L’alluminio è uno degli elementi chimici più abbondanti nella crosta terrestre. Lo possiamo trovare sotto forma di composti in buona parte delle rocce, e anche nelle piante e negli animali, sebbene in questi ultimi in piccole quantità. In realtà l’alluminio così come lo conosciamo si ricava da un minerale, che è quello che troviamo in natura, nota come bauxite.

Le proprietà fisiche, chimiche e meccaniche dell’alluminio lo hanno reso un elemento ampiamente utilizzato in una vasta gamma di settori, tra i quali possiamo evidenziare l’industria aeronautica, il settore automobilistico e persino l’elettronica di consumo. Ed è che alcune delle sue caratteristiche più apprezzate sono la sua leggerezza, il suo alto indice di conducibilità termica (quindi è comunemente usato per fabbricare dissipatori di calore come quelli usati per raffreddare i microprocessori), la sua grande resistenza alla corrosione e la sua malleabilità (che ne facilita la lavorazione).

Il problema è che il processo di trasformazione della bauxite, che come abbiamo visto è il minerale che estraiamo dalla natura, nell’alluminio che possiamo trovare, ad esempio, nello chassis di molti dei nostri dispositivi di elettronica di consumo, È molto inquinante. Inoltre, nella sua produzione è necessario investire molta energia elettrica, cosa che rappresenta un handicap, ma che in qualche misura è compensata dal suo modesto costo di riciclo.

In ogni caso, la cosa più preoccupante è che questo processo comporta il rilascio di un’enorme quantità di anidride carbonicaun gas che svolge un ruolo importante nell’effetto serra e che, quindi, sta contribuendo al riscaldamento globale.

La soluzione è già sul tavolo

L’obiettivo di questo articolo non è quello di approfondire i processi chimici che ci permettono di ottenere l’alluminio dalla bauxite. Tuttavia, prima di procedere oltre, è interessante ripercorrere brevemente le due fasi critiche che compongono questa procedura. Il primo di questi metodi conosciuto come processo Bayer, ed è quello utilizzato per ottenere l’allumina dalla bauxite. Questa tecnica fu brevettata dal chimico austriaco Carl Josef Bayer, da cui il nome, nel 1888.

Per ottenere l’alluminio dal minerale di bauxite è necessario ricorrere a due procedimenti chimici noti come processi Bayer e Hall-Héroult.

Il problema è che l’allumina è un ossido di alluminio a cui mancano alcune delle proprietà presenti nell’elemento che viene utilizzato nei processi industriali, quindi è necessario sottoporlo ad un’ulteriore trasformazione che, questa volta, ci permetterà ottenere alluminio metallico per elettrolisi. Questa procedura fu sviluppata nel 1886 indipendentemente e, curiosamente, simultaneamente, dall’ingegnere francese Paul Louis-Toussaint Héroult e dallo scienziato americano Charles Martin Hall.

Il problema derivato dal processo Hall-Héroult è che, come ho detto prima, provoca il rilascio di una grande quantità di anidride carbonica come risultato della degradazione degli elettrodi che partecipano all’elettrolisi dell’allumina: la cella rivestita di carbonio che funge da catodo e gli elettrodi di carbonio Soldberg che fungono da anodi.

Finora per produrre una tonnellata di alluminio è necessario consumare mezza tonnellata di carbone

Come risultato di questo processo, l’allumina si decompone in alluminio e ossigeno molecolare, cosicché quest’ultimo agisce sugli elettrodi di carbonio dell’anodo, degradandoli e generando l’anidride carbonica che è così inquinante. Secondo il professor Donald Sadoway del MIT, questo processo richiede il consumo quasi mezza tonnellata di carbone per ottenere una tonnellata di alluminio. Non c’è niente.

Fortunatamente Alcoa e Rio Tinto, due delle più importanti aziende coinvolte nella produzione di alluminio, hanno messo a punto un procedimento per sostituire l’anodo di carbonio il cui degrado porta al rilascio di anidride carbonica da un composto inertedi cui non hanno rivelato la natura.

Ciò che è veramente interessante della composizione di questi nuovi elettrodi è che, invece di rilasciare anidride carbonica, non vengono alterati, quindi il processo Hall-Héroult genera solo ossigenoevitando così di contribuire all’aumento dell’effetto serra e, quindi, anche al riscaldamento globale.

È già disponibile, ma la sua implementazione commerciale arriverà nel 2024

Alcoa e Rio Tinto hanno costituito una joint venture denominata Elysis, il cui obiettivo è sviluppare questa innovazione e facilitarne l’applicazione industriale, in modo che possa essere utilizzata in modo massiccio nella produzione di alluminio. Tuttavia, non stiamo parlando di “fumo”. Alcoa, che, curiosamente, è stata co-fondata da Charles Martin Hall, lo scienziato americano di cui abbiamo parlato prima, ha una fabbrica in Pennsylvania dal 2009 che utilizza questa procedura di produzione dell’alluminio, quindi è una tecnologia tangibile che sta già funzionando, anche se su piccola scala. In ogni caso, Elysis ha predetto che la sua procedura sarà commercializzato su larga scala nel 2024.

Alcoa ha già uno stabilimento che produce alluminio da questo nuovo processo che utilizza anodi di materiale inerte

È chiaro che tutti trarremo vantaggio da questa innovazione nella misura in cui ci consentirà di ottenere uno degli elementi più utilizzati dall’industria in modo più rispettoso dell’ambiente. Ma, senza dubbio, uno dei settori più favoriti è quello dell’elettronica di consumo. Ed è che molti degli smartphone, tablet e computer che attualmente utilizziamo incorporano un telaio ricavato da un blocco di alluminio.

Ciò ha fatto sì che Apple, che è una delle aziende che utilizza l’alluminio in gran parte dei suoi prodotti, abbia deciso di contribuire al progetto Elysis con un contributo finanziario significativo. Certo, è evidente che per Apple questa mossa non è altro che un investimento che consentirà a quelli di Cupertino di avere accesso a medio termine all’alluminio prodotto con il nuovo metodo “verde”. Se siete curiosi di sapere più nel dettaglio qual è il ruolo di Apple in tutto questo, vi consiglio di leggere l’articolo pubblicato dai nostri colleghi di SamaGame.

attraverso | Scienza popolare
In SamaGame | Apple aiuta a sviluppare un processo di produzione per l’alluminio “verde”.