211service.com
Een schonere, goedkopere route naar titanium
Titanium is zo sterk als staal, maar weegt slechts ongeveer 60 procent zoveel. Het is ook zeer goed bestand tegen corrosie en is goed bestand tegen extreme temperaturen. Het is dus niet verrassend dat de lucht- en ruimtevaartindustrie er veel meer van wil gebruiken in de volgende generatie vliegtuigen, waardoor ze lichter worden en de brandstofkosten dalen.
Maar er is een probleem: met ongeveer $ 40 per pond vandaag is titanium duur - en de prijs blijft stijgen.
Nu hoopt een startup, Avanti Metal, met behulp van technologie die is ontwikkeld aan het MIT, een proces te commercialiseren dat de productiekosten van titanium drastisch verlaagt, waardoor er meer beschikbaar komt voor grote, lichtere vliegtuigen. Het proces, ontwikkeld door MIT-chemicus Donald Sadoway, past een milieuvriendelijke, directe elektrolysemethode toe om het metaal te maken.
Titanium is van nature overvloedig aanwezig. Maar het verwerken van titaniumoxide dat in de grond wordt gevonden om er een bruikbaar metaal van te maken, is traag en levert giftig afval op. De prijs van titanium is door het dak gegaan, zegt Corby Anderson, directeur van het Center for Advanced Mineral and Metallurgical Processing aan de Universiteit van Montana. Het is het dubbele van wat het vorig jaar om deze tijd was - en vorig jaar was het behoorlijk hoog.
Jeffrey Sabados, voorzitter van het vierkoppige Avanti, schat dat, op basis van productieplannen die zijn gepubliceerd door Boeing en Airbus, er tegen 2010 een tekort aan titanium van 30.000 ton zal zijn. ongeveer $ 3 per pond. Als het metaal vervolgens wordt verkocht voor zelfs $ 25 per pond, een schatting die hij conservatief noemt, is het een enorme potentiële winst.
Sinds het begin van de jaren vijftig wordt titanium geproduceerd via het Kroll-proces. Fabrikanten maken eerst titaniumchloride, dat wordt verwerkt tot titaniumtetrachloride, en vervolgens gemengd met magnesium, dat het titanium eruit haalt en chloorgas produceert. Het resultaat is een poreus materiaal, verontreinigd met magnesiumzouten, dat verdere verwerking vereist om de zouten te verwijderen en bruikbaar te maken voor productie. Het proces is zo giftig dat het moeilijk is om de benodigde vergunningen te krijgen om een nieuwe fabriek te bouwen om de productie uit te breiden.
Sadoway zegt dat hun proces veel groener is. Ze mengen titaniumoxide met andere oxiden, zoals magnesiumoxide of calciumoxide; vervolgens verhitten ze het mengsel tot ongeveer 1700 graden Celsius. Hierdoor ontstaat een bad van gesmolten oxiden, waar een elektrische stroom doorheen kan lopen. De elektriciteit produceert elektrolyse, waardoor de binding tussen de titanium- en zuurstofatomen wordt verbroken en het zwaardere titanium zinkt. Het resultaat is een plas vloeibaar titanium aan de onderkant en zuurstof die uit de bovenkant borrelt. De andere gesmolten oxiden blijven op hun plaats en fungeren als elektrolyt wanneer meer titaniumoxide wordt toegevoegd. Je maakt gewoon steeds meer en meer metal, zegt Sadoway.
Tot nu toe hebben Sadoway en collega's echter slechts een paar gram gemaakt met een experimentele reactorcel. Het is moeilijk voor het kleine, keramische apparaat om de vereiste hoge temperatuur te weerstaan. Avanti hoopt genoeg geld van investeerders op te halen om een groter prototype te bouwen om daadwerkelijk een pool van vloeibaar titanium te produceren. Sadoway hoopt in augustus te beginnen met het samenstellen van een team van wetenschappers en tegen augustus 2008 met het bouwen van werkende titaniumsmelterijen.
Nabil Elkouh, president van Erigo Technologies, een adviesbureau dat deals sluit tussen onderzoekers en investeerders, en adviseur van Avanti, waarschuwt dat hun projectie om titanium te produceren tegen een tiende van de huidige kosten, op dit moment optimistisch kan zijn. Ze hebben misschien iets geweldigs, maar het kan vier jaar duren, zegt hij. Het is misschien nooit een tiende van de kosten, maar wat als het de helft van de kosten zou zijn? Dat zou nog steeds geweldig zijn.
Anderson zegt dat veel mensen, van universitaire onderzoekers tot bedrijven als DuPont, werken aan betere manieren om titanium te produceren. Hij hoopt deze zomer MIT te bezoeken om het proces van Sadoway te bekijken en te zien hoe goed het werkt.