El aluminio (o aluminio ) es un metal muy raro en forma nativa , y el proceso para refinarlo a partir de minerales es complejo, por lo que durante la mayor parte de la historia de la humanidad fue desconocido. Sin embargo, el compuesto alumbre se conoce desde el siglo V a. C. y los antiguos lo usaban ampliamente para teñir . Durante la Edad Media , su uso para teñir lo convirtió en un producto de comercio internacional. Los científicos del Renacimiento creían que el alumbre era una sal de una nueva tierra ; durante la Era de la Ilustración , se estableció que esta tierra, la alúmina , era un óxido de un nuevo metal. El descubrimiento de este metal fue anunciado en 1825 por el físico danés Hans Christian Ørsted , cuyo trabajo fue ampliado por el químico alemán Friedrich Wöhler .
El aluminio era difícil de refinar y, por lo tanto, su uso en la práctica era poco frecuente. Poco después de su descubrimiento, su precio superó al del oro. Solo se redujo después de que el químico francés Henri Étienne Sainte-Claire Deville iniciara su primera producción industrial en 1856. El aluminio se hizo mucho más accesible al público con el proceso Hall-Héroult desarrollado independientemente por el ingeniero francés Paul Héroult y el ingeniero estadounidense Charles Martin Hall en 1886, y el proceso Bayer desarrollado por el químico austríaco Carl Joseph Bayer en 1889. Estos procesos se han utilizado para la producción de aluminio hasta el presente.
La introducción de estos métodos para la producción en masa de aluminio condujo a un uso extensivo de este metal ligero y resistente a la corrosión en la industria y la vida cotidiana. El aluminio comenzó a utilizarse en ingeniería y construcción. En la Primera y Segunda Guerra Mundial, el aluminio fue un recurso estratégico crucial para la aviación . La producción mundial del metal creció de 6.800 toneladas métricas en 1900 a 2.810.000 toneladas métricas en 1954, cuando el aluminio se convirtió en el metal no ferroso más producido , superando al cobre .
En la segunda mitad del siglo XX, el aluminio se empezó a utilizar en el transporte y el embalaje. La producción de aluminio se convirtió en una fuente de preocupación debido a sus efectos sobre el medio ambiente y el reciclaje del aluminio ganó terreno. El metal se convirtió en un producto de intercambio en la década de 1970. La producción comenzó a trasladarse de los países desarrollados a los países en desarrollo ; en 2010, China había acumulado una participación especialmente grande tanto en la producción como en el consumo de aluminio. La producción mundial siguió aumentando, alcanzando las 58.500.000 toneladas métricas en 2015. La producción de aluminio supera a la de todos los demás metales no ferrosos combinados.
" Hoy os anuncio la victoria sobre los turcos. Cada año les sacan a los cristianos más de trescientos mil ducados por el alumbre con el que teñimos la lana, que sólo se encuentra entre los latinos en cantidades muy pequeñas. [...] Pero yo he encontrado siete montañas tan ricas en este material que podrían abastecer a siete mundos. Si ordenáis contratar obreros, construir hornos y fundir el mineral, abasteceréis de alumbre a toda Europa y los turcos perderán todos sus beneficios, que en cambio os corresponderán a vosotros... "
— Giovanni da Castro a su padrino, el Papa Pío II, en 1461, después de descubrir una rica fuente de alumbre en Tolfa, cerca de Roma [1]
La historia del aluminio estuvo marcada por el uso de su compuesto alumbre . El primer registro escrito del alumbre fue en el siglo V a. C. por el historiador griego Heródoto . [2] Los antiguos lo usaban como mordiente para teñir , en medicina, en la molienda química y como revestimiento resistente al fuego para la madera para proteger las fortalezas de los incendios enemigos. [3] El metal de aluminio era desconocido. El escritor romano Petronio mencionó en su novela Satiricón que le habían regalado al emperador un vidrio inusual: después de arrojarlo al pavimento, no se rompió sino que solo se deformó. Se le devolvió su forma anterior con un martillo. Después de enterarse por el inventor de que nadie más sabía cómo producir este material, el emperador lo hizo ejecutar para que no disminuyera el precio del oro. [4] Variaciones de esta historia fueron mencionadas brevemente en Historia natural por el historiador romano Plinio el Viejo (quien señaló que la historia había "sido actual a través de la repetición frecuente en lugar de ser auténtica") [5] y en Historia romana por el historiador romano Dión Casio . [4] Algunas fuentes sugieren que este vidrio podría ser aluminio. [a] [b] Es posible que se produjeran aleaciones que contenían aluminio en China durante el reinado de la primera dinastía Jin (266-420). [c]
Después de las Cruzadas , el alumbre era un producto de comercio internacional; [9] era indispensable en la industria textil europea. [10] Se trabajaban pequeñas minas de alumbre en la Europa católica, pero la mayor parte del alumbre provenía de Oriente Medio. [11] El alumbre siguió comercializándose a través del mar Mediterráneo hasta mediados del siglo XV, cuando los otomanos aumentaron considerablemente los impuestos a la exportación. En pocos años, se descubrió alumbre en gran abundancia en Italia. El papa Pío II prohibió todas las importaciones de Oriente, utilizando las ganancias del comercio del alumbre para iniciar una guerra con los otomanos. [1] Este alumbre recién descubierto desempeñó durante mucho tiempo un papel importante en la farmacia europea , pero los altos precios fijados por el gobierno papal finalmente hicieron que otros estados iniciaran su propia producción; la minería de alumbre a gran escala llegó a otras regiones de Europa en el siglo XVI. [12]
No creo que sea demasiado arriesgado predecir que llegará un día en que se probará de manera incontestable la naturaleza metálica de la base de alumbre.
