Dioxyde de titane

S’il conduit au titane, le dioxyde de titane a aussi ses propres applications pour faire plus propre comme agent blanchissant et pigment blanc et comme photocatalyseur pour un air plus propre !

Le dioxyde de titane de formule TiO2 se trouve sous deux formes cristallines : l’anatase qui se transforme vers 700 °C en rutile. De masse moléculaire 68, c’est un oxyde blanc très stable. La structure rutile est une des plus jolies de la cristallochimie : l’ion Ti4+ est au centre d’octaèdres d’oxygène O2- unis par leurs sommets et par leurs arêtes alternativement. C’est un isolant électrique qui peut devient semi-conducteur par non stœchiométrie si des traces d’ion Ti3+ apparaissent.

Les ressources principales de TiO2 se trouvent au Brésil, en Chine, au Canada et en Australie. Les minerais principaux sont l’ilménite (FeTiO3, Fe2O3) et le rutile (TiO2). On estime les réserves mondiales à 600 Mt d’équivalent TiO2. Pour obtenir l’oxyde pur deux procédés sont utilisés industriellement, employant une attaque sulfurique dans le cas de l’ilménite :

TiO3 Fe + H2 O + H2 SO4 ---> FeSO4 + TiO(OH)2
suivies d’une hydrolyse et d’une précipitation qui conduit à une poudre de TiO2

ou par le chlore dans le cas du rutile :
TiO2 + 2C + 2Cl2 ---> TiCl4 + 2 CO
suivies de la purification de TiCl4 par distillation puis d’une hydrolyse qui conduit à une poudre de TiO2.

Cet oxyde, sous forme de poudre, est composé de particules de 1 à 2 microns, souvent enrobées de silice ou d’alumine pour résister aux rayonnement UV et au farinage. Il est utilisé en masse comme agent blanchissant et pigment blanc ou pigment support dans les peintures, le papier, les plastiques, les céramiques, les enduits de façade, les dentifrices, et même les pâtisseries et les médicaments. La production mondiale est de l’ordre de 4,5 Mt/an. En France, la production est d’environ 250 kt/an concentrée à Thann et à Calais.

Une nouvelle application est apparue pour les poudres nanométriques, c’est à dire composé particules de quelques centaines de nanomètres. A cette taille, les propriétés de photocatalyse sont exacerbées, c’est à dire que sous rayonnement UV une paire électron-trou se forme et avant recombinaison, l’oxygène actif issu de l’interaction trou-dioxygène peut oxyder des molécules organiques et les électrons réduire des composés minéraux.

C’est ainsi que les alcanes, les alcènes, les alcools, les graisses et même les bactéries ou virus sont oxydés en CO2 et H2O et que les oxydes d’azote sont réduits en diazote. Les applications pour assainir l’atmosphère dans les hôpitaux et ambulances sont déjà sur le marché. Des appareils pour assainir l’air intérieur des maisons seront disponibles en 2012. Déjà des bétons revêtus de TiO2 au bord du périphérique parisien diminuent la pollution. Comme ces nano-couches sont transparentes, on commence à trouver des lunettes et des vitrages auto-nettoyants. Un grand programme européen PICADA a pour objectif de généraliser les revêtements photocatalytiques dans la construction pour concevoir une ville propre, dépolluée.

La pensée du jour
« Moins blanc que blanc c’est gris j’me doute, plus blanc que blanc, j’sais pas, c’est nouveau ça vient d’sortir (Coluche) »

Sources

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