¿Para qué se utiliza el dióxido de titanio?
¿De dónde proviene y por qué es tan necesario?
El dióxido de titanio (TiO2) es una sustancia brillante de color blanco utilizada principalmente como colorante en una amplia gama de productos cotidianos. También posee una serie de cualidades menos conocidas que lo convierten en un agente extremadamente útil e importante en nuestra lucha contra el cambio climático y el cáncer de piel.
Muy apreciado por su resplandeciente color blanco, su capacidad de dispersar la luz y su resistencia a los rayos ultravioleta, el TiO2 es un ingrediente común que está presente en cientos de productos cotidianos, aporta beneficios notables para la economía y mejora la calidad de vida.
¿Para qué se utiliza el dióxido de titanio?
Debido a su resplandeciente color blanco, sus propiedades altamente refractantes y su magnífica resistencia a los rayos ultravioleta, el TiO2 goza de gran popularidad tanto en el sector industrial como en el del consumidor y se incluye en decenas de productos que la gente usa y ve todos los días.
Aparte de emplearse en pinturas, revestimientos catalíticos, plásticos, papeles, fármacos y protectores solares, también tiene aplicaciones menos conocidas en productos como embalajes, tintas de impresión comercial, cosméticos, dentífricos y alimentos (colorante E171).
Pinturas, revestimientos y plásticos
En su uso específico como pigmento para pinturas, el TiO2 se llama blanco de titanio, pigmento blanco 6 o CI 77891. También se le denomina “el blanco perfecto” o “el blanco más blanco” por sus potentes cualidades blanqueadoras.
Hasta que se modificaron las leyes en la década de 1920, la mayoría de los fabricantes de pintura empleaban blanco de plomo extremadamente tóxico como blanqueador y no querían cambiar al dióxido de titanio, en parte porque esta sustancia tenía un coste superior. El óxido de cinc (ZnO) también se utiliza como pigmento blanco, pero es menos efectivo.
El dióxido de titanio se ha convertido en uno de los pigmentos más comunes del mundo y es la base de casi todos los colores de las pinturas. También se encuentra en revestimientos y plásticos. Estas aplicaciones del dióxido de titanio representan más del 50 % de su uso a escala global.
Su elevado índice de refracción implica que, como pigmento, es capaz de dispersar la luz visible. El resultado es un color opaco que adquiere una cualidad brillante y reflectante cuando se aplica a una superficie o se incorpora a un producto.
Un buen ejemplo de estas aplicaciones es su uso como revestimiento para aerogeneradores, ya que les otorga un apropiado color blanco y los protege ante la degradación causada por los rayos ultravioleta. Por estas mismas razones, también se encuentra en marcos de plástico para ventanas.
Alimentación
En la industria alimentaria, el TiO2 se emplea en grado de pigmento (véase la explicación más abajo) y se llama E171. Actúa como blanqueador en muchos productos alimenticios, pero también hace las veces de potenciador del color y de la textura. El E171 puede aportar suavidad al chocolate o acidez a los caramelos.
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Cosméticos y productos para el cuidado de la piel
En el ámbito del maquillaje y el cuidado de la piel, el dióxido de titanio se usa como pigmento y como espesante en las cremas. En los protectores solares, el TiO2 ultrafino resulta útil por su transparencia y su capacidad de absorber los rayos ultravioleta.
Obtenga más información sobre cómo se utiliza el dióxido de titanio en los protectores solares.
Propiedades físicas del dióxido de titanio
El dióxido de titanio posee una serie de características únicas que lo hacen ideal para muchas aplicaciones distintas.
Tanto su punto de fusión (1843 °C) como su punto de ebullición (2972 °C) son extremadamente altos, de modo que se encuentra en estado sólido en la naturaleza y es insoluble en agua hasta en forma de partícula. El TiO2 también es un aislante.
A diferencia de otros materiales blancos que muestran un aspecto ligeramente amarillento bajo la luz, el TiO2 es de un blanco puro gracias a su manera de absorber los rayos ultravioleta.
Asimismo, cabe destacar su elevado índice de refracción (es decir, su capacidad para dispersar la luz), superior incluso al del diamante. Esto hace que sea una sustancia increíblemente brillante y un material idóneo para el diseño estético.
