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ALLUMINIO

 

L' alluminio deriva il suo nome da Alum, più tardi allume (un solfato di alluminio), da millenni conosciuto ed utilizzato per la preparazione dei colori.

 

L’abbondante presenza dell’alluminio sulla terra (è il terzo elemento in assoluto e il primo dei metalli) e lo sviluppo tecnologico che ha accompagnato le tecniche di estrazione, ha reso di grande interesse questo materiale in molti settori industriali. Le proprietà uniche dell’alluminio come la bassa densità, l’alta resistenza alla corrosione o l’amagneticità, lo rendono un materiale ideale per essere utilizzato sia per applicazioni convenzionali sia per “spingere” la ricerca verso campi di applicazioni innovativi.

 

La sua riciclabilità, diversamente da molti altri materiali, è pari al 100% senza che ne diminuiscano le proprietà (oltretutto a basso costo) E' un fattore importantissimo in considerazione delle attuali politiche ambientali. L'alluminio può essere riciclato all'infinito.

Il riciclaggio dell'alluminio non è una novità, è una pratica comune fin dai primi del 1900. Era comunque un'attività a basso profilo fino ai primi anni '60 quando il riciclaggio dell'alluminio delle lattine pose questa pratica sotto l'attenzione pubblica.

Le fonti per il riciclaggio dell'alluminio comprendono automobili e serramenti, elettrodomestici, contenitori e altri prodotti.

Il riciclaggio è molto conveniente: consente un risparmio del 95% dell'energia richiesta per la sua fabbricazione.

 

L’allumino puro è un metallo di color argento, di discreta resistenza, dotato di buona duttilità e malleabilità.

Non si trova in natura sotto forma libera ma solamente combinato con ossigeno e vari minerali, principalmente sotto forma di silicati e di ossido di alluminio (Al2O3 ). Fra i silicati più noti il è il caolino, costituente principale delle argille comunemente usate per le ceramiche. Il minerale che contiene l'ossido, per circa il 50%, è la Bauxite; l'ossido puro cristallizzato è il corindone incolore, cristallo che segue subito il diamante nella scala della durezza.

 

Fino alla metà del 18° secolo l'esistenza dell'alluminio come metallo rimase sconosciuta, fino a quando il chimico tedesco Andres Marggraf usò l'allume per produrre il primo ossido di alluminio od allumina. Questa scoperta fu importante perché fornì la prova che l'allume conteneva un metallo sconosciuto. Solo nel 1825 Hans Cristian Oersted riuscì a produrre alcune gocce di alluminio; le ricerche furono portate avanti da un suo discepolo Freidirich Wohler, ma bisogna arrivare intorno al 1840 perché si riuscissero ad ottenere delle piccole lamine di alluminio che consentirono di poter stabilire le caratteristiche di malleabilità e leggerezza di questo nuovo metallo. Nel 1850 l'alluminio era ancora prodotto unicamente in laboratorio con procedimenti di riduzione dell'ossido che dovevano compiersi in crogioli di platino ed usando il potassio, molto costoso, così che il prezzo dell'alluminio prodotto aveva un costo di gran lunga superiore a quello dell'oro.

 

La scoperta di un valido ed conveniente metodo di estrazione e produzione è avvenuta solo nel 1886 , ad opera di Hèrault ed Hall: i due scienziati approdarono a questa scoperta in simultanea, ma fu soltanto pura coincidenza poiché lavoravano indipendentemente e vivevano l'uno in Francia, l'altro nell'Ohio.

L'americano Charles Martin Hall scoprì il primo metodo elettrolitico pratico, per produrre l'alluminio in forti quantitativi. Il suo metodo prevedeva il passaggio della corrente elettrica da un elettrodo positivo di carbone (anodo) attraverso il bagno fuso di allumina sciolta nella criolite (un clorito di sodio che si trovava solo in Groenlandia. La capacità della criolite di solubilizzare l'ossido ne eliminava così la costosa operazione di riduzione in sale), all'elettrodo negativo (catodo) che era costituito dal crogiolo.

