211service.com
En renare, billigare väg till titan
Titan är lika starkt som stål, men väger bara cirka 60 procent så mycket. Den är också mycket motståndskraftig mot korrosion och klarar extrema temperaturer bra. Så, inte överraskande, vill flygindustrin använda mycket mer av det i nästa generations plan, vilket gör dem lättare och minskar bränslekostnaderna.
Men det finns ett problem: till cirka 40 dollar per pund idag är titan dyrt – och priset fortsätter att stiga.
Nu hoppas en startup, Avanti Metal, som använder teknologi utvecklad vid MIT, kommersialisera en process som drastiskt minskar kostnaderna för att producera titan, vilket gör mer av det tillgängligt för stora, lättare flygplan. Processen, utvecklad av MIT-kemisten Donald Sadoway, tillämpar en miljövänlig, direkt elektrolysmetod för att tillverka metallen.
Titan är naturligt rikligt. Men att bearbeta titanoxid som finns i marken för att göra en användbar metall går långsamt och producerar giftigt avfall. Priset på titan har gått igenom taket, säger Corby Anderson, chef för Center for Advanced Mineral and Metallurgical Processing vid University of Montana. Det är dubbelt så mycket som det var den här tiden förra året – och förra året var det ganska högt.
Jeffrey Sabados, VD för Avanti med fyra personer, uppskattar att det, baserat på produktionsplaner publicerade av Boeing och Airbus, kommer att finnas en brist på 30 000 ton på titan 2010. Han hävdar att Avantis process för att raffinera titan kan minska kostnaderna till ca $3 per pund. Sedan, om metallen sedan säljs för ens $25 per pund, en uppskattning som han kallar konservativ, är det en enorm potentiell vinst.
Sedan början av 1950-talet har titan framställts genom Kroll-processen. Tillverkare tillverkar först titanklorid, som bearbetas till titantetraklorid, och sedan blandas med magnesium, som drar ut titanet och producerar klorgas. Resultatet är ett poröst material, förorenat med magnesiumsalter, som kräver ytterligare bearbetning för att ta bort salterna och göra det användbart för tillverkning. Processen är så giftig att det är svårt att få de tillstånd som behövs för att bygga en ny anläggning för att utöka produktionen.
Sadoway säger att deras process är mycket grönare. De blandar titanoxid med andra oxider, såsom magnesiumoxid eller kalciumoxid; sedan värmer de upp blandningen till cirka 1 700 grader Celsius. Detta producerar ett bad av smälta oxider, genom vilket en elektrisk ström kan ledas. Elektriciteten producerar elektrolys, bryter bindningen mellan titan- och syreatomerna, och det tyngre titanet sjunker. Resultatet är en pöl av flytande titan i botten och syre bubblar ut i toppen. De andra smälta oxiderna förblir på plats och fungerar som elektrolyten när mer titanoxid tillsätts. Man fortsätter bara att göra mer och mer och mer metall, säger Sadoway.
Än så länge har Sadoway och kollegor bara gjort några gram med en experimentell reaktorcell. Det är svårt för den lilla keramiska enheten att hålla den höga temperaturen som behövs. Avanti hoppas kunna samla in tillräckligt med pengar från investerare för att bygga en större prototyp för att faktiskt producera en pool av flytande titan. Sadoway hoppas kunna börja sätta ihop ett team av forskare i augusti och att bygga fungerande titansmältverk i augusti 2008.
Nabil Elkouh, VD för Erigo Technologies, ett konsultföretag som sammanställer affärer mellan forskare och investerare, och som är rådgivare till Avanti, varnar för att deras prognoser om att producera titan till en tiondel av den nuvarande kostnaden, kan vara optimistisk vid denna tidpunkt. De kanske har något stort, men det kan ta fyra år, säger han. Det kanske aldrig blir en tiondel av kostnaden – men tänk om det var halva kostnaden? Det skulle fortfarande vara bra.
Anderson säger att många människor, från universitetsforskare till företag som DuPont, arbetar på bättre sätt att producera titan. Han hoppas kunna besöka MIT i sommar för att titta på Sadoways process och se hur bra den fungerar.