Minerando e refinando o alumínio

O alumínio não é encontrado na natureza como elemento puro. Ele apresenta reatividade química relativamente alta, o que significa que tende a se combinar a outros elementos e formar compostos. Mais de 270 minerais nas rochas e solos da Terra abrigam compostos de alumínio. Isso o torna o metal mais abundante e o terceiro elemento mais encontrado na crosta terrestre, ficando atrás do silício e do oxigênio. O quarto metal mais comum é o ferro, seguido por magnésio, titânio e manganês.

A fonte primária do alumínio é um minério chamado bauxita. Um minério é qualquer sólido de ocorrência natural do qual se possa obter metal ou mineral valioso. No caso, o material sólido é mistura de alumínio sólido hidratado e de óxido de ferro hidratado. "Hidratado" é uma referência às moléculas de água que se apegam quimicamente aos dois compostos. A fórmula química do óxido de alumínio é Al₂O₃ e a do óxido de ferro é Fe₂O₃.

Os depósitos de bauxita surgem como camadas lisas localizadas perto da superfície terrestre, e podem se estender por quilômetros. Os geólogos os localizam por meio de prospecção - extrair amostras de núcleo ou escavar locais que possam abrigar o minério. Ao analisar as amostras, os cientistas podem determinar a quantidade e a qualidade da bauxita.

© istockphoto.com / Joseph Luoman Vista aérea da extração de bauxita no meio da Amazônia

Depois que o minério de ferro é descoberto, minas abertas fornecem a bauxita que posteriormente se transformará em alumínio. Primeiro, escavadeiras limpam o terreno sobre um depósito. Depois, os operários afrouxam a terra usando explosivos, o que conduz o minério à superfície. Grandes pás mecânicas recolhem a terra rica em bauxita e a despejam em caminhões, que transportam o minério às instalações de processamento. A França abrigou o primeiro local de processamento de alumínio em larga escala. Nos Estados Unidos, o Arkansas (em inglês) vem sendo grande fornecedor de  bauxita desde antes da Segunda Guerra Mundial (em inglês). Mas hoje o material é minerado predominantemente na Austrália, África, América do Sul e Caribe.

O primeiro passo na produção comercial de alumínio é a separação do óxido de alumínio do óxido de ferro na bauxita. Isso é realizado por meio de uma técnica desenvolvida por Karl Joseph Bayer, um químico austríaco, em 1888. O processo Bayer envolve misturar bauxita com soda cáustica ou hidróxido de sódio e aquecer a mistura sob pressão. O hidróxido de sódio dissolve o óxido de alumínio e forma aluminato de sódio. O óxido de ferro se mantém em estado sólido e é separado por filtragem. Por fim, o hidróxido de alumínio introduzido no aluminato de sódio líquido causa a precipitação do óxido de alumínio, ou seja, faz com que ele saia da solução em forma sólida. Esses cristais são lavados e aquecidos para eliminar a água. O resultado é óxido de alumínio puro, um pó branco fino também conhecido como alumina.

A alumina é um material útil por direito próprio. Sua dureza a torna útil como abrasivo e como componente para ferramentas de corte. Também pode ser usada para purificar água e fazer cerâmicas e outros materiais de construção. Mas seu uso primário é como ponto de partida para a extração de alumínio puro. Na próxima página, veremos os passos requeridos para transformar alumina em alumínio.