La corrente elettrica scomponeva l'allumina in alluminio metallico che si depositava sul fondo del crogiolo ed ossigeno e si combinava con l'anodo di carbone sviluppando monossido o biossido di carbonio.

Questo metodo consentì la produzione in forti quantità a costi bassi grazie anche agli enormi progressi che si erano intanto venuti a creare per la produzione di energia elettrica per mezzo delle moderne dinamo.

La casualità volle che nello stesso momento in Francia un giovane scienziato, Paul Heroult, lavorasse in modo indipendente per sviluppare un processo identico, pur non essendo nessuno dei due a conoscenza dei rispettivi esperimenti.

Le casualità non finiscono qui: i due scienziati erano nati lo stesso giorno, brevettarono insieme le loro scoperte e morirono lo stesso giorno.

Hall ed Heroult ricevettero il brevetto ed il diritto di sfruttamento rispettivamente il primo negli Stati Uniti ed il secondo in Francia. Più tardi venne dato il nome congiunto di Hall - Heroult a tale metodo che, pur nei vari miglioramenti, è rimasto fino ad oggi il sistema di produzione usato per la produzione dell'alluminio.

 

 

Le proprietà caratteristiche di questo materiale e delle sue leghe, quali la notevole resistenza all'ossidazione, la duttilità , la malleabilità e la leggerezza, la riciclabilità, lo rendono idoneo per una ampia gamma di prodotti.

L'alta riflettività favorisce l'impiego dell'alluminio nel settore dell'illuminazione, per la costruzione dei corpi riflettori. La capacità di riflessione dell'alluminio varia secondo la lunghezza d'onda dell'energia e le condizioni della superficie del metallo e passa dal 75% per i raggi ultravioletti all'85% per i raggi visibili, fino al 95% per i raggi infrarossi.

L'alluminio è amagnetico, come tutte le sue leghe; sfruttando tale proprietà, venne subito usato per le sale comando delle navi non portando ad alcuna variazione nella lettura della bussola e nei rilevamenti. In molti settori dell'elettronica vi è una crescente richiesta proprio per questa sua caratteristica.

L’alluminio, grazie all'abbondanza della materia prima bauxite ed alla sue proprietà, è il metallo più utilizzato dopo l'acciaio e viene attualmente usato in molte industrie per la fabbricazione di una vasta gamma di prodotti diversi.

Ogni anno vengono utilizzati, a livello mondiale, oltre 27 milioni di tonnellate di alluminio. Circa 6 milioni di tonnellate, sono consumate in Europa.

Ha una densità di 2700 kg/m3 e quindi pesa circa un terzo dell'acciaio o del rame. Inoltre, al contrario dei metalli ferrosi, l'alluminio non genera scintille quando viene strofinato con altri metalli, per tale motivo viene preferito evidentemente nei settori degli infiammabili ed esplosivi.

Nel settore dei trasporti, l’alluminio viene impiegato, per le sue buone caratteristiche meccaniche e per la sua leggerezza, in ambito aeronautico, navale, automobilistico, nelle realizzazioni di parti di motori e di parti di carrozzeria. Nel settore delle costruzioni edili, l’alluminio è utilizzato per realizzare facciate continue unitamente al vetro, serramenti (porte, finestre), arredamenti di interni, pareti prefabbricate. L’alluminio trova anche notevole impiego nel campo elettrotecnico, in particolare per costruire elettrodotti in alternanza al rame, in quanto, pur avendo una conducibilità elettrica inferiore a parità di sezione (63 % in meno), fornisce un migliore rendimento grazie alla sua bassa densità e peso Il costo di un elettrodotto equivalente in rame non solo sarebbe proibitivo, ma il peso maggiore significherebbe piloni più grandi, più pesanti e più ingombranti per sostenerlo

 

fonti:

www.rosarioberardi.it – L'alluminio e le sue leghe

www.umbriainnovazione.it - L’Alluminio e le sue leghe – stato dell’arte e prospettive

www.dmfci.unict.it -L'alluminio e le leghe di alluminio

www.ing.unitn.it- Alluminio, processi di produzione innovativi e tecnologie meccaniche