Perché l’alluminio non arrugginisce?

Nonostante sia il metallo più abbondante sulla Terra, rappresentando oltre l’8 % della massa del nucleo terrestre, l’alluminio è stato scoperto solo negli anni ’20 del XIX secolo, dal fisico danese Hans Christian Ørsted. In parte, ciò è dovuto al fatto che l’alluminio puro non esiste in natura poiché si lega con facilità ad altri elementi come l’ossigeno.

La nostra principale fonte di alluminio è la bauxite, una roccia sedimentaria. Come spigato da Van der Eijk: «Ci vogliono circa quattro chili di bauxite per produrre un chilo di alluminio metallico. Dopo l’estrazione del minerale di bauxite, viene estratto l’ossido di alluminio. Alluminio e ossigeno vengono poi separati da una corrente elettrica fatta passare attraverso una soluzione fusa di allumina e del minerale criolite, che scioglie i minerali di ossido.»

L’alluminio fu prodotto su scala industriale solo verso la fine del XIX secolo e le sue proprietà si rivelarono inestimabili. È leggero, circa un terzo del peso dell’acciaio. «Inoltre, è morbido e malleabile, così da poter essere facilmente fuso o sagomato per la produzione di molti prodotti diversi», aggiunge Van der Eijk.

Viene regolarmente impiegato nell’imballaggio (nelle lattine e per la lamina di alluminio), nei beni di consumo (tra cui telefoni e computer), nei trasporti (automobili, aerei, navi e treni) e nelle linee elettriche, essendo più economico del rame e dotato di un migliore rapporto conduttività/peso.«È emerso che si tratta di una convinzione errata.

Se esposto a umidità e ossigeno, il ferro si ricopre della sostanza friabile di colore bruno-rossastro che chiamiamo ruggine; anche l’acciaio arrugginisce, poiché è una lega composta principalmente di ferro.

Altri metalli, se esposti all’ossigeno o all’acqua, sono soggetti alla corrosione ma 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 propria superficie esterna che impedisce il deposito di ulteriori quantità di ossigeno sul metallo, di fatto proteggendolo», spiega Van der Eijk.

Tuttavia, questa reazione non rende l’alluminio invincibile.

Il contatto con l’acqua salata può provocare piccoli fori, noti come pit, e si corroderà se esposto ad ambienti alcalini, ma resiste maggiormente all’acido ed è in grado di sopportare bibite analcoliche con un pH inferiore a tre.

«Perciò non è adatto per essere abbinato al calcestruzzo umido. Quando il cemento Portland viene idratato con acqua per ottenere il calcestruzzo, produce idrossido di calcio molto alcalino che può causare la fessurazione dell’alluminio», osserva Van der Eijk.L’alluminio può essere riciclato all’infinito con una perdita di materiali limitata. Infatti, secondo Recycling World: «Tale caratteristica di riciclabilità infinita ha fatto sì che il 75 % circa dell’alluminio finora prodotto, pari a quasi un miliardo di tonnellate, sia ancora in uso produttivo.»

L’alluminio può essere utilizzato anche per sostituire materiali da costruzione meno sostenibili giunti alla fine del loro ciclo di vita e Recycling World aggiunge che «riciclare l’alluminio richiede fino al 95 % di energia in meno rispetto a produrre metallo primario ed evita le relative emissioni, tra cui quelle di gas serra».

Inoltre, è un materiale ideale per la realizzazione di infrastrutture per la transizione all’energia verde, come pannelli solari e turbine eoliche. Resta inoltre un materiale appetibile anche per i trasporti, in quanto il peso contenuto dei veicoli riduce anche le emissioni.

Tuttavia, permangono dei dubbi sulla sostenibilità della sua produzione.

«Attualmente, ogni chilogrammo di metallo di alluminio prodotto genera più di un chilogrammo di fango rosso, che finisce in discarica. E l’elettrolisi dovrebbe essere condotta senza emissioni di CO2», osserva Van der Eijk.

In effetti, il suo progetto ENSUREAL, finanziato dall’UE, si prefigge di raggiungere proprio questo obiettivo. ENSUREAL ha ottimizzato il processo di produzione Pedersen standard per consentire l’impiego di minerali di qualità inferiore, sostituendo al contempo anche i materiali a base di carbonio con l’idrogeno e i materiali a base di carbonio fossile con quelli a base di biocarbonio; nel frattempo, ha permesso la realizzazione di sottoprodotti utili, tra cui i materiali da costruzione.

«L’alluminio è da tempo soprannominato “metallo verde” e, pur non essendo ancora del tutto all’altezza di questa denominazione, sono convinto che rimarrà un elemento chiave dell’economia circolare», conclude.

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