In superkritisch water kun je talkpoeder laten uitkristalliseren binnen een paar seconden. Terwijl de natuur er miljoenen jaren over doet en nog slechtere kwaliteit levert ook, schrijven Cyril Aymonier en collega’s van de universiteiten van Bordeaux en Toulouse in Angewandte Chemie.

Van nature ontstaat talk (Mg3Si4O10(OH)2) door de inwerking van heet water op bepaalde bodemmineralen, onder hoge druk. Dat gaat heel langzaam: Aymonier noemt als voorbeeld de talkafzettingen bij Luzenac, in de Pyreneeën, die er bij 300-350 ºC en 200-300 MPa 14 miljoen jaar over hebben gedaan om te ontstaan. Die talk bestaat uit deeltjes op micrometerschaal, en bevat de nodige verontreinigingen.

In het lab kun je die reactie op kleine schaal nadoen in een batchreactor, en dan heb je na een aantal maanden ook wat van die microdeeltjes in handen. Stop je na een paar uur, dan krijg je nanodeeltjes met duidelijk afwijkende eigenschappen die volgens sommigen ideaal zijn als additief in verf of versterkend vulmiddel in kunststoffen. Maar voor commerciële toepassingen gaat de synthese op deze manier veel te langzaam.

De Fransen hebben nu een continuproces bedacht waarbij je waterglas (Na2SiO3) en magnesiumacetaat oplost in water, respectievelijk azijnzuur. Beide stromen voeg je samen, waarna je temperatuur en druk opvoert tot een klein eindje boven het kritische punt van water: 374 ºC en 22,1 MPa. In zulk ‘superkritisch’ water , dat qua eigenschappen tussen een vloeistof en een gas in zit, kristalliseert talk in recordtijd uit: volgens de Fransen is een verblijftijd van 10 tot 20 seconden voldoende om bruikbare nanokristallen te kweken.

Verderop koel je de vloeistofstroom snel af in eeen ijsbad om te voorkomen dat de talk weer oplost. De kristallen filter je af, de resterende vloeistof gaat de recycling in.

NMR-pectra laten zien dat de nanokristallen inderdaad anders in elkaar zitten dan de gebruikelijke microkristallen

Tot nu toe is het alleen op labschaal uitgeprobeerd, en zo te zien was het ook nog niet helemaal een continuproces omdat je de talk alleen kunt winnen door het filter er uit te schroeven. Maar daar moet de procestechnologie wel iets aan kunnen doen.

bron: Wiley