Titandioxid: Eigenschaften, Verwendung und Quellen

Dieses feine, weiße Pulver ist so häufig, dass es auf eBay für selbstgemachte Seifen, Lippenfarben oder Keramikglasuren gekauft werden kann. Nur wenige Käufer wissen, dass das Pigment als farbiges kristallines Mineral entsteht, das in großen Mengen in Erzen in Australien, Kanada, Indien, Norwegen, Südafrika, der Ukraine und den Vereinigten Staaten vorkommt. Die meiste Titandioxid (TiO2) wird aus rubinroten, blauen oder gelb-braunen Mineralien wie Rutil oder Anatase durch einen Oxidationsprozess (Vermischung der gemahlenen Mineralien mit Sauerstoff) hergestellt.

Eigenschaften

Diese Mineralien ähneln Edelsteinen und sind so stark lichtbrechend, dass kleine Mengen, die in anderen Edelsteinen gefunden werden, den Wert der Steine steigern. Der „Stern“ in Sternsaphiren sind beispielsweise nadelartige Fehler aus Rutil. Aber Rutil- oder Anatasekristalle, die als Schmuck geschnitten und getragen werden, würden der Beanspruchung angesichts der Weichheit der Mineralien (6 auf der Mohs-Skala) nicht standhalten. Stattdessen hat diese hochlichtbrechende Eigenschaft von Rutil industrielle und kommerzielle Anwendungen als Schutz-Sonnencremes, Beschichtungen auf Brillengläsern und photovoltaische Solarzellen gefunden.

Herstellung

Pigment aus Titandioxid erzeugt bis zu 95 Prozent der weltweiten Nachfrage danach. Titandioxid, das aus dem Titan in Ilmenit hergestellt wird, muss mit Schwefelsäure ausgewaschen werden, einem teuren und umweltunfreundlichen Produkt. Die größten Hersteller von Titandioxid verwenden daher einen Chloridprozess, der effektiv ist, um Pigment aus den verfügbareren Rutil- und Anatase-Mineralien zu entfernen.

Zuerst wird das trockene Erz zusammen mit Petroleumkoks und Chlor in einen Chlorierer geführt, um Titantetrachlorid herzustellen. Als nächstes wird Titantetrachlorid mit Sauerstoff und einem brennbaren Gas verbrannt, wodurch es oxidiert wird. Dann wird diese Mischung mit Kristallen geimpft, wodurch Feststoffe entstehen, die aus dem Gas gefiltert und als Pulver gemahlen werden. Die Behandlung des Endprodukts ist wichtig für Helligkeit, Deckkraft und reflektierende Eigenschaften.

Produkte

Titandioxid als Pigment findet sich in Hausfarbe, Künstlerölfarben, Kosmetika, Gummi, Kunststoffen, Textilien, Papier, Pillen, Tätowierfarben und Magermilch. Als Nanopartikel (ein auf molekularer Ebene erstelltes Partikel) hergestellt, kann Titandioxid als Antimikrobium in Beschichtungen aufgrund seiner oxidierenden Wirkung gefunden werden. Diese Titandioxid-Nanopartikel werden auch in Antibeschlag-Produkten verwendet, weil die kleinen nanometergroßen Partikel transparent werden und es Wasser ermöglichen, abzuperlen statt zu perlen. Ähnliche Anwendungen finden sich in der Kosmetikindustrie. Die Solarzellenindustrie testet auch Nanopartikel-Titandioxid aufgrund seiner halbleitenden Fähigkeiten. Im Jahr 2007 fanden Wissenschaftler eine weitere Verwendung für diese Substanz: das Spalten von Genen ohne den Einsatz von Enzymen.

Bedenken

Mehrere Gesundheitsbedenken beunruhigen Hobbyisten sowie Nutzer von Kosmetika und Sonnencreme. Laut Ceramics Today ist Titandioxid als Pulver ein Reizstoff für die oberen Atemwege, und berufliche Exposition kann für jeden auftreten, der Erz abbaut oder Titandioxid zur Lagerung oder Verwendung vorbereitet. Personen, die in Bereichen mit hoher Verwendung arbeiten, sollten einen Atemschutz tragen. Außerdem hat die Internationale Agentur für Krebsforschung, Teil der Weltgesundheitsorganisation, festgestellt, dass es „ausreichende Beweise dafür gibt, dass Titandioxid bei Versuchstieren kanzerogen ist.“

Wissenschaftler haben festgestellt, dass Nanopartikel von Titandioxid proinflammatorische Reaktionen im MIMIC-Hochdurchsatz-Testsystem verursachen, das vom US-Verteidigungsministerium zur Impfstoffprüfung entwickelt wurde.