El dióxido de titanio es el mejor pigmento inorgánico blanco hasta el momento y se utiliza ampliamente en revestimientos, plásticos, tintas, fabricación de papel, caucho, fibras químicas y cosméticos.
La eficacia del dióxido de titanio como pigmento se debe principalmente a sus propiedades ópticas, que se ven influidas principalmente por las características de su superficie. El núcleo de las partículas de TiO₂ desempeña un papel mínimo en la determinación del rendimiento del pigmento.
El carbonato de calcio común es considerablemente más económico, ya que cuesta solo unos pocos cientos o miles de yuanes por tonelada, mientras que el dióxido de titanio puede costar hasta 17.000 yuanes por tonelada. La perspectiva de reemplazar total o parcialmente el dióxido de titanio por carbonato de calcio presenta una oportunidad sustancial de ahorro de costos.
Un equipo dirigido por el profesor Ding Hao en la Universidad de Geociencias de China (Beijing) ha desarrollado una estrategia para mejorar el rendimiento del TiO₂ mediante la creación de una estructura compuesta ordenada que combina minerales y Partículas de TiO₂Esta investigación ha dado como resultado cuatro procesos innovadores que mejoran las propiedades pigmentarias del TiO₂ y permiten su producción ecológica.
1. Método de molienda mecánica en fase líquida
Este proceso implica la activación de partículas sólidas mediante molienda mecánica en un medio líquido (principalmente agua), lo que induce una reacción de interfase entre el carbonato de calcio y las partículas submicrónicas de TiO₂. El resultado son partículas compuestas recubiertas.
Las principales ventajas de este método incluyen:
- No se utilizan productos químicos tóxicos.
- Sin producción de aguas residuales, gases residuales o residuos sólidos.
- Bajo consumo de energía, con un coste de procesamiento de menos de 1.000 yuanes por tonelada.
2. Método de carbonatación
En este método, se añaden partículas de TiO₂ a una emulsión de hidróxido de calcio [Ca(OH)₂], seguida de una reacción de carbonatación con gas CO₂. Este proceso crea un pigmento compuesto de CaCO₃-TiO₂.
Al utilizar carbonato de calcio económico y una técnica de precipitación en fase gaseosa que es más fácil de controlar, este método permite reducir el consumo de TiO₂ manteniendo al mismo tiempo el rendimiento del pigmento. Este enfoque también ayuda a reducir los costos de usuarios finales.
3. Método de ensamblaje por aglomeración hidrofóbica
En esta técnica, el TiO₂ actúa como unidad de ensamblaje primaria, mientras que el CaCO₃ actúa como partícula huésped. Las fuerzas hidrofóbicas sobre las superficies de las partículas en un sistema a base de agua impulsan la combinación de partículas de TiO₂ y CaCO₃. Esto conduce a la construcción de una distribución de recubrimiento de TiO₂ bien organizada y estable sobre la superficie de las partículas de CaCO₃.
El método es respetuoso con el medio ambiente y energéticamente eficiente, ya que no produce residuos. Además, el pigmento compuesto resultante presenta propiedades hidrófobas, lo que lo hace altamente compatible con los sistemas orgánicos.
4. Despolimerización térmica y tecnología de compuestos resistentes
Este proceso seco implica despolimerización térmica, modificación, recubrimiento y aislamiento intercalado para crear productos de posprocesamiento de TiO₂. El pigmento compuesto de TiO₂ mineral resultante demuestra una dispersión alta y estable de partículas de TiO₂, lo que mejora sus propiedades pigmentarias.
El pigmento compuesto CaCO₃-TiO₂ producido mediante este método posee propiedades clave similares a las del dióxido de titanio comercial, como el color, la absorción de aceite, el poder cubriente y la estabilidad a la luz, pero a un costo menor. Esto lo convierte en una opción atractiva para las industrias que tradicionalmente han dependido del dióxido de titanio, ofreciéndoles una alternativa prometedora con un amplio potencial de mercado.
