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Dióxido de titanio

El dióxido de titanio , también conocido como óxido de titanio (IV) o titania / t aɪ ˈ t eɪ n i ə / , es el compuesto inorgánico con la fórmula química TiO
2. Cuando se utiliza como pigmento , se denomina blanco de titanio , pigmento blanco 6 ( PW6 ) o CI 77891 . [4] Es un sólido blanco que es insoluble en agua, aunque las formas minerales pueden aparecer de color negro. Como pigmento, tiene una amplia gama de aplicaciones, que incluyen pintura , protector solar y colorante alimentario . Cuando se utiliza como colorante alimentario, tiene número E E171. La producción mundial en 2014 superó los 9 millones de toneladas. [5] [6] [7] Se ha estimado que el dióxido de titanio se utiliza en dos tercios de todos los pigmentos, y los pigmentos basados ​​en el óxido se han valorado en un precio de 13,2 mil millones de dólares. [8]

Estructura

En sus tres dióxidos principales, el titanio exhibe una geometría octaédrica , estando unido a seis aniones de óxido. Los óxidos, a su vez, están unidos a tres centros de Ti. Las estructuras cristalinas generales del rutilo y la anatasa son de simetría tetragonal, mientras que la brookita es ortorrómbica. Las subestructuras de oxígeno son todas ligeras distorsiones del empaquetamiento cerrado : en el rutilo, los aniones de óxido están dispuestos en un empaquetado compacto hexagonal distorsionado, mientras que están cerca del empaquetado compacto cúbico en la anatasa y del "empaquetamiento compacto hexagonal doble" para la brookita. La estructura del rutilo está muy extendida en otros dióxidos y difluoruros metálicos, por ejemplo RuO 2 y ZnF 2 .

El dióxido de titanio fundido tiene una estructura local en la que cada Ti está coordinado, en promedio, con aproximadamente 5 átomos de oxígeno. [9] Esto es distinto de las formas cristalinas en las que el Ti se coordina con 6 átomos de oxígeno.

Un modelo químico de bolas y palos de un cristal de anatasa.
Estructura de la anatasa . Junto con el rutilo y la brookita, uno de los tres polimorfos principales del TiO 2 .

Ocurrencia sintética y geológica.

El TiO 2 sintético se produce principalmente a partir del mineral ilmenita . El rutilo y la anatasa , TiO 2 natural , también se encuentran ampliamente, por ejemplo, el rutilo como "mineral pesado" en la arena de la playa. El leucoxeno , anatasa de grano fino formada por alteración natural de la ilmenita, es otro mineral más. Los zafiros y rubíes estrella obtienen su asterismo de inclusiones orientadas de agujas de rutilo. [10]

Mineralogía y polimorfos poco comunes.

El dióxido de titanio se encuentra en la naturaleza como minerales rutilo y anatasa . Además, se conocen dos formas de alta presión de minerales: una forma monoclínica similar a la baddeleyita conocida como akaogiita , y la otra tiene una ligera distorsión monoclínica de la estructura ortorrómbica de α-PbO 2 y se conoce como riesita. Ambos se pueden encontrar en el cráter Ries en Baviera . [11] [12] [13] Se obtiene principalmente de ilmenita , que es el mineral que contiene dióxido de titanio más extendido en todo el mundo. El rutilo es el siguiente en abundancia y contiene alrededor de un 98% de dióxido de titanio en el mineral. Las fases metaestables de anatasa y brookita se convierten irreversiblemente a la fase de rutilo de equilibrio al calentarse por encima de temperaturas en el rango de 600 a 800 ° C (1110 a 1470 ° F). [14]

El dióxido de titanio tiene doce polimorfos conocidos: además de rutilo, anatasa, brookita, acaogiita y riesita, se pueden producir sintéticamente tres fases metaestables ( monoclínica , tetragonal y ortorrómbica tipo ramsdellita) y cuatro formas de alta presión (α-PbO 2 -como, cotunita , OI ortorrómbica y fases cúbicas) también existen:

Se afirmó que la fase de tipo cotunita era el óxido más duro conocido con una dureza Vickers de 38 GPa y un módulo volumétrico de 431 GPa (es decir, cercano al valor del diamante de 446 GPa) a presión atmosférica. [22] Sin embargo, estudios posteriores llegaron a conclusiones diferentes con valores mucho más bajos tanto para la dureza (7–20 GPa, lo que lo hace más blando que los óxidos comunes como el corindón Al 2 O 3 y el rutilo TiO 2 ) [23] y el módulo de volumen ( ~300 GPa). [24] [25]

El dióxido de titanio (B) se encuentra como mineral en rocas magmáticas y vetas hidrotermales, así como en los bordes de meteorización de la perovskita . El TiO 2 también forma laminillas en otros minerales. [26]

Producción

Evolución de la producción global de dióxido de titanio según proceso
Actores industriales clave en la producción de dióxido de titanio - 2022

El TiO más grande
2Los procesadores de pigmentos son Chemours , Venator , Kronos  [de] y Tronox . [27] [28] Los principales usuarios finales de las empresas de pinturas y revestimientos para dióxido de titanio de grado pigmentario incluyen Akzo Nobel , PPG Industries , Sherwin Williams , BASF , Kansai Paints y Valspar . [29] TiO global
2La demanda de pigmentos para 2010 fue de 5,3 Mt y se espera que el crecimiento anual sea de entre el 3% y el 4%. [30]

El método de producción depende de la materia prima. Además de los minerales, otras materias primas incluyen escorias mejoradas . Tanto el proceso de sulfato como el de cloruro producen el pigmento de dióxido de titanio en forma de cristales de rutilo, pero el proceso de sulfato se puede ajustar para producir la forma de anatasa. La anatasa , al ser más blanda, se utiliza en aplicaciones de fibra y papel. El Proceso de Sulfato se ejecuta como un proceso por lotes ; el Proceso de Cloruro se ejecuta como un proceso continuo . [31]

proceso de cloruro

En el proceso de cloruro , el mineral se trata con cloro y carbono para obtener tetracloruro de titanio , un líquido volátil que se purifica aún más mediante destilación. El TiCl4 se trata con oxígeno para regenerar el cloro y producir dióxido de titanio.

proceso de sulfato

Las plantas de fabricación de productos químicos que utilizan el proceso de sulfato requieren concentrado de ilmenita (45–60 % de TiO 2 ) o materias primas pretratadas como fuente adecuada de titanio. [32] En el proceso de sulfato, la ilmenita se trata con ácido sulfúrico para extraer sulfato de hierro (II) pentahidratado . El rutilo sintético resultante se procesa adicionalmente según las especificaciones del usuario final, es decir, grado de pigmento o de otro tipo. [33] En otro método para la producción de rutilo sintético a partir de ilmenita, el proceso Becher primero oxida la ilmenita como medio para separar el componente de hierro.

Métodos especializados

Para aplicaciones especiales, las películas de TiO 2 se preparan mediante diversos químicos especializados. [34] Las rutas sol-gel implican la hidrólisis de alcóxidos de titanio, como el etóxido de titanio :

Ti(OEt) 4 + 2 H 2 O → TiO 2 + 4 EtOH

Esta tecnología es adecuada para la preparación de películas. Un enfoque relacionado que también se basa en precursores moleculares implica la deposición química de vapor . En esta aplicación, el alcóxido se volatiliza y luego se descompone al contacto con una superficie caliente:

Ti(OEt) 4 → TiO 2 + 2 Et 2 O

Aplicaciones

Pigmento

Producido en masa por primera vez en 1916, [35] el dióxido de titanio es el pigmento blanco más utilizado debido a su brillo y su índice de refracción muy alto , en el que sólo es superado por algunos otros materiales (ver lista de índices de refracción ). Lo ideal es que el tamaño del cristal de dióxido de titanio sea de unos 220 nm (medido con un microscopio electrónico) para optimizar la reflexión máxima de la luz visible. Sin embargo, a menudo se observa un crecimiento anormal del grano en el dióxido de titanio, particularmente en su fase rutilo. [36] La aparición de un crecimiento anormal del grano provoca una desviación de un pequeño número de cristalitos del tamaño medio de los cristales y modifica el comportamiento físico del TiO 2 . Las propiedades ópticas del pigmento acabado son muy sensibles a la pureza. Tan solo unas pocas partes por millón (ppm) de determinados metales (Cr, V, Cu, Fe, Nb) pueden alterar tanto la red cristalina que el efecto puede detectarse en el control de calidad. [37] Aproximadamente 4,6 millones de toneladas de TiO 2 pigmentario se utilizan anualmente en todo el mundo, y se espera que esta cifra aumente a medida que el uso siga aumentando. [38]