— El químico francés Théodore Baron d'Hénouville en 1760 en la Academia de Ciencias de París [13]
.jpg/1280px-David_-_Portrait_of_Monsieur_Lavoisier_(cropped).jpg)
Al comienzo del Renacimiento , la naturaleza del alumbre seguía siendo desconocida. Alrededor de 1530, el médico suizo Paracelso reconoció al alumbre como algo separado del vitriolo (sulfatos) y sugirió que era una sal de una tierra . [14] En 1595, el médico y químico alemán Andreas Libavius demostró que el alumbre y el vitriolo verde y azul se formaban con el mismo ácido pero con diferentes tierras; [15] para la tierra no descubierta que formaba el alumbre, propuso el nombre de "alúmina". [14] El químico alemán Georg Ernst Stahl afirmó que la base desconocida del alumbre era similar a la cal o la tiza en 1702; esta visión errónea fue compartida por muchos científicos durante medio siglo. [16] En 1722, el químico alemán Friedrich Hoffmann sugirió que la base del alumbre era una tierra distinta. [16] En 1728, el químico francés Étienne Geoffroy Saint-Hilaire afirmó que el alumbre se formaba con una tierra desconocida y ácido sulfúrico ; [16] creyó erróneamente que quemando la tierra se obtenía sílice. [17] (El error de Geoffroy fue corregido recién en 1785 por el químico y farmacéutico alemán Johann Christian Wiegleb . Determinó que la tierra de alumbre no podía sintetizarse a partir de sílice y álcalis, contrariamente a la creencia contemporánea.) [18] El químico francés Jean Gello demostró en 1739 que la tierra en arcilla y la tierra resultante de la reacción de un álcali sobre el alumbre eran idénticas. [19] El químico alemán Johann Heinrich Pott demostró en 1746 que el precipitado obtenido al verter un álcali en una solución de alumbre era diferente de la cal y la tiza. [20]
El químico alemán Andreas Sigismund Marggraf sintetizó la tierra de alumbre hirviendo arcilla en ácido sulfúrico y añadiendo potasa en 1754. [16] Se dio cuenta de que añadiendo soda, potasa o un álcali a una solución de la nueva tierra en ácido sulfúrico se obtenía alumbre. [21] Describió la tierra como alcalina, ya que había descubierto que se disolvía en ácidos cuando se secaba. Marggraf también describió las sales de esta tierra: cloruro , nitrato y acetato . [19] En 1758, el químico francés Pierre Macquer escribió que la alúmina [d] se parecía a una tierra metálica. [13] En 1760, el químico francés Théodore Baron d'Hénouville expresó su confianza en que la alúmina era una tierra metálica. [13]
En 1767, el químico sueco Torbern Bergman sintetizó el alumbre hirviendo alunita en ácido sulfúrico y añadiendo potasa a la solución. También sintetizó el alumbre como producto de reacción entre sulfatos de potasio y tierra de alumbre, demostrando que el alumbre era una sal doble. [14] El químico farmacéutico sueco-alemán Carl Wilhelm Scheele demostró en 1776 que tanto el alumbre como la sílice se originaban a partir de arcilla y que el alumbre no contenía silicio. [22] En 1782, el químico francés Antoine Lavoisier consideró que la alúmina era un óxido de un metal con una afinidad por el oxígeno tan fuerte que ningún agente reductor conocido podía superarla. [23]
El químico sueco Jöns Jacob Berzelius sugirió [24] la fórmula AlO 3 para la alúmina en 1815. [25] La fórmula correcta, Al 2 O 3 , fue establecida por el químico alemán Eilhard Mitscherlich en 1821; esto ayudó a Berzelius a determinar el peso atómico correcto del metal, 27. [25]
Esta amalgama se separa rápidamente en el aire y, por destilación en atmósfera inerte, da un trozo de metal cuyo color y brillo se parece un poco al estaño.
