtout les zones de déprise agricole ou d'agriculture biologique ; les analyses montrent que des teneurs en phosphore de certains sols agricoles ont fortement augmenté (+ 43 % des cantons étudiés, notamment en [[Bretagne]], [[Pays de la Loire]], [[Champagne-Ardenne]] et [[Aquitaine (ancienne région)|Aquitaine]])<ref name="SOeS"/>. Avec le développement des stations d'épuration et de l'élevage hors-sol, les quantités de boues et fumiers ou lisiers épandus ont fortement augmenté depuis les années 1970. Ces boues sont le plus souvent épandues, comme les fientes d'élevage avicoles sur les sols agricoles.

=== Évolution possible ===
Voir aussi [[Mycorhize#Applications]]

En France, les [[mesures agroenvironnementales]] telles que le « [[couvert environnemental permanent]] » ou les « [[Bande enherbée|bandes enherbées]] » peuvent contribuer à piéger une partie des phosphates ruisselant à partir des champs afin qu'ils ne soient pas emportés par les cours d'eau. Le [[lagunage naturel]] peut aussi contribuer à mieux traiter les nitrates et le phosphore, éventuellement en traitement tertiaire en aval d'une [[station d'épuration]] « classique ».

Au vu des connaissances acquises sur les organismes du sol et en particulier sur les mycorhizes depuis 1990, une nouvelle approche de la fertilisation phosphatée semble possible. En favorisant le développement des mycorhizes<ref name=":1" /> et éventuellement en les [[Inoculation|inoculant]], technique déjà éprouvée<ref name=":0" />, il serait envisageable de réduire drastiquement le niveau de la fertilisation phosphatée<ref name=":0">{{Ouvrage|prénom1=Fortin, J.|nom1=André.|prénom2=Piché,|nom2=Yves.|titre=Les mycorhizes : l'essor de la nouvelle révolution verte|éditeur=Editions Quae|date=DL 2016, cop. 2016|isbn=9782759224333|isbn2=2759224333|oclc=936688556|lire en ligne=https://www.worldcat.org/oclc/936688556|consulté le=2018-12-14}}</ref>{{,}}<ref name=":2">{{Article|auteur1=Marc-André Selosse|titre=Mycorhyze, la symbiose qui a fait la vie terrestre|périodique=Pour la Science|date=décembre 2018|issn=0153-4092|lire en ligne=|pages=67-73}}</ref>. Des biologistes comme [[Marc-André Selosse]] proposent d'étudier précisément cette voie.

== Recyclage ==
{{Article connexe| Traitement des eaux usées#Déphosphoration{{!}}Traitement des eaux usées : déphosphoration| Struvite#Struvite dans le traitement des eaux usées{{!}}Struvite dans le traitement des eaux usées}}
La récupération des phosphates contenus dans les eaux usées améliore le fonctionnement des [[stations d'épuration]], limite l'[[eutrophisation]] des cours d'eau et constitue un complément de ressource phosphatée. Cette activité, encore peu développée, fait l'objet de nombreuses recherches. Le traitement le plus répandu consiste à faire précipiter le phosphore en ajoutant des composés magnésiens pour obtenir de la [[struvite]] utilisable comme engrais (4 % en N, 30% min en P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>, 8 % min en Mg, traces de fer) ; coûteux, il pourrait à terme être remplacé ou associé à des traitements biologiques<ref>Jack Testard, ''Recycler les phosphates'', ''Pour la Science'', {{n°}}387, janvier 2010, {{p.}}38</ref>.

Pour les [[excrément]]s humains, les [[toilettes sèches|toilettes à litière bio-maîtrisée]] constituent une alternative : d'une mise en œuvre simple et peu coûteuse, elles contournent le problème de l'assainissement de l'eau et permettent de produire un compost bon marché.

== Législation ==
Depuis le {{1er}} juillet 2007, les phosphates sont interdits dans les [[Lessive (détergent)|lessives]] en France<ref>[http://www.aqueduc.info/La-France-interdit-les-phosphates « La France interdit les phosphates dans les lessives »], 2 avril 2007, sur ''aqueduc.info''</ref>. Grâce à l'utilisation d'autres molécules actives, la qualité des eaux de nombreux lacs polluées par les eaux urbaines s'est améliorée. C'est maintenant l'agriculture qui est devenue la première source de pollution par les phosphates. En Belgique et en Suisse, les phosphates sont déjà interdits dans les lessives depuis plusieurs années.

== Production et réserves ==
[[Fichier:Train loaded with phosphate rock, Metlaoui Tunisia-4298B.jpg|vignette|Train transportant du minerai, [[Métlaoui]], Tunisie, 2012.]]

La [[Chine]], le [[Maroc]] et les [[États-Unis]] sont les trois principaux pays producteurs de phosphate, ils assurent plus de 70 % de la production mondiale. Plus des trois quart des réserves mondiales confirmées se trouvent au [[Maroc]]. Le phosphore est une ressource finie qui, dans les conditions d'utilisation actuelles, connaîtra éventuellement un [[Pic du phosphore|pic de son exploitation]].