Otra propiedad esencial del dióxido de titanio es que puede mostrar actividad fotocatalítica bajo los rayos ultravioleta. En consecuencia, resulta eficaz para la purificación ambiental en distintas clases de revestimientos protectores, así como para la esterilización, las superficies antivaho y nada menos que para el tratamiento del cáncer.
- Resplandeciente
Ofrece un brillo, una intensidad cromática, una opacidad y una blancura únicos. - Resistente
Su estabilidad ante los efectos del calor, la luz y la intemperie evita que las pinturas y las películas protectoras se degraden y que los plásticos se vuelvan frágiles. - Protector
Su capacidad para dispersar y absorber la radiación ultravioleta explica que sea un ingrediente esencial de las cremas solares, ya que protege la piel de los efectos dañinos y cancerígenos de los rayos. - Potente
Se emplea como fotocatalizador en los paneles solares y para reducir los contaminantes del aire.
Formas del dióxido de titanio
El TiO2 posee cualidades distintas en función de si se produce en grado de pigmento o en grado de nanomaterial. Ambas formas son insípidas, inodoras e insolubles.
Las partículas de TiO2 en grado de pigmento tienen una dimensión aproximada de 200-350 nm. Esta forma representa el 98 % de la producción total y se utiliza sobre todo para dispersar la luz y crear superficies opacas en productos como la pintura (esto incluye su uso como base en varias pinturas de colores y como simple color blanco brillante).
El TiO2 ultrafino (en grado de nanomaterial) está compuesto por partículas primarias que miden menos de 100 nm. Con esta forma, el dióxido de titanio es transparente (incoloro) y sus propiedades de dispersión y absorción de los rayos ultravioleta son mejores que las de las partículas más grandes del TiO2 en grado de pigmento.
Origen del dióxido de titanio
El dióxido de titanio recibió su denominación oficial tras ser creado en un laboratorio a finales de la década de 1800. Sin embargo, no se comercializó masivamente hasta comienzos del siglo XX, cuando empezó a imponerse como alternativa más segura a otros pigmentos blancos.
El metal titanio y su compuesto TiO2 se hallan en todo el mundo –unidos a otros elementos como el hierro– en varios tipos de rocas y arenas minerales, incluido un componente de algunas playas arenosas. El titanio se suele encontrar en la ilmenita (un mineral óxido que contiene titanio y hierro) y, a veces, en el rutilo (una forma del TiO2). Estos compuestos moleculares inertes se deben separar mediante un proceso químico para obtener dióxido de titanio puro.
Extracción del dióxido de titanio
El modo de extraer dióxido de titanio puro de moléculas que contienen titanio depende de la composición de la mena o la materia prima. Existen dos métodos para producir TiO2 puro: un proceso de sulfato y un proceso de cloruro.
La principal fuente natural de dióxido de titanio es la ilmenita, que contiene un 45-60 % de TiO2. A partir de este mineral o de un derivado enriquecido (escoria de titanio), es posible obtener TiO2 puro mediante los procesos de sulfato o cloruro.
Método del sulfato y método del cloruro
Entre los dos métodos de extracción posibles, el proceso de sulfato es actualmente el más popular para producir TiO2 en la Unión Europea: se emplea en el 70 % de los casos, mientras que el 30 % restante corresponde al proceso de cloruro. A escala global, se calcula que el 40-45 % de la producción mundial se basa en este segundo proceso.
Al tratarse de una sustancia ampliamente utilizada con múltiples aplicaciones, se están realizando investigaciones para optimizar el proceso de producción con el objetivo de reducir la cantidad de productos químicos usados y de residuos generados, así como de reciclar los derivados.
Futuro del dióxido de titanio
Resulta sorprendente que una sustancia relativamente desconocida entre el gran público como el dióxido de titanio esté presente en tantísimos productos de uso cotidiano. Gracias a sus numerosas y variadas propiedades, nuestra piel, las ciudades, los vehículos, los hogares, los alimentos y el entorno son más brillantes, seguros, resistentes y limpios. El dióxido de titanio, que se usa sin peligro con fines comerciales desde hace cien años, será cada vez más importante a medida que la población humana crezca y debamos afrontar desafíos medioambientales de mayor envergadura.
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