עיבוד טיטניום בזול

טיטניום, היסוד ה־22 בטבלה המחזורית, הוא מתכת בעלת תכונות שימושיות רבות. הטיטניום קל משקל, בעל צפיפות נמוכה אך חוזק גבוה והוא עמיד באופן יוצא דופן למי ים, לחלודה ולאיכול על ידי חומצות (שאינן חזקות במיוחד).

טיטניום משמש כיום במגוון תעשיות ותחומים. בתעשייה הפטרוכימית, צינורות טיטניום משמשים לאחסון חומצות; ברפואה, טיטניום משמש לשתלים (מאחר שאינו מעורר תהליכי דחייה על ידי הגוף); ובתחום הביטחוני והטכנולוגי טיטניום משמש בין השאר בטילים, בספינות, ואפילו בחלליות. המטוס SR-71 (המוכּר בכינויו "הציפור השחורה") היה המטוס הראשון שבו נעשה שימוש בטיטניום בהיקף נרחב, כדי להגן עליו מפני התחממות שנוצרה בעקבות מהירות הטיסה הגבוהה שבה פעל. גם במטוסי נוסעים נעשה בשנים האחרונות שימוש מוגבר בטיטניום – כך למשל במטוס הבואינג 777 נעשה שימוש ב־59 טון של טיטניום.

בשל הקושי ונקודת ההתכה הגבוהה של הטיטניום, תהליך הייצור של מוצרים העשויים ממתכת זו הוא מורכב, דורש אנרגיה רבה ויקר. גם המכונות הדרושות לעיבוד הטיטניום הן יקרות (גם כאן בשל הצורך לטפל במתכת הקשה) והתהליך כולו אטי מאוד. ייצור הטיטניום נחשב כיום לתהליך לא יעיל במיוחד – כך למשל בתעשיית התעופה והחלל נעשה שימוש ב־11 ק"ג טיטניום כדי לייצר רכיב שמשקלו 1 ק"ג.

גוף המחקר האמריקני SRI פיתח תהליך עיבוד חדש עבור הטיטניום הדורש מספר מצומצם יותר של שלבים ובסופו מתקבלת אבקה ולא מטילי מתכת כמקובל כיום. התהליך עושה שימוש "בקשתות פלזמה" (Plasma Arcs). בשיטה זו יוצרים באמצעות הפלזמה תגובה בין מולקולות של מימן לאלו של טיטניום כלורי (תרכובת של טיטניום). התוצאה היא אבקת טיטניום שניתן לעצב ולייצר ממנה רכיבים בצורה הנדרשת. בשלב זה הציגה SRI את התהליך בקנה מידה קטן בלבד, אך בימים אלו עובדים ב־SRI על תהליך חדש, בן שני שלבים, שבו תשופר התפוקה והעלויות יצומצמו אף יותר. עם סיום הפיתוח מתכננים ב־SRI להתקדם צעד נוסף קדימה במטרה להפוך את תהליך עיבוד הטיטניום החדש למסחרי בהיקף גדול.

הפיתוח החדש של SRI צפוי לשפר את תהליך עיבוד הטיטניום משלושה היבטים – צמצום עלויות, הפחתה בצריכת האנרגיה והורדה בפליטת המזהמים בתהליך הייצור. אם אכן תתאפשר הוזלה משמעותית בתהליך ייצור הטיטניום בעקבות הפיתוח של SRI ייתכן כי נראה בעתיד רכיבי טיטניום לא רק במטוסים ובטילים אלא גם במכוניות נוסעים. שימוש כזה יאפשר ייצור של מכוניות חזקות יותר וקלות יותר שלהן צריכת דלק משופרת.

למרות הפיתוח החדשני, מומחים דוגמת פרופ' דולנד סדווי (Sadoway) מ־MIT מעריכים כי ל־SRI צפויה משימה לא פשוטה לשכנע יצרניות מתכת וגורמים מממנים לתמוך בטכנולוגיה. הסיבה היא שמרנות כללית בתעשייה זו ותחושה רווחת כי תהליכי הייצור בתחום הגיעו לבשלות וכי אין מקום רב להתקדמות.