— El físico danés Hans Christian Ørsted en 1825, describiendo el aislamiento del aluminio en la Real Academia Danesa de Ciencias y Letras [26]
En 1760, el barón de Hénouville intentó sin éxito reducir la alúmina a su metal. Afirmó que había probado todos los métodos de reducción conocidos en ese momento, aunque sus métodos no fueron publicados. Es probable que mezclara alumbre con carbón o alguna sustancia orgánica, con sal o soda como fundente, y lo calentara en un fuego de carbón. [13] Los químicos austríacos Anton Leopold Ruprecht y Matteo Tondi repitieron los experimentos del barón en 1790, aumentando significativamente las temperaturas. Encontraron pequeñas partículas metálicas que creyeron que eran el metal buscado; pero experimentos posteriores realizados por otros químicos demostraron que se trataba de fosfuro de hierro proveniente de impurezas en el carbón y la ceniza de huesos. El químico alemán Martin Heinrich Klaproth comentó en un artículo posterior: "si existe una tierra que ha sido puesta en condiciones donde su naturaleza metálica debería ser revelada, si la tuviera, una tierra expuesta a experimentos adecuados para reducirla, probada en los fuegos más calientes por todo tipo de métodos, tanto a gran como a pequeña escala, esa tierra es ciertamente alúmina, pero nadie ha percibido aún su metalización". [27] Lavoisier en 1794 [28] y el químico francés Louis-Bernard Guyton de Morveau en 1795 fundieron alúmina hasta formar un esmalte blanco en un fuego de carbón alimentado con oxígeno puro, pero no encontraron metal. [28] El químico estadounidense Robert Hare fundió alúmina con un soplete de oxhidrógeno en 1802, obteniendo también el esmalte, pero tampoco encontró metal. [27]
En 1807, el químico británico Humphry Davy electrolizó con éxito la alúmina con pilas alcalinas, pero la aleación resultante contenía potasio y sodio , y Davy no tenía medios para separar el metal deseado de estos. Luego calentó la alúmina con potasio, formando óxido de potasio , pero no pudo producir el metal buscado. [27] En 1808, Davy realizó un experimento diferente sobre la electrólisis de la alúmina, estableciendo que la alúmina se descomponía en el arco eléctrico pero formaba metal aleado con hierro ; no pudo separar los dos. [29] Finalmente, intentó otro experimento de electrólisis, buscando recolectar el metal en hierro, pero nuevamente no pudo separar el codiciado metal de él. [27] Davy sugirió que el metal se llamara alumium en 1808 [30] y aluminum en 1812, produciendo así el nombre moderno. [29] Otros científicos usaron la ortografía aluminium ; la antigua ortografía recuperó su uso en los Estados Unidos en las décadas siguientes. [31]
El químico estadounidense Benjamin Silliman repitió el experimento de Hare en 1813 y obtuvo pequeños gránulos del metal buscado, que ardieron casi inmediatamente. [27]
En 1824, el físico danés Hans Christian Ørsted intentó producir el metal. Hizo reaccionar cloruro de aluminio anhidro con amalgama de potasio , obteniendo un trozo de metal que parecía similar al estaño. [26] [32] [33] Presentó sus resultados y mostró una muestra del nuevo metal en 1825. En 1826, escribió: "el aluminio tiene un brillo metálico y un color algo grisáceo y descompone el agua muy lentamente"; esto sugiere que había obtenido una aleación de aluminio y potasio, en lugar de aluminio puro. [34] Ørsted le dio poca importancia a su descubrimiento. [35] No notificó ni a Davy ni a Berzelius, a quienes conocía, y publicó su trabajo en una revista danesa desconocida para el público europeo. [35] Como resultado, a menudo no se le atribuye el descubrimiento del elemento; [36] algunas fuentes anteriores afirmaron que Ørsted no había aislado el aluminio. [37]
Berzelius intentó aislar el metal en 1825 lavando cuidadosamente el análogo de potasio de la sal base en criolita en un crisol. Antes del experimento, había identificado correctamente la fórmula de esta sal como K 3 AlF 6 . No encontró ningún metal, pero su experimento estuvo muy cerca de tener éxito y fue reproducido con éxito muchas veces después. El error de Berzelius fue usar un exceso de potasio, que hizo que la solución fuera demasiado alcalina y disolvió todo el aluminio recién formado. [38]
El químico alemán Friedrich Wöhler visitó Ørsted en 1827 y recibió permiso explícito para continuar la investigación del aluminio, para lo cual Ørsted "no tenía tiempo". [35] Wöhler repitió los experimentos de Ørsted pero no identificó ningún aluminio. (Wöhler escribió más tarde a Berzelius: "lo que Oersted supuso que era un trozo de aluminio no era ciertamente nada más que potasio que contenía aluminio"). [39] Realizó un experimento similar, mezclando cloruro de aluminio anhidro con potasio, y produjo un polvo de aluminio. [33] Después de enterarse de esto, Ørsted sugirió que su propio aluminio podría haber contenido potasio. [35] Wöhler continuó su investigación y en 1845 fue capaz de producir pequeños trozos del metal y describió algunas de sus propiedades físicas. La descripción de Wöhler de las propiedades indica que había obtenido aluminio impuro. [40] Otros científicos tampoco lograron reproducir el experimento de Ørsted, [40] y Wöhler fue considerado el descubridor durante muchos años. [41] Si bien a Ørsted no le preocupaba la prioridad del descubrimiento, [35] [e] algunos daneses intentaron demostrar que había obtenido aluminio. [35] En 1921, el químico danés Johan Fogh descubrió la razón de la inconsistencia entre los experimentos de Ørsted y Wöhler, quien demostró que el experimento de Ørsted tuvo éxito gracias al uso de una gran cantidad de exceso de cloruro de aluminio y una amalgama con bajo contenido de potasio. [40] En 1936, científicos de la empresa estadounidense productora de aluminio Alcoa recrearon con éxito ese experimento. [42] Sin embargo, muchas fuentes posteriores aún atribuyen a Wöhler el descubrimiento del aluminio, así como su aislamiento exitoso en una forma relativamente pura. [43]
Mi primer pensamiento fue que había puesto mis manos en este metal intermedio que encontraría su lugar en los usos y necesidades del hombre cuando encontráramos la forma de sacarlo del laboratorio químico y ponerlo en la industria.
