Tag: elemente

Mas Subramanian este cunoscut în lumea pigmenţilor pentru că în 2009 a creat, din greşeală, un nou pigment. Albastrul YinMn (pronunţat Yin-Min) este un amalgam de ytriu, oxid de indiu şi mangan, elemente din tabelul periodic care împreună formează ceva unic. YInMn este primul pigment de albastru descoperit în ultimii 200 de ani, potrivit unui articol al Bloomberg.

O culoare este totalitatea radiaţiilor de lumină de diferite frecvenţe pe care le reflectă corpurile şi care creează asupra retinei o impresie specifică. Monitoarele moderne pot reda până la 16,8 milioane de culori, mult mai mult decât ar putea vedea ochiul uman sau cât poate reproduce o imprimantă. Pentru a transforma o culoare digitală în ceva tangibil este nevoie de un pigment. ”Da, ai acest albastru fabulos, dar poţi să-l creezi pe mătase, bumbac sau pe alt material?“, spune Laurie Pressman, vicepreşedintele al Institutului Pantone. ”Nu este vorba doar despre culoare, ci despre compoziţia chimică a acesteia. Şi poate această compoziţie să fie realizată pe materialul unde vreau să o aplic?“, adaugă Pressman.

Limitările apar la nivelul diversităţii de pigmenţi disponibili pentru haine, construcţii, tehnologie sau alte industrii. Un singur pigment, dioxidul de titan, reprezintă aproape două treimi din valoarea tuturor pigmenţilor produşi la nivel global. Acesta este evaluat la aproximativ 13,2 miliarde de dolari şi este responsabil pentru albul clar al liniilor de pe şosele, albul pastei de dinţi şi aşa mai departe.

Istoric vorbind, pentru a obţine alte culori este necesară includerea în compoziţie a unor elemente anorganice, a unor compuşi periculoşi precum plumbul, cobaltul sau chiar cianura. Reglementările în această industrie au creat un impuls pentru a obţine pigmenţi organici benigni; astfel cercetătorii au descoperit o mulţime de nuanţe de negru, galben, verde. Albastrul este o poveste diferită.

Subramanian, alături de colegii lui, nu a vrut să descopere o nouă culoare, ci căuta să creeze un material care era polarizat atât electric, cât şi magnetic. Ce a ieşit din cuptor a fost un albastru adânc, contrastant, uimitor.

Albastrul este unul dintre tonurile dominante din natură, dar s-a dovedit a fi greu de reprodus de oameni. Egiptenii antici au încercat să creeze albastrul oceanic pentru decorarea mormintelor, dar au reuşit să facă doar un turcoaz. în timpul Renaşterii, culoarea ultramarin putea fi chiar mai scumpă decât aurul, deoarece lapis lazuli, din care se obţine culoarea, era extras din mine aflate tocmai din Afganistan. Primul pigment albastru sintetic a fost descoperit la începutul secolului al XVIII-lea de un chimist german care încerca să facă roşu. De atunci, multe dintre nuanţele comune de albastru obţinute au conţinut urme de cobalt, care ridică suspiciuni pentru boli precum cancerul.

YInMn s-a dovedit a nu fi dizolvabil, iar în urma testelor s-a descoperit că este inert, nu se estompează, nu este toxic, este mai durabil decât ultramarinul, decât albastrul prusac, mai sigur decât albastrul de cobalt, mai uşor decât albastrul ftalocianinei şi mai întunecat decât albastrul Victoria. S-a descoperit, de asemenea, şi că reflectă căldura, permiţând obiectului acoperit să rămână rece în lumina soarelui.

Cercetătorul şi-a publicat descoperirile într-un jurnal ştiinţific şi a patentat invenţia. Descoperirea a atras atenţia mass-media şi a companiilor. Subramanian a fost surprins de interesul arătat, aşa că a aplicat pentru a obţine şi mai mult finanţare pentru a studia şi produce şi alţi pigmenţi.

YinMn nu este doar un albastru uimitor, ci cu ajutorul lui se pot crea şi alte nuanţe. Dacă se adaugă cupru se poate obţine verde, dacă se adaugă fier atunci se obţine oranj, iar prin adaos de zinc şi titan albastrul se transformă în mov. Subramanian a creat o mulţime de culori, însă nu a reuşit încă să creeze un roşu.

