Un metallurgista spiega le sorprendenti proprietà dell'alluminio

2 dicembre 2022

a memoria

Nonostante sia il metallo più abbondante sulla Terra, costituendo oltre l'8% della massa del nucleo terrestre, l'alluminio fu scoperto solo nel 1820 dal fisico danese Hans Christian Ørsted. Ciò è in parte spiegato dal fatto che l'alluminio puro non esiste in natura poiché si lega facilmente con altri elementi come l'ossigeno.

La nostra principale fonte di alluminio è la roccia sedimentaria, la bauxite. Come spiega Van der Eijk, "Ci vogliono circa quattro chili di bauxite per produrre un chilo di alluminio metallico. Dopo aver estratto il minerale di bauxite, viene estratto l'ossido di alluminio. Quindi, l'alluminio e l'ossigeno vengono separati da una corrente elettrica fatta passare attraverso una soluzione fusa. di allumina e del minerale criolite, che dissolve i minerali di ossido."

Fu solo verso la fine del XIX secolo che l'alluminio fu prodotto su scala industriale e le sue proprietà si rivelarono inestimabili. È leggero: circa un terzo del peso dell'acciaio. "È anche morbido e malleabile, quindi può essere facilmente fuso o formato in molti prodotti diversi", aggiunge Van der Eijk.

È stato abitualmente utilizzato negli imballaggi (in lattine e fogli di alluminio), nei beni di consumo (come telefoni e PC), nei trasporti (automobili, aerei, navi e treni) e nelle linee elettriche, essendo più economico del rame e con una migliore conduttività rispetto al rame. rapporto peso.

Si scopre che questo è un malinteso.

Quando il ferro è esposto all’umidità e all’ossigeno, si incrosta nella fragile sostanza marrone-rosso che chiamiamo ruggine. Poiché l'acciaio è una lega, il cui ingrediente principale è il ferro, arrugginisce anche.

Mentre altri metalli si corrodono se esposti all'ossigeno o all'acqua, in realtà non arrugginiscono. Si pensi al sottile strato verde che si forma sulle cupole degli edifici realizzati in rame, ottone o bronzo.

"L'alluminio reagisce molto rapidamente all'ossigeno, creando un sottile strato di ossido di alluminio sulla sua superficie esterna, che impedisce a più ossigeno di raggiungere il metallo, proteggendolo così", spiega Van der Eijk.

Ciò, tuttavia, non rende l’alluminio invincibile.

Il contatto con l'acqua salata può provocare piccoli fori, noti come pozzi, e si corroderà se esposto ad ambienti alcalini, ma è più resistente agli acidi, in grado di resistere a bevande analcoliche con un pH inferiore a tre.

"Quindi non è adatto se combinato con calcestruzzo bagnato. Quando il cemento Portland viene idratato con acqua per produrre calcestruzzo, produce idrossido di calcio molto alcalino, che può causare la rottura dell'alluminio", osserva Van der Eijk.

L’alluminio può essere riciclato all’infinito con una perdita di materiale limitata. Infatti, secondo Recycling World: "Questa proprietà di infinita riciclabilità ha portato a una situazione in cui oggi circa il 75% del quasi un miliardo di tonnellate di alluminio mai prodotto è ancora in uso produttivo".

Può anche essere utilizzato per sostituire materiali da costruzione meno sostenibili quando raggiungono la fine del loro ciclo di vita, con Recycling World che aggiunge che "richiede fino al 95% in meno di energia per riciclare l'alluminio rispetto alla produzione di metallo primario e quindi evita le emissioni corrispondenti, comprese gas serra."

Inoltre, è un materiale ideale per costruire le infrastrutture, come i pannelli solari e le turbine eoliche, della transizione energetica verde. Rimane interessante anche per i trasporti, poiché il peso ridotto del veicolo riduce anche le emissioni.

Tuttavia, permangono dubbi sulla sostenibilità della sua produzione.

"Attualmente, ogni chilogrammo di alluminio metallico prodotto crea più di un chilogrammo di fango rosso, che finisce in discarica. E l'elettrolisi dovrebbe essere effettuata senza emissioni di CO2", osserva Van der Eijk.

In effetti, il progetto ENSUREAL di Van der Eijk si proponeva di raggiungere esattamente questo obiettivo. ENSUREAL ha modificato il processo di produzione standard di Pedersen per accettare minerali di qualità inferiore, sostituendo anche i materiali di carbonio con idrogeno e i materiali di carbonio fossile con quelli di biocarbonio, creando nel contempo sottoprodotti utili, come materiali da costruzione.