El TiO 2 también es un opacificante eficaz en forma de polvo, donde se emplea como pigmento para proporcionar blancura y opacidad a productos como pinturas , revestimientos , plásticos , papeles , tintas , alimentos , suplementos , medicamentos (es decir, píldoras y tabletas) y la mayoría de las pastas dentales ; en 2019 estaba presente en dos tercios de las pastas de dientes del mercado francés. [39] En los alimentos, se encuentra comúnmente en productos como helados, chocolates, todo tipo de dulces, cremas, postres, malvaviscos, chicles, pasteles, pastas para untar, aderezos, pasteles y muchos otros alimentos. [40] En pintura, a menudo se lo conoce como "blanco brillante", "el blanco perfecto", "el blanco más blanco" u otros términos similares. La opacidad mejora mediante el tamaño óptimo de las partículas de dióxido de titanio.

Peliculas delgadas

Cuando se deposita como una película delgada , su índice de refracción y su color lo convierten en un excelente recubrimiento óptico reflectante para espejos dieléctricos ; También se utiliza para generar películas finas decorativas como las que se encuentran en el "topacio de fuego místico".

Algunos grados de pigmentos a base de titanio modificado que se utilizan en pinturas, plásticos, acabados y cosméticos brillantes (son pigmentos artificiales cuyas partículas tienen dos o más capas de diversos óxidos (a menudo dióxido de titanio, óxido de hierro o alúmina ) para tener brillo). Efectos iridiscentes o nacarados similares a los de la mica triturada o los productos a base de guanina . Además de estos efectos, en determinadas formulaciones es posible un cambio de color limitado dependiendo de cómo y en qué ángulo se ilumina el producto acabado y del espesor de la capa de óxido en la partícula de pigmento; uno o más colores aparecen por reflexión mientras que los otros tonos aparecen debido a la interferencia de las capas transparentes de dióxido de titanio. [41] En algunos productos, la capa de dióxido de titanio se cultiva junto con óxido de hierro mediante la calcinación de sales de titanio (sulfatos, cloratos) a unos 800 °C [42] Un ejemplo de pigmento nacarado es el iriodin, a base de mica recubierta con dióxido de titanio u óxido de hierro (III). [43]

El efecto iridiscente en estas partículas de óxido de titanio es diferente al efecto opaco obtenido con el pigmento de óxido de titanio molido habitual obtenido por minería, en cuyo caso sólo se considera un cierto diámetro de la partícula y el efecto se debe únicamente a la dispersión.

Protector solar y pigmentos bloqueadores de rayos UV.

En productos cosméticos y para el cuidado de la piel , el dióxido de titanio se utiliza como pigmento, protector solar y espesante . Como protector solar se utiliza TiO 2 ultrafino , que se destaca porque, combinado con óxido de zinc ultrafino , se considera un protector solar eficaz que reduce la incidencia de quemaduras solares y minimiza el fotoenvejecimiento prematuro , la fotocarcinogénesis y la inmunosupresión asociados con el exceso a largo plazo. exposición al sol. [44] A veces, estos bloqueadores de rayos UV se combinan con pigmentos de óxido de hierro en protectores solares para aumentar la protección contra la luz visible. [45]

Generalmente se considera que el dióxido de titanio y el óxido de zinc son menos dañinos para los arrecifes de coral que los protectores solares que incluyen sustancias químicas como oxibenzona , octocrileno y octinoxato . [46]