Lumea nu a avut niciodată parte de un roşu stabil ce poate fi folosit în siguranţă. Pentru asta s-au creat diferite alternative fie toxice, fie dezgustătoare. Gladiatorii se mânjeau cu o culoare stacojie pe bază de mercur. Tiţian picta cu un mineral pe bază de arsenic numit realgar. Hainele armatei britanice erau infuzate cu gândaci zdrobiţi. De zeci de ani, piesele de Lego roşii conţineau cadmiu, considerat un element cancerigen.

Acum există peste 200 de variante de roşu, atât naturale, cât şi sintetice, dar fiecare are probleme de siguranţă, stabilitate sau la nivel cromatic. Roşul 254, cunoscut şi ca roşu de Ferrari, de exemplu, un roşu sigur şi popular, este bazat pe carbon, ceea ce îl face predispus la degradare ca efect al ploii sau căldurii.

Există un roşu stabil, nontoxic şi veşnic: oxidul de fier sau ocrul roşu, lutul găsit în picturile paleolitice din peşteri. ”Totuşi nu este chiar atât de luminos cum vor oamenii“, spune Narayan Khandekar, director al centrului Straus pentru conservare şi studii tehnice al Harvard. Un nou pigment ar putea genera sute de milioane de dolari anual, având impact asupra a numeroase categorii de produse: de la mase plastice la cosmetice, la maşini şi construcţii. Cel mai de succes albastru, din punct de vedere comercial, este ftalocianina; se regăseşte în cosmetice, gelul de păr sau vopseaua maşinilor. Chiar dacă albastrul lui Subramanian pare mai bun, această descoperire nu l-a şi îmbogăţit. Acum el trece prin mai multe provocări legate de aprobarea culorii, producerea acesteia şi vânzarea ei.

Acum, Subramanian caută un roşu derivat al YInMn, ceea ce ar putea depăşi cu uşurinţă roşul Ferrari, care acum este estimat la 300 de milioane de dolari anual.

Compania de cercetare de piaţă Ceresana estimează că pigmenţii reprezintă o industrie de 30 de miliarde de dolari, iar printre cei mai mari jucători se numără Lanxess, BASF, Venator şi Chemours. Segmentul de piaţă al pigmeţilor foarte performanţi creşte foarte repede şi reprezintă aproape o şesime din valoarea totală a pigmenţilor din anul 2016, potrivit Smithers Rapra. Cererea creşte pe măsură ce pigmenţii pe bază de plumb sunt eliminaţi, iar pieţele emergente pun pigmenţii performanţi în industria de construcţii şi de acoperişuri.

Un albastru sigur, durabil şi prietenos cu mediul s-ar dovedi a fi un business foarte profitabil. Este de departe culoarea favorită a Americii, conform lui Pressman de la Institutul Pantone. Albastrul este central pentru branduri precum Ikea, Ford, Walmart şi Facebook. în plus, albastrul se află pe pereţi, pe haine, pe rafturi, iar două treimi din echipele de baseball din liga profesionistă americană au albastru pe uniforme.

Mai multe companii au avut idei diferite pentru YInMn: HP voia să ştie dacă se poate face cerneală cu această culoare, Chanel era interesată pentru cosmetice, Merck se gândea la îngrijirea pielii, Nike era curioasă dacă se putea utiliza pe piele pentru a păstra picioarele reci pe perioada verii. Şi vânzătorii de pigmenţi erau interesaţi. Shepherd Color Co. a trimis oameni în statul Oregon, la doar o săptămână de la publicarea lucrării lui Subramanian, pentru a testa culoarea. Patentul îl deţinea Subramanian, dar pentru că descoperirea a fost făcută într-un laborator al statului Oregon, autorităţile de acolo au primit jumătate din suma acordată pe drepturile de utilizare. Shepherd a câştigat licitaţia şi dreptul de a produce culoarea în 2015.