— Prefacio de Aluminio, sus propiedades, fabricación y aplicaciones , libro escrito por el químico francés Henri Étienne Sainte-Claire Deville en 1859 [44]
Como el método de Wöhler no permitía extraer grandes cantidades de aluminio, el metal siguió siendo poco común; su coste [f] había superado al del oro antes de que se ideara un nuevo método. En 1852, el aluminio se vendía a 34 dólares la onza. [45] En comparación, el precio del oro en aquella época era de 19 dólares la onza. [46]
El químico francés Henri Étienne Sainte-Claire Deville anunció un método industrial de producción de aluminio en 1854 en la Academia de Ciencias de París . [47] El cloruro de aluminio podía reducirse con sodio, un metal más conveniente y menos costoso que el potasio utilizado por Wöhler. [48] Deville fue capaz de producir un lingote del metal. [49] Napoleón III de Francia prometió a Deville un subsidio ilimitado para la investigación del aluminio; en total, Deville utilizó 36.000 francos franceses , 20 veces el ingreso anual de una familia normal. [50] El interés de Napoleón en el aluminio residía en su potencial uso militar: deseaba que armas, cascos, armaduras y otros equipos para el ejército francés pudieran fabricarse con el nuevo metal ligero y brillante. [50] Aunque el metal todavía no se exhibía al público, se dice que Napoleón celebró un banquete en el que los invitados más honorables recibieron utensilios de aluminio mientras que otros se las arreglaron con oro. [51]
Doce pequeños lingotes de aluminio fueron exhibidos más tarde por primera vez al público en la Exposición Universal de 1855. [ 50] El metal fue presentado como "la plata de la arcilla" (el aluminio es muy similar a la plata visualmente), y este nombre pronto fue ampliamente utilizado. [50] Atrajo una atención generalizada; se sugirió que el aluminio se usara en las artes, la música, la medicina, la cocina y la vajilla. [52] El metal fue notado por los escritores de vanguardia de la época - Charles Dickens , Nikolay Chernyshevsky y Julio Verne - quienes imaginaron su uso en el futuro. [53] Sin embargo, no toda la atención fue favorable. Los periódicos escribieron: «La exposición parisina puso fin al cuento de hadas de la plata de la arcilla», diciendo que mucho de lo que se había dicho sobre el metal era exagerado, si no falso, y que la cantidad de metal presentado (alrededor de un kilogramo) contrastaba con lo que se esperaba y «no era mucho para un descubrimiento que se decía que pondría el mundo patas arriba». [50] En general, la feria condujo a la comercialización final del metal. [53] Ese año, el aluminio se puso en el mercado a un precio de 300 F por kilogramo. [54] En la siguiente feria en París en 1867 , a los visitantes se les presentó alambre y láminas de aluminio, así como una nueva aleación: el bronce de aluminio , notable por su bajo costo de producción, alta resistencia a la corrosión y propiedades mecánicas deseables. [55]
Los fabricantes no querían desviar recursos de la producción de metales conocidos (y comercializables), como el hierro y el bronce , para experimentar con uno nuevo; además, el aluminio producido todavía no era de gran pureza y difería en propiedades según la muestra. Esto condujo a una reticencia general inicial a producir el nuevo metal. [50] Deville y sus socios establecieron la primera producción industrial de aluminio del mundo en una fundición en Rouen en 1856. [47] La fundición de Deville se trasladó ese año a La Glacière y luego a Nanterre , y en 1857 a Salindres . Para la fábrica de Nanterre, se registró una producción de 2 kilogramos de aluminio por día, [56] con una pureza del 98%. [57] Originalmente, la producción comenzó con la síntesis de alúmina pura, que se obtenía de la calcinación de alumbre de amonio. En 1858, Deville conoció la bauxita y pronto desarrolló lo que se conocería como el proceso Deville , empleando el mineral como fuente para la producción de alúmina. [58] En 1860, Deville vendió sus intereses en aluminio a Henri Merle , uno de los fundadores de la Compagnie d'Alais et de la Camargue; esta empresa dominó el mercado del aluminio en Francia décadas después. [59]
Algunos químicos, incluido Deville, intentaron utilizar la criolita como mineral de origen, pero con poco éxito. [61] El ingeniero británico William Gerhard instaló una planta con criolita como materia prima principal en Battersea, Londres, en 1856, pero las dificultades técnicas y financieras obligaron al cierre de la planta en tres años. [57] El maestro siderúrgico británico Isaac Lowthian Bell produjo aluminio de 1860 a 1874. Durante la inauguración de su fábrica, saludó a la multitud con un sombrero de copa de aluminio único y costoso . [62] No se pueden recuperar estadísticas sobre esta producción, pero "no puede ser muy alta". [63] La producción de Deville aumentó a 1 tonelada métrica por año en 1860; 1,7 toneladas métricas en 1867; y 1,8 toneladas métricas en 1872. [63] En ese momento, la demanda de aluminio era baja: por ejemplo, las ventas de aluminio de Deville por sus agentes británicos equivalieron a 15 kilogramos en 1872. [57] El aluminio en ese momento a menudo se comparaba con la plata; al igual que la plata, se encontró que era adecuado para hacer joyas y objetos de arte . [55] El precio del aluminio disminuyó constantemente a 240 F en 1859; 200 F en 1862; 120 F en 1867. [64]
En la década de 1880 comenzaron a aparecer otros sitios de producción. El ingeniero británico James Fern Webster lanzó la producción industrial de aluminio por reducción con sodio en 1882; su aluminio era mucho más puro que el de Deville (contenía 0,8% de impurezas mientras que el de Deville contenía típicamente 2%). [65] La producción mundial de aluminio en 1884 equivalía a 3,6 toneladas métricas. [66] En 1884, el arquitecto estadounidense William Frishmuth combinó la producción de sodio, alúmina y aluminio en un solo proceso tecnológico; esto contrastaba con la necesidad anterior de recolectar sodio, que se quema en agua y, a veces, aire; [67] su costo de producción de aluminio era de aproximadamente $ 16 por libra (comparado con el costo de la plata de $ 19 por libra, o el precio francés, un equivalente de $ 12 por libra). [68] En 1885, Aluminium- und Magnesiumfabrik comenzó la producción en Hemelingen . [69] Sus cifras de producción excedieron ampliamente las de la fábrica en Salindres pero la fábrica detuvo su producción en 1888. [70] En 1886, el ingeniero estadounidense Hamilton Castner ideó un método de producción más barata de sodio, que redujo el costo de producción de aluminio a $ 8 por libra, pero no tenía suficiente capital para construir una gran fábrica como la de Deville. [71] En 1887, construyó una fábrica en Oldbury ; Webster construyó una planta cerca y compró el sodio de Castner para usarlo en su propia producción de aluminio. [65] En 1889, el metalúrgico alemán Curt Netto lanzó un método de reducción de criolita con sodio que produjo aluminio que contenía entre 0,5 y 1,0% de impurezas. [72]
Voy por ese metal.