El dióxido de titanio de tamaño nanométrico se encuentra en la mayoría de los protectores solares físicos debido a su fuerte capacidad de absorción de luz ultravioleta y su resistencia a la decoloración bajo la luz ultravioleta . Esta ventaja mejora su estabilidad y capacidad para proteger la piel de la luz ultravioleta. Las partículas de dióxido de titanio a nanoescala (tamaño de partícula de 20 a 40 nm) [47] se utilizan principalmente en lociones de protección solar porque dispersan la luz visible mucho menos que los pigmentos de dióxido de titanio y pueden brindar protección UV. [38] Los protectores solares diseñados para bebés o personas con piel sensible a menudo se basan en dióxido de titanio y/u óxido de zinc , ya que se cree que estos bloqueadores minerales de los rayos UV causan menos irritación de la piel que otros químicos que absorben los rayos UV. Nano-TiO 2 bloquea la radiación UV-A y UV-B, que se utiliza en protectores solares y otros productos cosméticos. Es seguro de usar y es mejor para el medio ambiente que los absorbentes de rayos UV orgánicos. [48]

La evaluación de riesgos de diferentes nanomateriales de dióxido de titanio en protectores solares está evolucionando actualmente, ya que el TiO 2 de tamaño nanométrico es diferente de la conocida forma micronizada. [49] La forma de rutilo se usa generalmente en productos cosméticos y de protección solar debido a que no posee ninguna capacidad observada para dañar la piel en condiciones normales [50] y tiene una mayor absorción de rayos UV . [51] En 2016, las pruebas del Comité Científico para la Seguridad del Consumidor (SCCS) concluyeron que se puede considerar que el uso de nanodióxido de titanio (95-100 % rutilo, ≦ 5 % anatasa) como filtro UV no plantea ningún riesgo de efectos adversos en humanos después de la aplicación sobre piel sana, [52] excepto en el caso de que el método de aplicación conduzca a un riesgo sustancial de inhalación (es decir, formulaciones en polvo o en aerosol). Esta opinión de seguridad se aplica al nano TiO 2 en concentraciones de hasta el 25 %. [53]

Los estudios iniciales indicaron que las partículas de nano-TiO 2 podrían penetrar la piel, lo que genera preocupación sobre el uso de nano-TiO 2 . Estos estudios fueron refutados más tarde, cuando se descubrió que la metodología de prueba no podía diferenciar entre partículas penetradas y partículas simplemente atrapadas en los folículos pilosos y que tener una dermis enferma o físicamente dañada podría ser la verdadera causa de una protección de barrera insuficiente. [49]

La investigación de SCCS encontró que cuando las nanopartículas tenían ciertos recubrimientos fotoestables (p. ej., alúmina , sílice , cetilfosfato, trietoxicaprililsilano , dióxido de manganeso ), la actividad fotocatalítica se atenuaba y no se observaba una penetración notable en la piel; El protector solar en esta investigación se aplicó en cantidades de 10 mg/cm2 por periodos de exposición de 24 horas. [53] Recubrir TiO 2 con alúmina, sílice, circón o varios polímeros puede minimizar la degradación de la avobenzona [54] y mejorar la absorción de rayos UV agregando un mecanismo de difracción de luz adicional. [51]

TiO2
2se utiliza ampliamente en plásticos y otras aplicaciones como pigmento blanco u opacificante y por sus propiedades de resistencia a los rayos UV, donde el polvo dispersa la luz (a diferencia de los absorbentes de rayos UV orgánicos) y reduce el daño de los rayos UV, debido principalmente al alto índice de refracción de la partícula. [55]

Otros usos del dióxido de titanio

En los esmaltes cerámicos , el dióxido de titanio actúa como opacificante y favorece la formación de cristales .

Se utiliza como pigmento para tatuajes y en lápices astringentes . El dióxido de titanio se produce en diferentes tamaños de partículas que son dispersables en aceite y agua, y en ciertos grados para la industria cosmética. También es un ingrediente común en la pasta de dientes.

