La produzione dell’alluminio

La scoperta dell’alluminio in forma metallica risale al 1807 ma solo diversi anni più tardi, attorno al 1840 si riuscirono ad ottenere le prime lamine di alluminio che consentirono di scoprire le stupefacenti caratteristiche meccaniche di questo materiale.

 

La scoperta portò il mondo scientifico ad interessarsi maggiormente a questo metallo, e nel 1886 venne scoperto il primo metodo di fusione elettrolitica per la produzione di alluminio.

Agli inizi del 900 l’alluminio assume lo status di “materiale moderno”, tanto che venne utilizzato per la realizzazione di opere come il primo aeromobile dei fratelli Wright, il primo dirigibile del conte Ferdinand Von Zeppelin ed edifici come l’Empire State Building ed il Chrysler Building a New York.

Ma come viene prodotto l’alluminio?

L’alluminio primario (ossia quello prodotto senza l’utilizzo di alluminio riciclato) viene prodotto partendo da un minerale chiamato bauxite. La bauxite è molto diffusa in diversi continenti e trovandosi a pochi metri dalla superficie ha un costo di estrazione molto basso.

La bauxite contiene un terzo di allumina, dalla quale è possibile ottenere l’alluminio puro; Per estrarre l’allumina viene ancora oggi utilizzato un processo brevettato da  Karl Bayer nel 1887. Questo processo è suddiviso in vari step, il primo dei quali consiste nel triturare la bauxite per ottenere una polvere molto fine.

La polvere di bauxite viene quindi miscelata alla soda caustica.

Il composto ben miscelato viene poi portato ad una pressione di 40 atmosfere e riscaldarlo a 250-270°C, in questo modo la soda caustica reagisce con l’allumina presente all’interno della bauxite.

Nel quarto step il composto viene lasciato decantare e grazie ad una reazione chimica, l’idrossido di alluminio e la soda caustica si separano dai fanghi di scarto detti fanghi rossi.

Una volta separata dagli scarti, la soluzione di alluminato viene scaldata a 90°C in modo che l’idrossido di alluminio possa formare cristalli.

 

Il composto viene poi filtrato e l’idrossido di alluminio viene separato dalla soda caustica in eccesso, che verrà poi riutilizzata per ulteriori processi.

L’idrossido di alluminio infine viene portato ad alte temperature per eliminare le molecole d’acqua ed ottenere cosi allumina pura al 99%.

Con l’allumina ricavata viene poi eseguito un secondo processo chiamato processo di Hall-Heroult. Questo processo consiste essenzialmente in una fusione dell’allumina attraverso un processo di elettrolisi.

Due elettrodi composti principalmente da carbonio sono immersi in una soluzione di allumina ed un liquido detto elettrolita, la cui funzione è quella di agevolare il passaggio di corrente elettrica tra i due elettrodi.

 

Il passaggio di corrente fa si che durante il processo l’allumina (o ossido di alluminio) si divida in ossigeno e alluminio e che i due elettodi si fondano rilasciando carbonio. Il carbonio degli elettrodi si aggrega quindi all’ossigeno dell’allumina formando CO2 in forma gassosa e Alluminio puro fuso, che viene poi estratto e versato in stampi.

Per produrre 1 tonnellata di alluminio con questo processo, sono necessari 14000Kw di energia elettrica ossia l’energia necessaria a cuocere circa 40000 pizze in un forno elettrico.

Grazie all’eccellente compromesso tra le caratteristiche meccaniche e la leggerezza di questo materiale, oggi l’alluminio è uno dei materiali più utilizzati. Ogni anno infatti vengono prodotte 38 milioni di tonnellate di alluminio primario, utilizzate in moltissimi campi diversi.