—Supuestamente , el estudiante estadounidense Charles Martin Hall en 1880, después de escuchar de su profesor de química que una producción industrial de aluminio sería un gran bien para la humanidad y una fuente de riqueza para el descubridor [66]
El aluminio fue producido por primera vez de forma independiente mediante electrólisis en 1854 por el químico alemán Robert Wilhelm Bunsen y Deville. Sus métodos no se convirtieron en la base de la producción industrial de aluminio porque los suministros eléctricos eran ineficientes en ese momento. Esto cambió solo con la invención de la dinamo por el ingeniero belga Zénobe-Théophile Gramme en 1870, que hizo posible la creación de grandes cantidades de electricidad. La invención de la corriente trifásica por el ingeniero ruso Mikhail Dolivo-Dobrovolsky en 1889 hizo posible la transmisión de esta electricidad a grandes distancias. [74] Poco después de su descubrimiento, Bunsen pasó a otras áreas de interés mientras que el trabajo de Deville fue notado por Napoleón III; esta fue la razón por la que se había iniciado la investigación de Deville financiada por Napoleón sobre la producción de aluminio. Deville rápidamente se dio cuenta de que la producción electrolítica era poco práctica en ese momento y pasó a los métodos químicos, presentando resultados más tarde ese año. [66] [75]
La producción electrolítica en masa siguió siendo difícil porque los baños electrolíticos no podían soportar el contacto prolongado con sales fundidas, sucumbiendo a la corrosión. El primer intento de superar esto para la producción de aluminio fue realizado por el ingeniero estadounidense Charles Bradley en 1883. Bradley calentó las sales de aluminio internamente: la temperatura más alta estaba dentro del baño y la más baja en sus paredes, donde las sales se solidificarían y protegerían el baño. Bradley luego vendió su reclamo de patente a los hermanos Alfred y Eugene Cowles, quienes lo usaron en una fundición en Lockport y más tarde en Stoke-upon-Trent, pero el método fue modificado para producir aleaciones en lugar de aluminio puro. [76] Bradley solicitó una patente en 1883; debido a sus amplias redacciones, fue rechazada por estar compuesta de técnica anterior . Después de una pausa necesaria de dos años, volvió a presentar la solicitud. Este proceso duró seis años, ya que la oficina de patentes cuestionó si las ideas de Bradley eran originales. [77] Cuando Bradley obtuvo una patente, la producción de aluminio electrolítico ya había estado en marcha durante varios años. [78]
El primer método de producción a gran escala fue desarrollado independientemente por el ingeniero francés Paul Héroult y el ingeniero estadounidense Charles Martin Hall en 1886; ahora se conoce como el proceso Hall-Héroult . La electrólisis de alúmina pura es poco práctica, dado su altísimo punto de fusión; tanto Héroult como Hall se dieron cuenta de que podría reducirse en gran medida con la presencia de criolita fundida. [g] Héroult obtuvo una patente en Francia en abril [80] y posteriormente en varios otros países europeos; [81] también solicitó una patente en EE. UU. en mayo. [80] Después de obtener una patente, Héroult no pudo encontrar interés en su invento. Cuando pidió consejo a profesionales, le dijeron que no había demanda de aluminio, pero sí de bronce de aluminio. La fábrica de Salindres no deseaba mejorar su proceso. En 1888, Héroult y sus compañeros fundaron Aluminium Industrie Aktiengesellschaft y comenzaron la producción industrial de bronce de aluminio en Neuhausen am Rheinfall . En París se fundó la Société électrométallurgique française, que convenció a Héroult para que volviera a Francia, compró sus patentes y lo nombró director de una fundición en Isère , que al principio producía bronce de aluminio a gran escala y aluminio puro en pocos meses. [82] [83]
Al mismo tiempo, Hall producía aluminio mediante el mismo proceso en su casa de Oberlin . [85] Solicitó una patente en julio y la oficina de patentes notificó a Hall de una "interferencia" con la solicitud de Héroult. Los hermanos Cowles le ofrecieron apoyo legal. Para entonces, Hall no había logrado desarrollar un proceso comercial para sus primeros inversores y se dedicó a experimentar en la fundición de Cowles en Lockport. Experimentó durante un año sin mucho éxito, pero ganó la atención de los inversores. [h] Hall cofundó la Pittsburgh Reduction Company en 1888 e inició la producción de aluminio. [87] La patente de Hall fue concedida en 1889. [73] [i] En 1889, la producción de Hall comenzó a utilizar el principio de calentamiento interno. [j] En septiembre de 1889, la producción de Hall aumentó a 385 libras (175 kilogramos) a un coste de 0,65 dólares la libra. [90] En 1890, la compañía de Hall todavía carecía de capital y no pagaba dividendos ; Hall tuvo que vender algunas de sus acciones para atraer inversiones. [91] Durante ese año, se construyó una nueva fábrica en Patricroft . [92] La fundición de Lockport no pudo soportar la competencia y cerró en 1892. [93]