El exterior del cohete Saturn V estaba pintado con dióxido de titanio; Esto permitió posteriormente a los astrónomos determinar que J002E3 era probablemente la etapa S-IVB del Apolo 12 y no un asteroide . [56]

Investigación

Actividades de patentamiento

Familias de patentes relevantes que describen la producción de dióxido de titanio a partir de ilmenita, 2002-2021.
Instituciones académicas y públicas que tienen importante actividad en materia de patentes en la producción de dióxido de titanio. 2022

Entre 2002 y 2022, ha habido 459 familias de patentes que describen la producción de dióxido de titanio a partir de ilmenita , y este número está creciendo rápidamente. La mayoría de estas patentes describen procesos de pretratamiento, como el uso de fundición y separación magnética para aumentar la concentración de titanio en minerales de baja ley , lo que da lugar a concentrados o escorias de titanio . Otras patentes describen procesos para obtener dióxido de titanio, ya sea mediante un proceso hidrometalúrgico directo o mediante dos procesos explotados industrialmente, el proceso del sulfato y el proceso del cloruro. [57]

La lixiviación ácida podría usarse como pretratamiento o como parte de un proceso hidrometalúrgico para obtener directamente dióxido de titanio o rutilo sintético (>90 por ciento de dióxido de titanio, TiO2). El proceso del sulfato representa el 40% de la producción mundial de dióxido de titanio y está protegido en el 23% de las familias de patentes. El proceso del cloruro sólo se menciona en el 8% de las familias de patentes, aunque proporciona el 60% de la producción industrial mundial de dióxido de titanio. [57]

Los principales contribuyentes a las patentes sobre la producción de dióxido de titanio son empresas de China, Australia y Estados Unidos, lo que refleja la importante contribución de estos países a la producción industrial. Las empresas chinas Pangang y Lomon Billions Groups son los principales contribuyentes y poseen carteras de patentes diversificadas que cubren tanto el pretratamiento como los procesos que conducen a un producto final. [57]

Fotocatalizador

El dióxido de titanio de tamaño nanométrico, particularmente en forma anatasa, exhibe actividad fotocatalítica bajo irradiación ultravioleta (UV). Según se informa, esta fotoactividad es más pronunciada en los planos {001} de la anatasa, [58] [59] aunque los planos {101} son termodinámicamente más estables y, por lo tanto, más prominentes en la mayoría de las anatasas sintetizadas y naturales, [60] como lo evidencia el frecuente Se observó hábito de crecimiento bipiramidal tetragonal . Se considera además que las interfaces entre rutilo y anatasa mejoran la actividad fotocatalítica al facilitar la separación de los portadores de carga y, como resultado, a menudo se considera que el dióxido de titanio bifásico posee una funcionalidad mejorada como fotocatalizador. [61] Se ha informado que el dióxido de titanio, cuando se dopa con iones nitrógeno o con óxido metálico como el trióxido de tungsteno, exhibe excitación también bajo luz visible. [62] El fuerte potencial oxidativo de los agujeros positivos oxida el agua para crear radicales hidroxilo . También puede oxidar oxígeno o materiales orgánicos directamente. Por lo tanto, además de su uso como pigmento, el dióxido de titanio se puede agregar a pinturas, cementos, ventanas, azulejos u otros productos por sus propiedades esterilizantes, desodorizantes y antiincrustantes, y se usa como catalizador de hidrólisis . También se utiliza en células solares sensibilizadas con colorantes , que son un tipo de célula solar química (también conocida como célula de Graetzel).

Las propiedades fotocatalíticas del dióxido de titanio de tamaño nanométrico fueron descubiertas por Akira Fujishima en 1967 [63] y publicadas en 1972. [64] El proceso en la superficie del dióxido de titanio se denominó efecto Honda-Fujishima  [ja] . [63] El dióxido de titanio, en forma de película delgada y nanopartículas , tiene potencial para su uso en la producción de energía: como fotocatalizador, puede descomponer el agua en hidrógeno y oxígeno. Una vez recogido el hidrógeno, podría utilizarse como combustible. La eficiencia de este proceso se puede mejorar enormemente dopando el óxido con carbono. [65] Se ha obtenido mayor eficiencia y durabilidad introduciendo desorden en la estructura reticular de la capa superficial de nanocristales de dióxido de titanio, permitiendo la absorción infrarroja. [66] Se han desarrollado anatasa y rutilo nanométricos activos en luz visible para aplicaciones fotocatalíticas. [67] [68]

En 1995, Fujishima y su grupo descubrieron el fenómeno de superhidrofilia del vidrio recubierto de dióxido de titanio expuesto a la luz solar. [63] Esto dio lugar al desarrollo de vidrios autolimpiantes y revestimientos antivaho .

