Czystsza i tańsza droga do tytanu

Tytan jest tak wytrzymały jak stal, ale waży tylko około 60 procent mniej. Jest również wysoce odporny na korozję i dobrze radzi sobie z ekstremalnymi temperaturami. Nic więc dziwnego, że przemysł lotniczy chce wykorzystywać go znacznie więcej w samolotach nowej generacji, dzięki czemu będą lżejsze i obniżą koszty paliwa.

Ale jest pewien problem: tytan, który dziś kosztuje około 40 dolarów za funt, jest drogi – a cena wciąż rośnie.

Teraz start-up, Avanti Metal, wykorzystujący technologię opracowaną w MIT, ma nadzieję skomercjalizować proces, który drastycznie obniży koszty produkcji tytanu, udostępniając go w większej ilości dla dużych, lżejszych samolotów. Proces, opracowany przez chemika z MIT Donalda Sadoway'a, wykorzystuje przyjazną dla środowiska metodę bezpośredniej elektrolizy do wytwarzania metalu.

Tytan występuje naturalnie w dużych ilościach. Jednak przetwarzanie tlenku tytanu znajdującego się w ziemi w celu wytworzenia użytecznego metalu jest powolne i powoduje powstawanie toksycznych odpadów. Cena tytanu poszybowała w górę, mówi Corby Anderson, dyrektor Centrum Zaawansowanego Przetwarzania Mineralnego i Metalurgicznego na Uniwersytecie Montana. To dwukrotnie więcej niż o tym razem w zeszłym roku – a w zeszłym roku było dość wysokie.

Jeffrey Sabados, prezes czteroosobowej firmy Avanti, szacuje, że na podstawie planów produkcyjnych opublikowanych przez Boeinga i Airbusa, do 2010 r. zabraknie 30 000 ton tytanu. Twierdzi, że proces rafinacji tytanu stosowany przez Avanti może obniżyć koszty do około 3 dolary za funt. Następnie, jeśli metal sprzedaje się nawet za 25 USD za funt, szacunkę, którą nazywa konserwatywną, jest to ogromny potencjalny zysk.

Od wczesnych lat pięćdziesiątych tytan był produkowany w procesie Kroll. Producenci najpierw wytwarzają chlorek tytanu, który jest przetwarzany na czterochlorek tytanu, a następnie mieszany z magnezem, który wyciąga tytan i wytwarza gazowy chlor. Rezultatem jest porowaty materiał, zanieczyszczony solami magnezu, który wymaga dalszej obróbki w celu usunięcia soli i nadania go do produkcji. Proces jest tak toksyczny, że trudno jest uzyskać pozwolenia potrzebne do budowy nowego zakładu w celu rozszerzenia produkcji.

Sadoway mówi, że ich proces jest znacznie bardziej ekologiczny. Mieszają tlenek tytanu z innymi tlenkami, takimi jak tlenek magnezu czy tlenek wapnia; następnie podgrzewają mieszaninę do około 1700 stopni Celsjusza. W ten sposób powstaje kąpiel stopionych tlenków, przez którą może przepływać prąd elektryczny. Elektryczność wytwarza elektrolizę, zrywając wiązanie między atomami tytanu i tlenu, a cięższy tytan tonie. Rezultatem jest kałuża ciekłego tytanu na dole i bąbelki tlenu na górze. Pozostałe stopione tlenki pozostają na miejscu, działając jako elektrolit po dodaniu większej ilości tlenku tytanu. Po prostu produkujesz coraz więcej i więcej metalu, mówi Sadoway.

Jednak do tej pory Sadoway i współpracownicy wyprodukowali tylko kilka gramów za pomocą eksperymentalnego reaktora. Małemu, ceramicznemu urządzeniu trudno jest utrzymać wymaganą wysoką temperaturę. Avanti ma nadzieję zebrać wystarczającą ilość pieniędzy od inwestorów, aby zbudować większy prototyp, aby faktycznie wyprodukować pulę płynnego tytanu. Sadoway ma nadzieję, że do sierpnia rozpocznie tworzenie zespołu naukowców, a do sierpnia 2008 roku zbuduje działające huty tytanu.

Nabil Elkouh, prezes Erigo Technologies, firmy konsultingowej, która zawiera umowy między naukowcami a inwestorami i który jest doradcą Avanti, ostrzega, że ​​ich prognoza produkcji tytanu po jednej dziesiątej obecnych kosztów może być w tym momencie optymistyczna. Mogą mieć coś wspaniałego, ale może to zająć cztery lata, mówi. Może nigdy nie będzie to jedna dziesiąta kosztu – ale co by było, gdyby była o połowę niższa? To i tak byłoby świetnie.

Anderson mówi, że wiele osób, od naukowców uniwersyteckich po firmy takie jak DuPont, pracuje nad lepszymi sposobami produkcji tytanu. Ma nadzieję, że tego lata odwiedzi MIT, aby przyjrzeć się procesowi Sadowaya i zobaczyć, jak dobrze to działa.

ukryć