El proceso Hall-Héroult convierte la alúmina en el metal. El químico austríaco Carl Josef Bayer descubrió una forma de purificar la bauxita para producir alúmina en 1888 en una fábrica textil de San Petersburgo y recibió una patente ese mismo año; [94] esto ahora se conoce como el proceso Bayer . Bayer sinterizó la bauxita con álcali y la lixivió con agua; después de agitar la solución e introducirle un agente de siembra , encontró un precipitado de hidróxido de aluminio puro, que se descompuso en alúmina al calentarla. En 1892, mientras trabajaba en una planta química en Yelabuga , descubrió el contenido de aluminio de la bauxita disuelto en el residuo alcalino del aislamiento de sólidos de alúmina; esto fue crucial para el empleo industrial de este método. Recibió una patente ese mismo año. [94] [95]
La cantidad total de aluminio no aleado producido mediante el método químico de Deville entre 1856 y 1889 fue de 200 toneladas métricas. [47] La producción en 1890 fue de 175 toneladas métricas. Aumentó a 715 toneladas métricas en 1893 y a 4.034 toneladas métricas en 1898. [70] El precio cayó a 2 dólares por libra en 1889 y a 0,5 dólares por libra en 1894. [96]
A finales de 1889, se había logrado una pureza alta y constante del aluminio producido mediante electrólisis. [97] En 1890, la fábrica de Webster quedó obsoleta después de que se abriera una fábrica de electrólisis en Inglaterra. [67] La principal ventaja de Netto, la alta pureza del aluminio resultante, fue superada por el aluminio electrolítico y su empresa cerró al año siguiente. [97] La Compagnie d'Alais et de la Camargue también decidió cambiar a la producción electrolítica, y su primera planta que utilizó este método se inauguró en 1895. [73]
La producción moderna de aluminio se basa en los procesos Bayer y Hall-Héroult. En 1920, un equipo dirigido por el químico sueco Carl Wilhelm Söderberg los mejoró aún más. Anteriormente, los electrodos de ánodo se fabricaban a partir de bloques de carbón precocido, que se corrompían rápidamente y requerían ser reemplazados; el equipo introdujo electrodos continuos hechos de una pasta de coque y alquitrán en una cámara de reducción. Este avance aumentó enormemente la producción mundial de aluminio. [98]
Danos aluminio en la cantidad adecuada y podremos luchar otros cuatro años.
— El líder soviético Joseph Stalin a Harry Hopkins , representante personal del presidente estadounidense Franklin D. Roosevelt , en agosto de 1941 [99]
.svg/1280px-Aluminium_-_historical_price_per_ton_(nominal,_real).svg.png)
Los precios del aluminio bajaron y, a principios de la década de 1890, el metal se había vuelto ampliamente utilizado en joyería, marcos de anteojos, instrumentos ópticos y muchos artículos de uso diario. Los utensilios de cocina de aluminio comenzaron a producirse a fines del siglo XIX y gradualmente suplantaron a los utensilios de cocina de cobre y hierro fundido en las primeras décadas del siglo XX. El papel de aluminio se popularizó en esa época. El aluminio es blando y ligero, pero pronto se descubrió que alearlo con otros metales podría aumentar su dureza al tiempo que se preserva su baja densidad. Las aleaciones de aluminio encontraron muchos usos a fines del siglo XIX y principios del XX. Por ejemplo, el bronce de aluminio se aplica para hacer bandas, láminas y alambres flexibles, y se emplea ampliamente en las industrias de construcción naval y aviación. [100] La aviación utilizó una nueva aleación de aluminio, el duraluminio , inventado en 1903. [101] El reciclaje de aluminio comenzó a principios de la década de 1900 y se ha utilizado ampliamente desde entonces [102] ya que el aluminio no se deteriora con el reciclaje y, por lo tanto, se puede reciclar repetidamente. [103] En este punto, solo se reciclaba el metal que no había sido utilizado por los consumidores finales. [104] Durante la Primera Guerra Mundial , los principales gobiernos exigieron grandes envíos de aluminio para fuselajes ligeros y resistentes. A menudo subvencionaban fábricas y los sistemas de suministro eléctrico necesarios. [105] [106] La producción total de aluminio alcanzó su punto máximo durante la guerra: la producción mundial de aluminio en 1900 fue de 6.800 toneladas métricas; en 1916, la producción anual superó las 100.000 toneladas métricas. [104] La guerra creó una mayor demanda de aluminio, que la creciente producción primaria no pudo satisfacer por completo, y el reciclaje también creció intensamente. [102] El pico de producción fue seguido por un descenso, luego un rápido crecimiento. [104]
