Le dioxyde de titane est un élément particulièrement apprécié pour sa capacité à absorber les rayons UV et sa capacité à réfléchir la lumière visible. Toutes ces caractéristiques en font un allié redoutable indéniable pour se protéger du soleil, mais aussi pour d’autres applications diverses. Ce n’est pas tout ! En raison de sa couleur d’un blanc intense, il est utilisé pour l’élaboration de divers produits du quotidien.
À ce jour, les principaux gisements de titane se trouvent en Australie et en Afrique du Sud. La poudre de dioxyde de titane est obtenue par traitement chimique. Le dioxyde de titane, de formule chimique TiO2 est un minéral inflammable et thermiquement stable que l’on trouve dont certains minéraux. Il est à savoir que la taille des particules contenues dans la poudre n’est pas la même. Lorsque la taille des particules se situe entre 1 et 100 nanomètres, on les qualifie alors de nanoparticulaire. Outre son utilisation dans l’industrie cosmétique, on le retrouve également dans l’industrie pharmaceutique, dans l’industrie de la peinture et de l’alimentation.
On doit la découverte du titane par le révérend William Gregor en 1791. Il isola l’ilménite, un des composés du titane, qu’il appela à l’époque du sable noir. Mais ce qu’il croyait être du titane était en réalité du TiO2. 4 ans plus tard, le chimiste allemand Martin Klaproth le redécouvre dans un minerai, le rutile. Il le nomma alors Titanium par référence aux divinités de la mythologie grecque. À l’heure actuelle, le titane est utilisé dans de nombreuses applications. Sa qualité la plus utilisée reste à ce jour sa propriété pigmentaire.
La découverte du dioxyde de titane date de 1821 sous sa forme composite. On l’utilisait alors à des fins artistiques. Il ne prend véritablement son essor qu’en 1910 grâce aux recherches de M.A. Hunter. Ce dernier est à l’origine de la production en masse du dioxyde de titane pur en mettant au point un procédé de fabrication pour son extraction. Au XVIIIe siècle, il était utilisé principalement comme agent additif et opacifiant pour sa propriété résistante sur les produits vitrés ou encore les vernis. En 916, il était utilisé dans le bâtiment pour son pigment blanc. Son usage s’est ensuite largement étendu. En 1929, la propriété photocatalytique du dioxyde de carbone a été découverte par le plus grand des hasards.
Après avoir recouvert un mur de pigments de TiO2, une décoloration a été observée après une exposition intense au soleil. Ce n’est qu’à l’horizon 1932-1934 qu’un document décrit cette propriété. Il faudra cependant attendre 1938 pour que la communauté scientifique l’approuve. En 1956, le terme photocatalyseur fera son apparition. L’année 1969 marque une avancée majeure dans l’utilisation du TiO2 : la photolyse de l’eau. Pour cela, les chercheurs qui ont réalisé l’expérience ont développé une électrode semi-conductrice renfermant du TiO2. À partir de cette date, de nombreuses études concernant les propriétés photo chimiques du dioxyde de titane ont été effectuées.
D’après le Cosing ou la base européenne des ingrédients cosmétiques, le dioxyde de titane regroupe en son compte plusieurs propriétés. Étant un agent opacifiant, il réduit l’aspect transparent des produits. Doté d’un fort pouvoir colorant, il est utilisé pour blanchir des produits alimentaires ou intensifier leur brillance. Grâce à ses propriétés protectrices, il absorbe les rayonnements UV. Le dioxyde de titane possède également des propriétés photo-catalyseurs et isolants.
Le TiO2 est également très résistant. Toutes ces caractéristiques assurent aux produits élaborés à partir du TiO2 une résistance optimale aux intempéries, à la chaleur et à la lumière. Mieux encore, il est à l’épreuve de la corrosion. Comme l’or et le platine, il s’agit d’un composant biocompatible.
Sous forme nanométrique ou pigmentaire, les qualités du dioxyde de titane ne présentent pas les mêmes caractéristiques. Ces deux formes, toutefois, possèdent certaines caractéristiques similaires : elles sont insolubles et inodores. Les particules de dioxyde de titane pigmentaire, que l’on appelle dioxyde de titane fin, possèdent des tailles variant entre 200 à 350 nm. Cette forme représente une grande partie de la production totale. On utilise principalement les particules de TiO2 pour l’élaboration de peintures, de matières plastiques, de teintes, de laques, de vernis, d’enduits, d’encres d’imprimerie, etc. Cela concerne également son utilisation comme étant une base pour les peintures.
