二酸化チタンの主な用途と懸念点

この細かい白色粉末は非常に一般的で、eBay で石鹸やリップカラー、陶磁器の釉薬の自家製に購入できるほどです。ほとんどの購入者は、この顔料がオーストラリア、カナダ、インド、ノルウェー、南アフリカ、ウクライナ、米国などで大量に採掘される色鮮やかな結晶鉱物から由来していることを知らないでしょう。二酸化チタン（T102）の大部分は、ルチルやアナターゼといった赤宝石色、青色、黄褐色の鉱物を酸化（酸素と結合）させる工程で製造されます。

特性

これらの鉱物は宝石に似ており、屈折率が非常に高いため、他の宝石に微量混入すると価値が上がります。例えば、スターストーン（星形サファイア）の“星”は、ルチルの針状インクルージョンです。しかし、ルチルやアナターゼの結晶は硬度が6（モース硬度）と柔らかく、ジュエリーとしては摩耗に耐えません。その代わり、ルチルの高い屈折率は、日焼け止め、眼鏡のコーティング、太陽光発電セルなどの工業・商業用途に利用されています。

二酸化チタンは花火の夜空を明るくする成分でもあります。

製造プロセス

世界の二酸化チタン需要の約95％は、この顔料から供給されています。イルメナイトに含まれるチタンから製造する場合、硫酸を用いた浸出が必要で、コストが高く環境負荷も大きいです。そのため、主要メーカーはルチルやアナターゼといった豊富な鉱物から塩化物プロセスを用いて二酸化チタンを製造しています。

まず、乾燥した鉱石を石油コークスと塩素と共にクロリネータに投入し、チタン塩化物を生成します。次に、チタン塩化物を酸素と可燃性ガスで燃焼させて酸化し、結晶種を加えて固体を形成させます。生成した固体はガスから分離し、粉末に粉砕されます。最終製品の白さ、不透明性、反射性は後処理で調整されます。

ゴムタイヤの白い側壁は二酸化チタンで着色されています。

製品への応用

顔料としての二酸化チタンは、住宅用塗料、画家用オイル、化粧品、ゴム、プラスチック、繊維、紙、錠剤、タトゥーインク、低脂肪牛乳など幅広く使用されています。ナノ粒子として製造された二酸化チタンは、酸化作用により抗菌コーティングに利用され、また撥水・曇り止め製品にも使われます。ナノサイズの粒子は透明になり、水が滴るのではなくシート状に広がります。化粧品業界でも同様の用途があります。太陽電池業界は、半導体特性を活かしたナノ二酸化チタンの研究を進めています。2007 年には、酵素を使わずに遺伝子を切断できる手法にも応用が見つかりました。

二酸化チタンは多くの歯磨き粉を白くするために使用されています。

健康・環境への懸念

趣味での使用や化粧品・日焼け止めの利用者は、いくつかの健康リスクを懸念しています。Ceramics Today によれば、二酸化チタン粉末は上気道刺激物であり、鉱石の採掘や二酸化チタンの取り扱い・保管時に職業的曝露が起こり得ます。高濃度の作業環境では防塵マスクの着用が推奨されます。また、世界保健機関（WHO）傘下の国際がん研究機関（IARC）は、実験動物において二酸化チタンが発がん性を示す「十分な証拠」があると結論付けています。

さらに、米国防総省がワクチン検査用に開発した高速MIMIC assayシステムでは、二酸化チタンナノ粒子が炎症反応を引き起こすことが報告されています。

二酸化チタンは不透明性（隠蔽力）と明るさで高く評価されています。