Compania a decis că piaţa cea mai viabilă pentru culoare este zona industrială şi cea a acoperişurilor. în septembrie 2017, la opt ani după descoperirea YInMn, culoarea a primit aprobarea pentru a fi vândută pe piaţă.

Următorul pas pentru Shepherd ar fi să înscrie culoarea pentru testele EPA pentru substanţe toxice pentru control. Dacă ar trece acest test, culoarea ar putea fi folosită în mai multe sectoare  de exemplu, pe adidaşi. Dar Shepher încă nu a aplicat.

Succesul culorii a fost oarecum limitat de preţul ridicat al acesteia, mai ales că cererea era mare şi se vindea la finalul anului 2017 cu 720 de dolari pe kilogram. Pe când costul pentru mangan (se obţine altă nuanţă de albastru) era de doar 1,7 dolari. Drept urmare, Shepherd vinde YInMn cu 1.000 de dolari kilogramul, iar managerul departamentului de marketing al Shepherd spune că dacă nu cumva preţul indiului se va prăbuşi, preţul albstrului YInMn va rămâne la fel de ridicat.

Asta nu înseamnă însă că nu va genera foarte mulţi bani. Geoffrey Peake, managerul echipei de cercetare şi dezvoltare de la Shepherd, spune că pigmenţi precum YInMn sunt printre cei mai durabili şi au o garanţie de până la 50 de ani dacă sunt folosiţi la vopsirea de acoperişuri.

Patentul cu numărul 8.282.728 este cel care ar putea fi mult mai valoros decât YInMn. Adevărata invenţie a lui Subramanian este structura de cristal a materialului. Aceasta se poate deschide sau închide la culoare, iar astfel s-ar putea crea mult mai multe culori. Jun Li, un cercetător de la laboratorul lui Subramanian, a spus că iniţial au crezut că dacă scădeau cantitatea de indiu se va produce roşu. Dar nu a fost atât de simplu.

Roşul poate nu este culoarea favorită a Americii, dar este culoarea curajului, a seducţiei şi a bucuriei, iar Pressman spune că pe lângă negru, roşul este cea mai curajoasă culoare. Evocă putere şi autoritate. Maşinile roşii înseamnă doar 8% din numărul de autovehicule, dar asta lasă mult spaţiu şi pentru a face bani, mai ales că această culoare este folosită foarte des pentru maşinile sport foarte scumpe.

Subramanian vrea să facă un roşu care să evoce aceste sentimente în timp ce poate depozita în siguranţă. El credea că dacă înlocuia indiul, atunci va da peste roşu, dar nu a fost chiar aşa. Pentru culoarea roşie, cercetătorii căutau de mult o variantă pentru a înlocui cadmiul din compoziţia culorii roşu. La început, se credea că în vopsea cadmiul este sigur şi durabil, dar s-a dovedit a nu fi chiar aşa şi s-a descoperit că acest element chimic putea contamina mediul înconjurător în timpul producţiei şi chiar şi alimentele. Un studiu realizat în 1997 a demonstrat că s-au găsit urme de cadmiu în ghiozdanele copiilor, jucării şi căştile audio. Uniunea Europeană a hotărât să interzică utilizarea cadmiului, dar s-a lovit de împotrivirea grupurilor de artişti şi a decis să renunţe la această decizie. în SUA, comisia responsabilă pentru siguranţa produselor a decis că acest element nu este foarte toxic şi că există un ”nivel acceptat de consum“.

Un cercetător german a găsit un element numit perovskit care putea fi folosit în locul cadmiului. Totuşi, mixtura s-a dovedit a fi prea scumpă pentru a putea fi vândută în masă şi astfel nu a ajuns pe piaţă.

Descoperirea unui nou pigment este dificil pentru că oricât de meticulos ai plănuit totul, nu ştii exact ce culoare va ieşi până nu deschizi uşa cuptorului. Căutând un conductor Subramanian a dat peste un nou pigment de albastru. Poate căutând roşul, glumeşte el, va da peste un nou tip de conductor. Cel puţin acum are o direcţie şi un punct concret de pornire, ceea ce-l face destul încrezător în abilităţile sale de a găsi roşul pe care-l caută. Şi care – de ce nu? – l-ar putea îmbogăţi.