La forme nanométrique, aussi appelée dioxyde de titane ultra-fin, possède une taille inférieure à 100 nm. À moins de 100 nm, les particules de TiO2 deviennent transparentes. Cette forme présente un fort pouvoir d’absorption et de diffusion beaucoup plus élevé que le TiO2 pigmentaire. C’est la forme que l’on utilise en cosmétique et pour les produits d’hygiènes.
Il faut savoir que les particules forment des agrégats et des agglomérats dont la taille varie entre quelques dizaines et centaines de micromètres.
Le titane est un élément qui est partout présent sur la planète. Il figure parmi le 9e élément le plus courant sur terre. Dans la nature, on le rencontre dans les roches telles que l’anatase, l’ilménite ou encore le rutile. Après avoir subi divers processus de purification, il en résulte une poudre blanche qui est le dioxyde de titane. D’une manière précise, le dioxyde de titane résulte de la réaction de l’oxygène avec le titane.
Ce dernier sera ensuite utilisé dans différents domaines industriels. Chaque année, 5 millions de tonnes de TiO2 sont préparées pour les besoins de nombreuses industries. Sous sa forme d’oxyde, on le trouve généralement dans la croûte terrestre. Également, il peut être associé à d’autres éléments comme le fer. Le TiO2 est inerte chimiquement, ce qui signifie qu’il n’est pas actif. Par conséquent, il peut être utilisé pour diverses applications et dans différentes industries.
Bien que le dioxyde de titane ait été créé en laboratoire au 19e siècle, il n’a été produit en masse qu’au siècle suivant. Le TiO2 pur est créé au moyen de deux procédés chimiques : le procédé au sulfate et le procédé au chlore. Au terme du processus, on obtient du TiO2 sous forme micrométrique. Quant au dioxyde de titane ultra-fin, il fait appel à trois procédés : un procédé chimique, physique et mécanique.
Le plus souvent, le dioxyde de titane ultra-fin est mis sur le marché sous sa forme modifiée, bien qu’il soit aussi commercialisé sous sa forme pure. Notons que les traitements chimiques sont susceptibles de modifier les propriétés du TiO2.
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Les domaines d’usage des nanoparticules sont très nombreux. Pour cause, au niveau industriel, ses propriétés font de lui un composant idéal pour diverses applications. On retrouve le dioxyde de titane dans la formule de nombreux produits cosmétiques, notamment solaire et colorants, dans certains médicaments, dans l’industrie de la construction et dans l’alimentation.
D’après la base de données recensant les produits pharmaceutiques commercialisés en France, il y aurait plus de 4 000 médicaments qui contiendraient du dioxyde de titane. Bien que le TiO2 soit soupçonné d’être cancérigène, les risques liés à la prise de médicaments en contenant sont moindres lorsqu’il est ingéré en faible quantité. On en rencontre dans l’Efferalgan, le Dafalgan, le Doliprane, le Spasfon, l’ibuprofène, l’Augmentin, le Nurofen, le Tahor, le Crestor et les génériques de l’amoxicilline. Il est également présent dans les compléments alimentaires qui luttent contre le stress, l’état dépressif et la baisse de tonus.
En raison de son indice de réfraction très élevé, dépassant celle du diamant, le dioxyde de titane est un matériau de choix pour une utilisation à des fins cosmétiques. On le trouve principalement dans les crèmes solaires, le maquillage et les soins du visage. En cosmétique, il connaît trois applications qui sont les suivantes :
Dans les produits cosmétiques comme les poudres de maquillage, le fond de teint et les fards à paupières, la poudre de dioxyde de titane est utilisée pour apporter de la consistance. Elle est aussi utilisée pour apporter de la brillance aux crèmes et pour ajuster la consistance de leur texture. Sous la forme de crème ou de tout autre produit cosmétique, le TiO2 est connu sous l’appellation Titanium dioxyde.