.jpg/1280px-Wright_First_Flight_1903Dec17_(full_restore_115).jpg)
Durante la primera mitad del siglo XX, el precio real del aluminio cayó continuamente de 14.000 dólares por tonelada métrica en 1900 a 2.340 dólares en 1948 (en dólares estadounidenses de 1998). Hubo algunas excepciones, como el brusco aumento de precios durante la Primera Guerra Mundial. [104] El aluminio era abundante y en 1919 Alemania comenzó a reemplazar sus monedas de plata por monedas de aluminio; cada vez más denominaciones se cambiaron a monedas de aluminio a medida que avanzaba la hiperinflación en el país. [108] A mediados del siglo XX, el aluminio se había convertido en parte de la vida cotidiana, convirtiéndose en un componente esencial de los artículos para el hogar. [109] Los vagones de carga de aluminio aparecieron por primera vez en 1931. Su menor masa les permitía transportar más carga. [106] Durante la década de 1930, el aluminio surgió como un material de ingeniería civil utilizado tanto en la construcción básica como en los interiores de los edificios. [110] Su uso en la ingeniería militar, tanto para aviones como para motores de tanques, avanzó. [111]
El aluminio obtenido a partir del reciclaje se consideraba inferior al aluminio primario debido a un control químico más deficiente, así como a una eliminación deficiente de escorias y desechos . El reciclaje aumentó en general, pero dependió en gran medida de la producción primaria: por ejemplo, cuando los precios de la energía eléctrica disminuyeron en los Estados Unidos a fines de la década de 1930, se pudo producir más aluminio primario utilizando el proceso Hall-Héroult, que consume mucha energía. Esto hizo que el reciclaje fuera menos necesario y, por lo tanto, las tasas de reciclaje de aluminio disminuyeron. [102] En 1940, había comenzado el reciclaje masivo de aluminio posconsumo. [104]
Durante la Segunda Guerra Mundial , la producción alcanzó un nuevo pico, superando el millón de toneladas métricas por primera vez en 1941. [104] El aluminio se utilizó mucho en la producción de aeronaves y fue un material estratégico de extrema importancia; tanto es así que cuando Alcoa (sucesora de la Pittsburgh Reduction Company de Hall y el monopolista de la producción de aluminio en los Estados Unidos en ese momento) no amplió su producción, el Secretario del Interior de los Estados Unidos proclamó en 1941: "Si Estados Unidos pierde la guerra, puede agradecer a la Corporación de Aluminio de América". [113] En 1939, Alemania era el principal productor mundial de aluminio; por lo tanto, los alemanes vieron al aluminio como su ventaja en la guerra. Las monedas de aluminio continuaron utilizándose, pero si bien simbolizaron un declive en su introducción, en 1939, habían llegado a representar poder. [114] (En 1941, comenzaron a retirarse de la circulación para guardar el metal para necesidades militares.) [115] Después de que el Reino Unido fuera atacado en 1940, comenzó un ambicioso programa de reciclaje de aluminio; el recién nombrado Ministro de Producción Aeronáutica hizo un llamamiento al público para que donara todo el aluminio doméstico para la construcción de aviones. [112] [k] La Unión Soviética recibió 328.100 toneladas métricas de aluminio de sus co-combatientes entre 1941 y 1945; [120] este aluminio se utilizó en motores de aviones y tanques. [121] Sin estos envíos, la producción de la industria aeronáutica soviética se habría reducido a más de la mitad. [122]
Después del pico de la guerra, la producción mundial cayó durante tres años de finales de la guerra y posguerra, pero luego recuperó su rápido crecimiento. [104] En 1954, la producción mundial equivalió a 2.810.000 toneladas métricas; [104] esta producción superó a la del cobre , [l] históricamente segundo en producción solo después del hierro, [124] [125] convirtiéndolo en el metal no ferroso más producido .
Nada detiene el tiempo. Una época sucede a otra y a veces ni siquiera nos damos cuenta. La Edad de Piedra... La Edad de Bronce... La Edad de Hierro... [...] Sin embargo, se puede afirmar que estamos en el umbral de la Edad del Aluminio.