El TiO 2 de tamaño nanométrico incorporado en materiales de construcción exteriores, como adoquines en bloques de noxer [69] o pinturas, podría reducir las concentraciones de contaminantes en el aire, como compuestos orgánicos volátiles y óxidos de nitrógeno . [70] Se ha producido un cemento que contiene TiO 2 . [71]

Utilizando TiO 2 como fotocatalizador, se ha intentado mineralizar contaminantes (para convertirlos en CO 2 y H 2 O) en aguas residuales. [72] [73] [74] La destrucción fotocatalítica de la materia orgánica también podría explotarse en recubrimientos con aplicaciones antimicrobianas. [75]

Formación de radicales hidroxilo

Aunque la anatasa TiO 2 de tamaño nanométrico no absorbe la luz visible, sí absorbe fuertemente la radiación ultravioleta (UV) ( hv ), lo que lleva a la formación de radicales hidroxilo. [76] Esto ocurre cuando los agujeros del enlace de valencia fotoinducidos (h + vb ) quedan atrapados en la superficie del TiO 2, lo que conduce a la formación de agujeros atrapados (h + tr ) que no pueden oxidar el agua. [77]

TiO 2 + hv → e − + h + vb
h + vb → h + tr
O 2 + mi − → O 2 •−
O 2 •− + O 2 •− + 2 H + → H 2 O 2 + O 2 
O 2 •− + h + vb → O 2
O 2 •− + h + tr → O 2
 OH − + h + vb → HO•
e − + h + tr → recombinación
Nota: Longitud de onda (λ) = 387 nm [77] Se ha descubierto que esta reacción mineraliza y descompone compuestos indeseables en el medio ambiente, específicamente el aire y las aguas residuales. [77]
Monocristales sintéticos de TiO 2 , ca. De 2 a 3 mm de tamaño, cortado de un plato más grande

Nanotubos

Nanotubos de óxido de titanio, imagen SEM
Nanotubos de dióxido de titanio (TiO 2 -Nt) obtenidos por síntesis electroquímica. La imagen SEM muestra una serie de TiO 2 -Nt verticales autoordenados con extremos inferiores cerrados de los tubos.

La anatasa se puede convertir en nanotubos y nanocables sin carbono . [78] Las nanofibras huecas de TiO 2 también se pueden preparar recubriendo nanofibras de carbono aplicando primero butóxido de titanio . [79]

Imágenes SEM (arriba) y TEM (abajo) de nanofibras quirales de TiO 2 [79]

Salud y seguridad

Desde 2006, el dióxido de titanio se considera "completamente no tóxico". [4] Los minerales más comunes e incluso las piedras preciosas están compuestos de TiO 2 . Todo el titanio natural, que constituye más del 0,5% de la corteza terrestre, existe en forma de óxidos. Aunque no hay evidencia que apunte a una toxicidad aguda, se han expresado preocupaciones recurrentes sobre las formas nanofásicas de estos materiales. Los estudios de trabajadores con alta exposición a partículas de TiO 2 indican que incluso con una alta exposición no hay efectos adversos para la salud humana. [80]

La Unión Europea eliminó la autorización para utilizar dióxido de titanio (E 171) en alimentos, a partir del 7 de febrero de 2022, con un período de gracia de seis meses. [81]

El polvo de dióxido de titanio, cuando se inhala, ha sido clasificado por la Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer (IARC) como carcinógeno del Grupo 2B de la IARC , lo que significa que posiblemente sea cancerígeno para los humanos . [82] [83] El Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional de EE. UU. recomienda dos límites de exposición separados. NIOSH recomienda que el TiO fino
2las partículas se fijarán en un límite de exposición de 2,4 mg/m 3 , mientras que el TiO ultrafino
2se fijará en un límite de exposición de 0,3 mg/m 3 , como concentraciones medias ponderadas en el tiempo hasta 10 horas al día durante una semana laboral de 40 horas. [84]

En mayo de 2023, tras la prohibición de 2022 de la Unión Europea, los estados estadounidenses de California y Nueva York estaban considerando prohibir el uso de dióxido de titanio en los alimentos. [85]

Introducción de residuos ambientales.

