¿Qué es el dióxido de titanio?
¿Qué es el dióxido de titanio?
El dióxido de titanio (TiO2) es una sustancia blanca brillante utilizada principalmente como colorante vívido en una amplia variedad de productos comunes. También tiene una serie de cualidades menos conocidas que lo convierten en un ingrediente extremadamente útil e importante en nuestra lucha contra el cambio climático y la prevención del cáncer de piel.
El dióxido de titanio es un compuesto inorgánico blanco que se ha utilizado durante aproximadamente 100 años en una vasta cantidad de productos diversos. Se depende de él por sus propiedades no tóxicas, no reactivas y luminosas, que aumentan de manera segura la blancura y luminosidad de muchos materiales.
Es uno de los pigmentos más blancos y brillantes conocidos, con cualidades reflectantes; también puede dispersar y absorber rayos UV.
¿Para qué se utiliza el dióxido de titanio?
Más allá de pinturas, revestimientos catalíticos, plásticos, papel, productos farmacéuticos y protector solar, algunas aplicaciones menos conocidas incluyen envases y tintas comerciales para impresión. El TiO2 también se encuentra en cosméticos, pastas dentales y alimentos (donde se enumera como el colorante alimentario E171).
Valorado por su color ultra blanco, capacidad para dispersar la luz y resistencia a los rayos UV, el TiO2 es un ingrediente popular, que aparece en cientos de productos que vemos y usamos todos los días, aportando beneficios significativos a nuestra economía y calidad de vida en general.
En la UE, las aplicaciones para el TiO2 incluyen pinturas, plásticos, papel, productos farmacéuticos, protector solar y cosméticos decorativos. Como fotocatalizador, el TiO2 se puede agregar a pinturas, cementos, ventanas y baldosas para descomponer contaminantes ambientales.
Pinturas, revestimientos y plásticos
Cuando se usa específicamente como pigmento en pinturas, al TiO2 se le llama blanco de titanio, Pigmento Blanco 6 o CI 77891. También se conoce como ‘el blanco perfecto’ o ‘el blanco más blanco’ debido a sus poderosas cualidades blanqueadoras. Como pigmento blanco, el TiO2 es uno de los materiales básicos esenciales para pinturas y recubrimientos. El mercado de «Hazlo tú mismo» (DIY) para pinturas que contienen TiO2 es de €3.5 mil millones solo.
Cosméticos y cuidado
En productos para el cuidado de la piel y maquillaje, el dióxido de titanio se utiliza tanto como pigmento como espesante para cremas. Como protector solar, se utiliza TiO2 ultrafino debido a su transparencia y habilidades de absorción de rayos UV.
Más información sobre el uso del TiO2 en la protección solar.
Beneficios ambientales
Debido a sus diversas propiedades, se ha descubierto que el dióxido de titanio es útil para muchas aplicaciones ecológicas diferentes.
Cuando se usa en un revestimiento de pintura en el exterior de edificios en climas cálidos y tropicales, las cualidades blancas y reflectantes de TiO2 pueden conducir a considerables ahorros de energía, ya que reduce la necesidad de aire acondicionado.
Además, su opacidad significa que no necesita aplicarse en capas gruesas o dobles, mejorando la eficiencia de recursos y evitando el desperdicio.
Como fotocatalizador, el TiO2 se puede agregar a pinturas, cementos, ventanas y baldosas para descomponer contaminantes ambientales. Como nanomaterial (ver más abajo), también se puede usar como un catalizador DeNOx crucial en sistemas de gases de escape para automóviles, camiones y plantas de energía, minimizando así su impacto ambiental.
Los investigadores están descubriendo nuevos usos potenciales para el dióxido de titanio en esta forma. Esto incluye la producción de energía limpia.
Como fotocatalizador, también se ha demostrado que el TiO2 puede llevar a cabo la hidrólisis (descomposición del agua en hidrógeno y oxígeno), y el hidrógeno recogido se puede utilizar como combustible.
Además, un tipo de celda de energía solar disponible para su uso – conocida como células Grätzel – utiliza nano dióxido de titanio para producir energía solar en un proceso similar a la fotosíntesis en las plantas.
Visite usos del dióxido de titanio para obtener más información.
¿Cuáles son las propiedades físicas del dióxido de titanio?
El dióxido de titanio tiene una serie de características únicas que lo hacen ideal para muchas aplicaciones diferentes.
Tiene un punto de fusión extremadamente alto de 1 843ºC y un punto de ebullición de 2 972ºC, por lo que ocurre naturalmente como un sólido, e incluso en forma de partículas, es insoluble en agua. El TiO2 también es un aislante.
El TiO2 absorbe la luz UV. Esta propiedad hace que parezca blanco brillante bajo la luz, a diferencia de otros materiales blancos que pueden verse ligeramente amarillos.
Importante, el TiO2 también tiene un índice de refracción muy alto (su capacidad para dispersar la luz), incluso más alto que el diamante. Esto lo convierte en una sustancia increíblemente brillante y un material ideal para uso en diseño estético.