— La empresa rusa productora de aluminio RUSAL en su libro Aluminio: el decimotercer elemento en 2007 [126]
El primer satélite artificial de la Tierra , lanzado en 1957, estaba formado por dos hemisferios de aluminio unidos. Todas las naves espaciales posteriores han utilizado aluminio en cierta medida. [98] La lata de aluminio se fabricó por primera vez en 1956 y se utilizó como recipiente para bebidas en 1958. [127] En la década de 1960, el aluminio se empleó para la producción de alambres y cables . [128] Desde la década de 1970, los trenes de alta velocidad han utilizado habitualmente aluminio por su alta relación resistencia-peso. Por la misma razón, el contenido de aluminio de los automóviles está aumentando. [106]
En 1955, el mercado mundial [m] había sido dominado por las seis grandes empresas: Alcoa, Alcan (originada como parte de Alcoa), Reynolds , Kaiser , Pechiney (fusión de la Compagnie d'Alais et de la Camargue que compró la fundición de Deville y la Société électrométallurgique française que contrató a Héroult) y Alusuisse (sucesora de la Aluminium Industrie Aktien Gesellschaft de Héroult); su participación combinada en el mercado equivalía al 86%. [129] A partir de 1945, el consumo de aluminio creció casi un 10% cada año durante casi tres décadas, ganando terreno en aplicaciones de construcción, cables eléctricos, láminas básicas y la industria aeronáutica. A principios de la década de 1970, un impulso adicional provino del desarrollo de latas de bebidas de aluminio. [130] El precio real disminuyó hasta principios de la década de 1970; [131] En 1973, el precio real era de 2.130 dólares por tonelada métrica (en dólares estadounidenses de 1998). [104] Los principales impulsores de la caída del precio fueron la disminución de los costos de extracción y procesamiento, el progreso tecnológico y el aumento de la producción de aluminio, [131] que superó por primera vez los 10.000.000 de toneladas métricas en 1971. [104]
_-_%D0%9E%D0%BF%D0%B0%D0%BB%D1%83%D0%B1%D0%BE%D1%87%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D1%81%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%BC%D0%B0_%D0%B4%D0%BB%D1%8F_%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BD%D1%86%D0%B8%D0%B8_%D0%BC%D0%B5%D1%82%D1%80%D0%BE_%D0%92%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%BA%D0%BE%D0%BB%D0%B0%D0%BC%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F.jpg/1280px-thumbnail.jpg)
A finales de los años 1960, los gobiernos se dieron cuenta de los residuos de la producción industrial; aplicaron una serie de regulaciones que favorecían el reciclaje y la eliminación de residuos. Los ánodos Söderberg, que ahorran capital y mano de obra para hornear los ánodos, pero son más dañinos para el medio ambiente (debido a una mayor dificultad para recoger y eliminar los humos de cocción), [132] cayeron en desuso, y la producción comenzó a cambiar de nuevo a los ánodos precocidos. [133] La industria del aluminio comenzó a promover el reciclaje de latas de aluminio en un intento de evitar restricciones sobre ellas. [102] Esto provocó el reciclaje de aluminio utilizado anteriormente por los consumidores finales: por ejemplo, en los Estados Unidos, los niveles de reciclaje de dicho aluminio aumentaron 3,5 veces de 1970 a 1980 y 7,5 veces a 1990. [104] Los costos de producción para el aluminio primario crecieron en los años 1970 y 1980, y esto también contribuyó al aumento del reciclaje de aluminio. [102] Un control más estricto de la composición y una tecnología de refinación mejorada disminuyeron la diferencia de calidad entre el aluminio primario y el secundario. [102]
En la década de 1970, la creciente demanda de aluminio lo convirtió en un producto de intercambio; entró en la Bolsa de Metales de Londres , la bolsa de metales industriales más antigua del mundo, en 1978. [98] Desde entonces, el aluminio se ha comercializado en dólares estadounidenses y su precio fluctuó junto con el tipo de cambio de la moneda. [134] La necesidad de explotar depósitos de menor calidad y menor calidad y el rápido aumento de los costos de los insumos de energía, pero también de la bauxita, así como los cambios en los tipos de cambio y la regulación de los gases de efecto invernadero , aumentaron el costo neto del aluminio; [131] el precio real aumentó en la década de 1970. [135]
El aumento del precio real y los cambios en los aranceles e impuestos iniciaron la redistribución de las participaciones de los productores mundiales: Estados Unidos, la Unión Soviética y Japón representaban casi el 60% de la producción primaria mundial en 1972 (y su participación combinada en el consumo de aluminio primario también era cercana al 60%); [136] pero su participación combinada solo superó ligeramente el 10% en 2012. [137] El cambio de producción comenzó en la década de 1970, cuando la producción se trasladó de Estados Unidos, Japón y Europa occidental a Australia, Canadá, Oriente Medio, Rusia y China, donde era más barata debido a los precios más bajos de la electricidad y la regulación estatal favorable, como los bajos impuestos o subsidios. [138] Los costos de producción en las décadas de 1980 y 1990 disminuyeron debido a los avances en la tecnología, los precios más bajos de la energía y la alúmina y los altos tipos de cambio del dólar estadounidense. [139]
En la década de 2000, la participación combinada de los países BRIC (Brasil, Rusia, India y China) creció del 32,6% al 56,5% en la producción primaria y del 21,4% al 47,8% en el consumo primario. [140] China ha acumulado una participación especialmente grande en la producción mundial, gracias a una abundancia de recursos, energía barata y estímulos gubernamentales; [141] también aumentó su participación en el consumo del 2% en 1972 al 40% en 2010. [142] El único otro país con un porcentaje de dos dígitos fue Estados Unidos con un 11%; ningún otro país superó el 5%. [143] En Estados Unidos, Europa occidental y Japón, la mayor parte del aluminio se consumió en transporte, ingeniería, construcción y embalaje. [143]
A mediados de la década de 2000, el aumento de los precios de la energía, la alúmina y el carbono (utilizado en los ánodos) provocó un aumento de los costos de producción. Esto se vio amplificado por un cambio en los tipos de cambio: no solo un debilitamiento del dólar estadounidense, sino también un fortalecimiento del yuan chino . Este último factor adquirió importancia porque la mayor parte del aluminio chino era relativamente barato. [144]
La producción mundial siguió creciendo: en 2018 alcanzó un récord de 63.600.000 toneladas métricas antes de caer ligeramente en 2019. [104] El aluminio se produce en mayores cantidades que todos los demás metales no ferrosos combinados. [145] Su precio real (en dólares estadounidenses de 1998) en 2019 fue de 1.400 dólares por tonelada métrica (2.190 dólares por tonelada en dólares actuales). [104]
