Titaniumdioxid: Egenskaber, Anvendelser & Kilder

Dette fine, hvide pulver er så almindeligt, at det kan købes på eBay til hjemmelavede opskrifter på sæbe, læbestift eller keramiske glaser. Faa købere ved, at pigmentet oprindeligt stammer fra et farverigt krystallinsk mineral, der findes i malm i store mængder i Australien, Canada, Indien, Norge, Sydafrika, Ukraine og USA. De fleste titaniumdioxid (TiO₂) produceres fra rubinfarvede, blå eller gulbrune mineraler som rutil eller anatase gennem en proces af oxidation (kombinering af de malesiner med ilt).

Egenskaber

Delser mineraler ligner edelsten, og er så højt lysbrydende, at små mængder fundet inde i andre edelsten tilføjer værdi til stenen. "Stjernen" i stjerne-safirer, for eksempel, er nåleformede fejl af rutil. Men rutil eller anatase krystaller, skåret og båret som smykker, ville ikke modstå slid og vær, givet mineralernes blødhed (6 på MOHs skala). I stedet har denne højt brydende egenskab af rutil fundet industrielle og kommercielle anvendelser som beskyttende solcremer, belægninger på briller og fotovoltaiske solceller.

Produktion

Pigment fra titaniumdioxid genererer op til 95 procent af verdens efterspørgsel efter det. Titaniumdioxid produceret fra titan fundet i ilmenit skal udvindes ved brug af svovlsyre, et dyrt og miljøskadeligt produkt. De største producenter af titaniumdioxid bruger derfor en kloridproces, der er effektiv til at fjerne pigment fra de mere tilgængelige rutil og anatase mineraler.

Først føres det tørre malm ind i en klorinator sammen med petroleum coke og klor for at lave titaniumklorid. Herefter brænder titaniumkloriden med ilt et forbrugelig gas, oxiderer det. Så sås denne blandning med krystaller for at danne faste stoffer, der filtreres fra gassen og males som pulver. Behandling af det endelige produkt er vigtigt for lysstyrke, opacitet og reflekterende kvaliteter.

Produkter

Titaniumdioxid som et pigment findes i husfarve, kunstnerolie, kosmetik, gummi, plastik, tekstiler, papir, piller, tatovéringsblæk og skummetmælk. Produceret som en nanopartikel (en partikel skabt på molekylær skala), kan titaniumdioxid findes som et antimikrobielt i belægninger for dets oxiderende effekter. Disse titaniumdioxid nanopartikler bruges også i anti-dim produkter, fordi de små nanometer-størrelse partikler bliver transparente og tillader vand at flyde i stedet for at boble. Lignende anvendelser findes i kosmetikindustrien. Solcelleindustrien tester også nanopartikel titaniumdioxid for dets halvleder evner. I 2007 fandt videnskabsmænd en anden anvendelse for denne stof: kløvning af gener uden brug af enzymer.

Bekymringer

Flere sundhedsmæssige bekymringer har hobbyister samt brugere af kosmetik og solcreme bekymret. Ifølge Ceramics Today er titaniumdioxid som et pulver et øvre luftvejsirritant, og erhvervsmæssig eksponering kan opstå for enhver, der bryder malm eller forbereder titaniumdioxid til opbevaring eller brug. Dem, der arbejder i områder med højt brug, bør bære en respirator. Også har International Agency for Research on Cancer, en del af World Health Organization, konkluderet, at der er "tilstrækkelig bevis for, at titaniumdioxid er kræftfremkaldende i eksperimentelle dyr."

Videnskabsmænd har fundet ud af, at nanopartikler af titaniumdioxid forårsager proinflammatoriske svar i MIMIC high-speed assay systemet udviklet af U.S. Department of Defense til test af vacciner.