Otra propiedad crucial del TiO2 es que puede mostrar actividad fotocatalítica bajo luz UV. Esto lo hace efectivo para la purificación ambiental, para diferentes tipos de revestimientos protectores, esterilización y superficies antivaho, e incluso en terapia contra el cáncer.
- Brillante
Brillo, intensidad de color, opacidad y nacarado como ninguna otra sustancia. - Resistente
La resistencia al calor, la luz y la intemperie evita la degradación de la pintura y en películas y la fragilización de los plásticos. - Protector
La capacidad de dispersar y absorber la radiación UV convierte al TiO2 en un ingrediente crucial para los protectores solares, ya que protege la piel de los dañinos rayos UV cancerígenos. - Potente
Se utiliza como fotocatalizador en paneles solares y también puede reducir los contaminantes del aire.
¿Cuáles son las formas de dióxido de titanio?
El TiO2 posee diferentes cualidades dependiendo de si se produce como pigmento o como nanomaterial. Ambas formas son insípidas, inodoras e insolubles.
Las partículas pigmentarias de TiO2 tienen aproximadamente 200-350 nm de dimensión y esta forma representa el 98 por ciento de la producción total. Se utiliza principalmente para la dispersión de la luz y aplicaciones de opacidad superficial. Se utiliza como base para varias pinturas de colores o como un blanco «brillante» independiente.
El nano, o ultrafino, TiO2 comprende partículas primarias de menos de 100 nm. En este grado, el dióxido de titanio es transparente (incoloro) y cuenta con propiedades mejoradas de dispersión y absorción de UV en comparación con el.
¿De qué está hecho el dióxido de titanio?
El titanio es uno de los metales más comunes en la Tierra, pero no se encuentra naturalmente en esta forma elemental. El TiO2, también conocido como óxido de titanio (IV) o titania, es el compuesto natural que se crea cuando el titanio reacciona con el oxígeno del aire. Como óxido, el titanio se encuentra en minerales en la corteza terrestre. También se encuentra con otros elementos, incluidos el calcio y el hierro.
Su fórmula química es TiO2, lo que significa que consiste en un átomo de titanio y dos átomos de oxígeno (de ahí dióxido). Tiene un número de registro CAS (Servicio de Resúmenes Químicos) de 13463-67-7.
Por lo general, se piensa que el TiO2 es químicamente inerte, lo que significa que no reacciona con otros productos químicos y, por lo tanto, es una sustancia estable que se puede utilizar en muchas industrias diferentes y para diversas aplicaciones.
¿De dónde viene el dióxido de titanio?
El TiO2 en sí mismo fue oficialmente nombrado y creado en un laboratorio a finales del siglo XIX. No se fabricó en masa hasta principios del siglo XX, cuando comenzó a tomar la delantera como una alternativa más segura a otros pigmentos blancos.
El elemento titanio y el compuesto TiO2 se encuentran en todo el mundo, vinculados a otros elementos como el hierro, en varios tipos de rocas y arenas minerales (incluido un componente de algunas arenas de playa). El titanio ocurre más comúnmente como el mineral ilmenita (un mineral de óxido de titanio-hierro) y a veces como el mineral rutilo, una forma de TiO2. Estos compuestos moleculares inertes deben separarse mediante un proceso químico para crear TiO2 puro.
¿Cómo se extrae el dióxido de titanio?
Cómo se extrae el TiO2 puro de las moléculas que contienen titanio depende de la composición de los minerales originales o de la materia prima. Se utilizan dos métodos para fabricar TiO2 puro: un proceso de sulfato y un proceso de cloruro.
La fuente natural principal de dióxido de titanio es el mineral de ilmenita minado, que contiene un 45-60 por ciento de TiO2. A partir de esto, o de un derivado enriquecido (conocido como escoria de titanio), se puede producir TiO2 puro utilizando el proceso de sulfato o de cloruro.
Métodos de sulfato y cloruro
De los dos métodos de extracción, el proceso de sulfato es actualmente el método más popular para producir TiO2 en la Unión Europea, representando el 70 por ciento de las fuentes europeas. El 30 por ciento restante es el resultado del proceso de cloruro. A nivel mundial, se estima que alrededor del 40-45 por ciento de la producción mundial se basa en el proceso de cloruro.
Como una sustancia ampliamente utilizada con múltiples aplicaciones, se están llevando a cabo investigaciones para mejorar el proceso de producción con el fin de reducir los niveles de productos químicos utilizados y los residuos producidos, y para reciclar cualquier subproducto.
El futuro del TiO2
Para una sustancia que es relativamente desconocida para el público, es sorprendente la cantidad de productos cotidianos en los que se puede encontrar el TiO2. Debido a sus muchas propiedades variadas, nuestra piel, ciudades, autos, hogares, alimentos y medio ambiente se ven más brillantes, seguros, resilientes y limpios gracias al TiO2. Con un legado de 100 años de uso comercial seguro, el TiO2 solo se volverá más vital a medida que nuestro entorno enfrente mayores desafíos debido a una población en crecimiento.