{| class="wikitable centre sortable width=80%;"
|+ Production (parfois estimée) et réserves mondiales par pays de phosphate naturel en 2022<br /><small>(USGS, 2024)</small><ref name="USGS">{{Lien web|langue=en|format=pdf|titre=Phosphate Rock|url=https://pubs.usgs.gov/periodicals/mcs2024/mcs2024-phosphate.pdf|site=minerals.usgs.gov|consulté le=29 novembre 2024}}</ref>
! Pays !! Production<br />(kt) !! Réserves<br />(kt)
|-
| {{Afrique du Sud}} || align="right" | 1990 || align="right" | 1500000
|-
| {{Algérie}} || align="right" | 1800 || align="right" | 2200000
|-
| {{Arabie saoudite}} || align="right" | 9000 || align="right" | 1400000
|-
| {{Australie}} || align="right" | 2500 || align="right" | 1100000
|-
| {{Brésil}} || align="right" | 6200 || align="right" | 1600000
|-
| {{Chine}} || align="right" | 93000 || align="right" | 3800000
|-
| {{Égypte}} || align="right" | 5000 || align="right" | 2800000
|-
| {{États-Unis}} || align="right" | 19800 || align="right" | 1000000
|-
| {{Finlande}} || align="right" | 923 || align="right" | 1000000
|-
| {{Inde}} || align="right" | 1740 || align="right" | 31000
|-
| {{Israël}} || align="right" | 2170 || align="right" | 60000
|-
| {{Jordanie}} || align="right" | 11300 || align="right" | 1000000
|-
| {{Kazakhstan}} || align="right" | 1500 || align="right" |260000
|-
| {{Mexique}} || align="right" | 442 || align="right" | 30000
|-
| {{Maroc}} || align="right" | 39000 || align="right" | 50000000
|-
| {{Ouzbékistan}} || align="right" | 900 || align="right" | 100000
|-
| {{Pérou}} || align="right" | 4200 || align="right" | 210000
|-
| {{Russie}} || align="right" | 14000 || align="right" | 2400000
|-
| {{Sénégal}} || align="right" | 2600 || align="right" | 50000
|-
| {{Syrie}} || align="right" | 1100 || align="right" | 250000
|-
| {{Togo}} || align="right" | 1500 || align="right" | 30000
|-
| {{Tunisie}} || align="right" | 3560 || align="right" | 2500000
|-
| {{Turquie}} || align="right" | 900 || align="right" | 71000
|-
| {{Vietnam}} || align="right" | 2000 || align="right" | 30000
|-class="sortbottom"
| Autres pays || align="right" | 750 || align="right" | 800000
|-class="sortbottom" {{ligne grise}}
| '''Total''' (arrondi) || align="right" | '''228000''' || align="right" | '''74000000'''
|}


== Commerce ==
La France est importatrice de phosphate<ref>{{Lien web|langue = fr | titre = Indicateur des échanges import/export |url =http://lekiosque.finances.gouv.fr/LEO/frame_LEO.asp|site =Direction générale des douanes. Indiquer NC8=31053000 |consulté le = 7 août 2015}}</ref>.

{| class="wikitable centre sortable width=80%;"
|+ Importation de phosphate en 2016
! Pays !! Valeur en<br />milliers d’euros !! Tonnage<br />importé
|-
| {{Lituanie}}
| {{droite |{{formatnum:52433}} }}
| {{droite |{{formatnum:150486}} }}
|-
| {{Russie}}
| {{droite |{{formatnum:35574}} }}
| {{droite |{{formatnum:105884}} }}
|-
| {{Maroc}}
| {{droite |{{formatnum:33449}} }}
| {{droite |{{formatnum:103333}} }}
|-
| {{Tunisie}}
| {{droite |{{formatnum:18220}} }}
| {{droite |{{formatnum:48080}} }}
|-
| {{Belgique}}
| {{droite |{{formatnum:5399}} }}
| {{droite |{{formatnum:11877}} }}
|-
| {{Mexique}}
| {{droite |{{formatnum:3391}} }}
| {{droite |{{formatnum:8998}} }}
|-
| {{Allemagne}}
| {{droite |{{formatnum:1645}} }}
| {{droite |{{formatnum:4241}} }}
|-
| Autres pays 
| {{droite |{{formatnum:4286}} }}
| {{droite |{{formatnum:11479}} }}
|}

== Notes et références ==
{{Références|taille=30}}
{{Traduction/Référence|en|Phosphate|109963390}}

== Voir aussi ==
{{autres projets|commons=:Category:Phosphates|commons titre=Phosphate|wiktionary=phosphate}}

=== Bibliographie ===
* [http://www.fao.org/3/contents/10671a44-d777-561e-8c29-2039d94239f6/y5053f00.htm ''Utilisation des phosphates naturels pour une agriculture durable'', Bulletin FAO, engrais et nutrition végétale / Édition technique], publication conjointe de la Division de la mise en valeur des terres et des eaux de la FAO et de l'[[Agence internationale de l'énergie atomique]], Rome, 2004.
* {{article|langue=en|nom1=Schmittner |prénom1=Karl-Erich |nom2=Giresse |prénom2=Pierre |année=1999 |titre=Micro-environmental controls on biomineralization: superficial processes of apatite and calcite precipitation in Quaternary soils, Roussillon, France |périodique=Sedimentology|volume=46|numéro=3 |pages=463-476}}.
* {{en}} Heald, P.J. (1956), ''Effects of electrical pulses on the distribution of radioactive phosphate in cerebral tissues'', ''Biochemical Journal'', 63(2), 242.
*{{Ouvrage |langue=fr |auteur1=Paul Hubert |titre=Traité pratique de l'enrichissement des phosphates |éditeur=Baudry |collection=[[Institut industriel du Nord]] |lieu=Paris |année=1896  |pages totales=In-8° , III-165 p.|bnf=30622902g }}

=== Articles connexes ===
* [[Pollution de l'eau]]
* [[Phosphatier]]
* [[Guano]]
* [[Prayon]]
*[[Pic du phosphore]]

=== Liens externes ===
{{Liens}}

{{Palette|Fertilisation et défense des cultures}}
{{Portail|chimie|environnement|agriculture et agronomie}}

[[Catégorie:Engrais phosphaté]]
[[Catégorie:Phosphate|*]]