Polski naukowiec odkrył nową technologię. To duży przełom w przemyśle

Właściwości tytanu sprawiają, że jest używany w tych samych sektorach co metale ziem rzadkich, takich jak lotnictwo, energetyka odnawialna i obronność, co sprawia, że oba te rodzaje surowców są kluczowe dla rozwoju nowoczesnych technologii.

W 2020 roku tytan został zaliczony do listy surowców krytycznych UE. Jest dodawany między innymi do żelaza, aluminium, wanadu i molibdenu. Cechą wyróżniającą go od innych metali jest odporność na korozję oraz najwyższy stosunek wytrzymałości mechanicznej do masy.

Tytan jest lekki, ale jednocześnie niezwykle wytrzymały, co czyni go idealnym materiałem konstrukcyjnym. Dzięki tworzeniu warstwy tlenku na powierzchni, jest odporny na korozję: działanie wody, powietrza i wielu substancji chemicznych. Jest nietoksyczny i dobrze tolerowany przez organizm człowieka, co sprawia, że jest szeroko wykorzystywany w medycynie. Wysoka temperatura topnienia czyni go odpowiednim do zastosowań w ekstremalnych warunkach, takich jak produkcja silników odrzutowych dla przemysłu lotniczego i kosmicznego. Wykorzystywany jest także do produkcji uzbrojenia oraz turbin wiatrowych i komponentów elektrowni.

Chociaż tytan występuje powszechnie w skorupie ziemskiej (głównie w postaci minerałów takich jak ilmenit i rutyl), jego produkcja jest energochłonna i kosztowna. Najwięksi producenci to Australia, Chiny, Rosja i Kanada. Koncentracja produkcji w tych kilku krajach rodzi ryzyko zakłóceń w dostawach, szczególnie w obliczu napięć politycznych. Tytan, podobnie jak metale ziem rzadkich, może stać się narzędziem geopolitycznym w sporach handlowych. Kraje rozwinięte, takie jak USA i UE, są silnie uzależnione od importu tytanu, dlatego zabezpieczenie dostaw tego metalu jest priorytetem w strategiach dotyczących surowców krytycznych.

Odzyskiwanie tytanu z popiołów lotnych to obiecujące rozwiązanie w kontekście zrównoważonego zarządzania surowcami. Popioły lotne, będące produktem ubocznym spalania węgla w elektrowniach, zawierają znaczne ilości cennych pierwiastków, w tym właśnie tytanu. Rozwój technologii umożliwiających ich efektywne wydobycie może znacząco wpłynąć na zwiększenie dostępności tego strategicznego metalu. Wpisuje się więc w ideę gospodarki obiegu zamkniętego, zmniejszając presję na eksploatację pierwotnych złóż. Odzysk tytanu z popiołów lotnych może stanowić alternatywę dla tradycyjnego wydobycia z rud ilmenitu i rutylu, co zmniejsza zależność od głównych dostawców, takich jak Chiny czy Australia.

Przetwarzanie popiołów lotnych zmniejsza ilość składowanych odpadów, ograniczając negatywny wpływ na środowisko i powierzchnię składowisk. Wydobycie wartościowych pierwiastków z odpadów przemysłowych może być z kolei bardziej opłacalne niż eksploatacja nowych złóż, szczególnie w krajach o ograniczonych zasobach surowców naturalnych.

Patent P.439462 „Sposób odzyskiwania tytanu z popiołów lotnych” jest wynikiem pracy pt. „Wybrane odpady jako potencjalne źródło surowców krytycznych” autorstwa dr inż. Henryka Świndera z Głównego Instytutu Górnictwa. Jej celem było opracowanie sposobu odzysku tytanu z popiołów lotnych otrzymywanych z energetycznego wykorzystania paliw kopalnych, takich jak węgiel kamienny lub brunatny. W ramach pracy określono warunki obróbki wstępnej popiołów lotnych w procesie alkalicznej aktywacji termicznej i ich wpływu na wydzielania związków tytanu w procesach hydrometalurgicznych.

Badaniom poddano popiół lotny pochodzący z jednej z polskich elektrowni spalających węgiel kamienny w kotłach pyłowych. Zawartość tytanu w otrzymanych koncentratach wynosiła od 39,3% do 60,8%, co odpowiada zawartości tego pierwiastka w eksploatowanych obecnie rudach tytanu.

Prace nad bardziej efektywnymi i zrównoważonymi metodami produkcji tytanu mogą obniżyć jego koszty i ograniczyć wpływ na środowisko. Ponieważ jest materiałem nadającym się do recyklingu, może to pomóc w zmniejszeniu zależności od pierwotnego wydobycia. Wiele krajów rozwija nowe projekty wydobywcze i inwestuje w przetwarzanie tytanu, aby uniezależnić się od dominujących producentów. Zrównoważone zarządzanie tym zasobem będzie kluczowe dla dalszego rozwoju technologicznego i gospodarczego na świecie.