Le dioxyde de titane possède une couleur extrêmement blanche. À ce titre, il est utilisé comme un pigment dans les crèmes de soin, les laits corporels, les baumes à lèvres, les produits d’hygiènes comme les dentifrices et divers produits de maquillage. Du fait de son pouvoir couvrant, on le retrouve dans la formulation de certains produits anti-âge. Il est à savoir que le dioxyde de titane provoque un effet d’optique lorsqu’il est utilisé dans les formules des soins anti-âge. Après l’application d’une crème contenant ce composant sur le visage, on peut observer des matières brillantes semblables à des paillettes s’accumulant sur le relief cutané. Ainsi, les matières brillantes vont reproduire la continuité épidermique, ce qui donne l’impression que les rides sont marquées. Sous cette forme, il prend le nom de CI 77891.
Le dioxyde de titane forme une barrière contre les rayons UV par ses propriétés anti-UV, sa capacité à diffuser la lumière UVB et sa capacité à réfléchir les rayons UVA. On le retrouve donc logiquement dans les produits de protection solaire et dans les crèmes pour imperfection. Dans les listes d’ingrédients, on l’appelle sous cette forme, le titanium dioxyde. Autrefois, le dioxyde de titane était utilisé dans le cosmétique naturel et bio, ce dernier l’ayant perçu comme une alternative aux filtres synthétiques. Il a alors été employé sous forme micronisée, une poudre extrêmement fine. Il a été constaté que le dioxyde de titane forme un film particulièrement inesthétique sur la peau. Pour corriger le problème, le cosmétique a réduit les particules de dioxydes de titane à une taille inférieure à 100 nanomètres. En faisant cela, elle a fait entrer ce minéral dans la catégorie des nanomatériaux. Notons que les nanomatériaux sont interdits dans les produits certifiés BIO, d’après le cahier des charges Cosmos. Il accepte cependant les substances qui ne contiennent que moins 10 % de nanoparticules. Les filtres minéraux, en revanche, sont autorisés dans le cosmétique naturel du fait de leurs capacités à réfléchir les rayons solaires.
Concrètement, les formes anatases et rutiles sont les seules à être autorisées en cosmétiques. La forme rutile est plus indiquée pour l’élaboration de crèmes solaires ou en tant que pigment. L’anatase sera, quant à elle, indiquée pour les pigments.
On retrouve également le dioxyde de titane dans les boissons aromatisées, les boissons alcoolisées, les préparations industrielles, les fruits et légumes secs, les produits laitiers fermentés, les pâtes de poisson, les crustacés, etc. Plus connu sous le nom E171, on l’utilise alors comme colorant alimentaire. Dans les produits alimentaires, il fait office d’agent blanchissant tout en redonnant de l’éclat et de la couleur aux aliments. L’E171 améliore la texture du chocolat en le rendant plus onctueux. Dans certaines friandises, il a la capacité de produire un effet lisse.
Dans le milieu de la construction, on appelle le dioxyde de titane le blanc parfait. En effet, par ses qualités blanchissantes, le dioxyde de titane est très utilisé dans le bâtiment. D’ailleurs, il constitue la base des peintures, blanches ou colorées. Lorsqu’il est appliqué sur une surface, il apporte un aspect blanc vif et un aspect brillant.
Il en est de même lorsqu’il est incorporé dans un produit en particulier. Aujourd’hui, il figure parmi les pigments le plus utilisés dans le monde. On le trouve également dans les revêtements, le caoutchouc, les fibres, etc. Par ailleurs, il peut aussi être ajouté aux ciments, aux tuiles, aux cadres de fenêtres, etc. Ces applications représentent environ 50 % de l’utilisation du TiO2.
Le dioxyde de titane est un minéral controversé. Bien qu’il ne soit pas toxique, il est vivement déconseillé de l’inhaler, notamment lorsqu’il se présente sous forme de nanoparticule. En effet, à taille réduite, il est capable de franchir les barrières naturelles. En passant d’un organe à un autre, il se retrouvera dans le sang. L’exposition excessive par inhalation à la poussière titanique est particulièrement dangereuse du fait de ses propriétés physico-chimiques.
L’inhalation à la poussière de dioxyde de titane, qu’elle soit accidentelle ou non, peut entraîner des douleurs dans la poitrine, des difficultés respiratoires, une affection pulmonaire conduisant à une inflammation. C’est pourquoi sa présence est interdite dans les produits pouvant être inhalés ou dans les aérosols.
