GOEDKOOP TITANIUM GEMAAKT UIT OXIDE IN ELEKTROLYTISCHE CEL

Metallurgen van de universiteit van Cambridge hebben een methode ontwikkeld om uit het keramische materiaal titaniumdioxide (TiO2) het metaal titanium te winnen. Ze doen dat door gebruik te maken van een elektrische stroom in een elektrochemische cel. Bij een temperatuur van tegen de duizend graden Celsius, en in een bad van vloeibaar zout, slaat het titanium neer aan een van de twee elektroden. De techniek biedt perspectief voor grootschalige winning van dit unieke constructiemateriaal: een onafhankelijk laboratorium slaagde er al in het op grotere schaal (enkele kilogrammen titanium) toe te passen. De onderzoekers verwachten bovendien dat de methode gebruikt kan worden om ook andere metaaloxiden te reduceren (Nature, 21 september).

Titanium is minstens zo sterk als veel gebruikte staalsoorten maar tegelijk veel lichter en beter bestand tegen roest. Het gaat legeringen aan met vele andere metalen, met als gevolg dat mechanische eigenschappen als treksterkte en stijfheid worden verbeterd. Ook kan het gemakkelijk in allerlei complexe vormen worden verwerkt.

Het grote probleem is alleen dat titanium slechts met grote moeite kan worden geïsoleerd uit het in ruime mate beschikbare TiO2. Van deze witte kleurstof worden vele tonnen per jaar uit titaniumerts geproduceerd om te worden verwerkt in verf, tandpasta, zonnebrandcrèmes, etc. Om het titanium er uit vrij te maken moet het eerst worden omgezet in een vluchtige en corrosieve chloorverbinding, die vervolgens met behulp van magnesium wordt gereduceerd. Dit Kroll-proces is niet alleen gevaarlijk, maar ook ingewikkeld en tijdrovend en daardoor kostbaar. De hoge prijzen die voor een kilo titanium moeten worden betaald hebben grootschalige toepassing van dit metaal, bijvoorbeeld als constructiemateriaal, tot nu toe in de weg gestaan.

Dat gaat wellicht veranderen nu George Chen en zijn collega's hebben aangetoond dat titanium net als aluminium uit het metaaloxide kan worden vrijgemaakt. Zij ontdekten dat de zuurstofionen van het TiO2 oplossen in een zoutbad van calciumchloride wanneer er elektronen aan worden toegevoerd. De zuurstofionen raken aan de positieve elektrode hun elektronen kwijt om als zuurstof uit de smelt te verdwijnen. Aan de andere, negatieve elektrode blijft het titanium achter in de vorm van een sponsachtige, poreuze laag die is opgebouwd uit kleine bolletjes, een vorm die vergelijkbaar is met het eindproduct van het Kroll-proces. (Rob van den Berg)