L’alluminio è uno dei metalli più utilizzati al mondo, presente in una vasta gamma di prodotti, dalle lattine per le bevande ai componenti aeronautici. Tuttavia, a differenza di altri metalli, l’alluminio non si trova in natura allo stato puro e la sua produzione avviene attraverso un processo decisamente complesso.
Ogni anno, nel mondo si producono circa 390 milioni di tonnellate di bauxite, di cui l’85% viene utilizzato per la produzione di alluminio. La bauxite è una roccia composta principalmente da ossidi di alluminio e rappresenta la principale fonte del metallo. Dopo l’estrazione, la bauxite viene raffinata in allumina, che a sua volta viene trasformata in alluminio. Questo processo avviene in tre fasi principali.
Si comincia dall’estrazione della bauxite
La bauxite viene estratta da miniere a cielo aperto, con tre paesi (Australia, Cina e Guinea) che rappresentano il 72% della produzione globale. L’Australia è il principale produttore di bauxite e ospita la più grande operazione mineraria del mondo, la miniera di Weipa. La Guinea, pur essendo il terzo produttore mondiale, possiede le maggiori riserve di bauxite, stimate in oltre sette miliardi di tonnellate, ed è il principale esportatore, con il 76% delle esportazioni dirette in Cina.
Dopo l’estrazione, la bauxite viene trasportata alle raffinerie per essere trasformata in allumina, il secondo step del processo.
Poi si trasforma la bauxite in allumina
A fine Ottocento, il chimico austriaco Carl Josef Bayer ideò un processo rivoluzionario per l’estrazione dell’allumina dalla bauxite. Ancora oggi, oltre il 90% delle raffinerie utilizza il cosiddetto processo Bayer, che si articola in quattro fasi principali:
- Digestione: la bauxite viene mescolata con idrossido di sodio e riscaldata ad alta pressione. Questo scioglie selettivamente l’ossido di alluminio, lasciando altre impurità.
- Filtrazione: le impurità vengono separate e filtrate, formando un residuo noto come “fango rosso”. Dopo la sua eliminazione, l’ossido di alluminio si trasforma in alluminato di sodio.
- Precipitazione: la soluzione viene raffreddata e l’alluminato di sodio cristallizza in idrossido di alluminio.
- Calcinazione: i cristalli di idrossido di alluminio vengono lavati e riscaldati per ottenere ossido di alluminio puro, chiamato allumina.
Il fango rosso è uno dei principali problemi ambientali della produzione di allumina. Per ogni tonnellata di allumina prodotta, si generano circa 1,2 tonnellate di fango rosso, con oltre tre miliardi di tonnellate attualmente immagazzinate nel mondo.
La Cina è il primo produttore mondiale e il maggiore importatore di bauxite, fornendo oltre la metà dell’allumina globale. Anche altri grandi produttori di bauxite, come Australia, Brasile e India, sono attivi nella raffinazione dell’allumina, sebbene nessuno raggiunga i livelli produttivi della Cina.
Va considerato che l’allumina trova applicazioni in diversi settori, tra cui la plastica, i cosmetici e l’industria chimica, ma la maggior parte viene destinata alle fonderie (smelter) per la produzione di alluminio.
Infine si produce l’alluminio
L’allumina viene trasformata in alluminio attraverso un processo di riduzione elettrolitica che, oltre all’allumina, richiede un altro minerale: la criolite. Grazie a quest’ultimo, all’allumina e ad una grande quantità di energia elettrica si riesce a produrre alluminio, con un processo di fusione che si svolge in questo modo:
- Le celle di riduzione elettrolitica vengono riempite di criolite fusa.
- L’allumina, composta da due atomi di alluminio e tre di ossigeno, viene introdotta nelle celle, dove una forte corrente elettrica rompe i legami chimici tra gli atomi.
- L’elettrolisi fa depositare l’alluminio puro sul fondo della cella, da dove viene prelevato, purificato e modellato nelle forme desiderate.
La Cina domina anche la produzione globale di alluminio, oltre ad essere il maggiore consumatore. L’India è il secondo produttore, sebbene con un output pari a un decimo di quello cinese. Altri paesi produttori di bauxite e allumina, come India, Australia e Russia, sono tra i principali produttori di alluminio.
Infine, parliamo di soldi… Nel 2021, il mercato globale dell’alluminio è stato valutato circa 245,7 miliardi di dollari e, con la crescente domanda, si prevede che raggiunga quasi 498,5 miliardi di dollari entro il 2030.
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