L’utilisation du dioxyde de titane est régie par l’Autorité européenne de sécurité des aliments. En janvier 2017, elle a déclaré que son ingestion ne présentait aucun danger pour réitérer ses déclarations en juin 2018. En effet, l’ingestion de titane en faible quantité n’occasionne pas de troubles importants.
Aucune étude n’a jusqu’ici mis en cause l’application cutanée de soins renfermant du dioxyde de titane. En cosmétique conventionnel, le dioxyde de titane en particule est autorisé dans tous les produits. Cependant, en cosmétique bio, ils sont tolérés à moins de ne contenir que 25 % de nanoparticule avec une taille inférieure à 100 nm.
Il importe de ne pas confondre les différents contextes d’utilisation de la substance. Par exemple, les protections solaires sous la forme de sprays qui renferment du TiO2 n’en sont pas formulées exclusivement. Il s’agit d’un composé du produit qui lui est tout simplement proposé sous forme de crème ou autres. D’ailleurs, la majorité des dioxydes de titane que l’on emploie en cosmétique ont tous été soumis à un traitement de surface. En cela, les grains d’oxydes de titane sont enveloppés soit d’une couche de composés organiques, soit inorganiques. Au terme de ce processus, les grains deviennent stables et assimilables par l’organisme.
L’application de crème solaire renfermant des nanoparticules de dioxyde de titane est fortement déconseillée sur une peau irritée, sur une peau atopique et sur une peau ayant subi une lésion due au soleil. Comme il a été mentionné précédemment, les nanoparticules sont susceptibles de traverser la barrière cutanée fragilisée en raison de leur taille réduite.
Le dioxyde de titane est autorisé dans les aliments en tant que colorant, sous la dénomination E171 conformément aux principes de la législation alimentaire européenne. Dans le cadre de son utilisation en tant qu’additif alimentaire, il a depuis fait l’objet de nombreuses études. Le 1er janvier 2020, le gouvernement a décrété que le dioxyde de titane serait interdit dans les denrées alimentaires à la suite d’une publication de l’Anses (agence nationale de la sécurité) déclarant que l’ingestion du dioxyde de titane serait potentiellement cancérigène. Notons que son utilisation est interdite dans les produits en spray.
Cette mesure d’interdiction ne concerne cependant pas les cosmétiques ni les médicaments. Le gouvernement a précisé que cette restriction ne se rapporte pas aux médicaments pour la simple raison que les bienfaits apportés par les médicaments sont largement supérieurs aux risques potentiels liés au dioxyde de titane. Depuis cette date, certains industriels dans le secteur alimentaire ont fait savoir qu’ils excluaient également le TiO2 de leurs produits, si d’autres ont commencé à le retirer progressivement dans la formulation de leurs produits.
En Europe, sous sa forme nano, le dioxyde de titane est soumis à des restrictions :
Le règlement REACH que l’on traduit de l’anglais par Registration, Evaluation, Authorization and Restriction of Chemicals a été mis en place par l’Union européenne. Il s’agit d’une législation visant à sécuriser l’utilisation de produits chimiques. Le règlement REACH vise à protéger la santé des consommateurs. L’objectif est alors d’enregistrer, d’évaluer et d’autoriser les produits chimiques commercialisés dans toute l’Europe.
D’une manière générale, le dioxyde de titane est peu connu du public. Il offre cependant une variété de propriétés qui en fait une substance remarquable. Ses applications commerciales, aussi variées que nombreuses, lui permettent d’intervenir dans de nombreuses utilisations : pour la peau, la maison et même l’environnement. En effet, il a été constaté que ses capacités à réfléchir réduisent les besoins en climatisation, ce qui participe à la réduction de la consommation d’énergie.
Ce n’est pas tout ! Son utilisation en tant que photocatalyseur permet de désagréger les polluants environnementaux. À ce jour, des chercheurs continuent de découvrir une utilisation potentielle du TiO2 sous sa forme nanoparticule dans la production d’énergie renouvelable. Le dioxyde de titane est employé depuis un siècle environ et se montre encore plus vital à l’avenir dans un contexte lié à l’accroissement démographique.
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