El dióxido de titanio (TiO₂) se introduce principalmente en el medio ambiente en forma de nanopartículas a través de plantas de tratamiento de aguas residuales. [86] Los pigmentos cosméticos, incluido el dióxido de titanio, ingresan a las aguas residuales cuando el producto se lava en los fregaderos después de su uso cosmético. Una vez en las plantas de tratamiento de aguas residuales, los pigmentos se separan en lodos de depuradora que luego pueden liberarse al suelo cuando se inyectan en el suelo o se distribuyen en su superficie. El 99% de estas nanopartículas terminan en la tierra y no en ambientes acuáticos debido a su retención en los lodos de depuradora. [86] En el medio ambiente, las nanopartículas de dióxido de titanio tienen una solubilidad baja o insignificante y se ha demostrado que son estables una vez que se forman agregados de partículas en el suelo y el agua. [86] En el proceso de disolución, los iones solubles en agua generalmente se disocian de la nanopartícula en solución cuando son termodinámicamente inestables. La disolución de TiO 2 aumenta cuando hay niveles más altos de materia orgánica disuelta y arcilla en el suelo. Sin embargo, la agregación es promovida por el pH en el punto isoeléctrico del TiO 2 (pH = 5,8), lo que lo vuelve neutro y las concentraciones de iones en solución son superiores a 4,5 mM. [87] [88]

Políticas nacionales sobre el uso de aditivos alimentarios

El blanqueador TiO 2 en los alimentos estuvo prohibido en Francia a partir de 2020 debido a la incertidumbre sobre las cantidades seguras para el consumo humano. [89]

En 2021, la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA) dictaminó que, como consecuencia de los nuevos conocimientos sobre las nanopartículas , el dióxido de titanio "ya no podría considerarse seguro como aditivo alimentario", y el comisario de salud de la UE anunció planes para prohibir su uso en todo el mundo. UE, con discusiones que comenzarán en junio de 2021. La EFSA concluyó que no se podía descartar la genotoxicidad , que podría provocar efectos cancerígenos , y que no se podía establecer un "nivel seguro para la ingesta diaria del aditivo alimentario". [90] En 2022, la Agencia de Normas Alimentarias del Reino Unido y Food Standards Scotland anunciaron su desacuerdo con el fallo de la EFSA y no siguieron a la UE al prohibir el dióxido de titanio como aditivo alimentario. [91] Health Canada revisó de manera similar la evidencia disponible en 2022 y decidió no cambiar su posición sobre el dióxido de titanio como aditivo alimentario. [92]

La investigación como nanomaterial ingerible

Debido a la posibilidad de que la ingestión prolongada de dióxido de titanio pueda ser tóxica, particularmente para las células y las funciones del tracto gastrointestinal , la investigación preliminar a partir de 2021 estaba evaluando su posible papel en el desarrollo de enfermedades, como la enfermedad inflamatoria intestinal y el cáncer colorrectal . [93]

Cultura y sociedad

Empresas como Dunkin' Donuts eliminaron el dióxido de titanio de sus productos en 2015 tras la presión pública. [94] Andrew Maynard, director del Centro de Ciencias del Riesgo de la Universidad de Michigan , rechazó el supuesto peligro del uso de dióxido de titanio en los alimentos. Dice que el dióxido de titanio utilizado por Dunkin' Brands y muchos otros productores de alimentos no es un material nuevo y tampoco es un nanomaterial. Las nanopartículas suelen tener menos de 100 nanómetros de diámetro, pero la mayoría de las partículas del dióxido de titanio de calidad alimentaria son mucho más grandes. [95] Aún así, los análisis de distribución de tamaño mostraron que los lotes de TiO₂ de calidad alimentaria siempre incluyen una fracción de tamaño nanométrico como subproducto inevitable de los procesos de fabricación. [96]

Ver también

Fuentes

 Este artículo incorpora texto de un trabajo de contenido gratuito . Licenciado bajo CC-BY. Texto extraído de Producción de titanio y dióxido de titanio a partir de ilmenita y aplicaciones relacionadas, OMPI.

Referencias

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