Fundição de alumínio

Transformar alumina - óxido de alumínio - em alumínio representou um marco importante da revolução industrial. Até que as modernas técnicas de fundição evoluíssem, apenas quantidades pequenas de alumínio podiam ser obtidas. A maioria dos processos iniciais dependia de deslocar o alumínio por meio de metais mais reativos, mas isso torna a produção dispendiosa e complicada. Tudo mudou em 1886 - o ano em que dois químicos que aspiravam se tornar industriais desenvolveram um processo de fusão que tinha por base a eletrólise. 

© istockphoto.com / Roman Sigaev Sem a fundição do alumínio seria impossível degustar uma lata de cerveja bem gelada

Eletrólise significa literalmente "dividir por eletricidade", e pode ser usada para decompor um produto químico em seus elementos componentes. O esquema tradicional requer que dois eletrodos metálicos sejam submersos em líquido ou amostra derretida de um material que contenha íons positivos e negativos. Quando os eletrodos são conectados a uma bateria, um eletrodo se torna um terminal positivo ou anodo. O outro se torna um terminal negativo ou catodo. Devido a carga elétrica dos eletrodos, eles podem atrair ou repelir partículas dotadas de carga dissolvidas em solução. O anodo positivo atrai os íons com carga negativa; e o catodo negativo atrai os íons dotados de carga positiva.

Sir Humphry Davy, o químico britânico a quem é atribuído o nome do alumínio, tentou sem sucesso produzir o metal por eletrólise no começo do século 19. O professor e químico amador francês Henri Saint-Claire Deville também tentou e saiu derrotado. Mas em fevereiro de 1886, depois de diversos anos de experiências, o norte-americano Charles Martin Hall desenvolveu a fórmula correta: fazer com que uma corrente direta atravessasse uma solução de alumina dissolvida em criolita derretida ou fluoreto de alumínio e sódio (Na₃AlF₆). Até 1987, a criolita era minerada em depósitos localizados na costa oeste da Groenlândia (em inglês). Hoje, os químicos sintetizam o composto com base em fluoreto mineral, muito mais comum. 

As etapas na fundição de alumínio são descritas abaixo:

1. A alumina é dissolvida em criolita derretida a mil graus Celsius. A temperatura pode parecer extraordinariamente alta até que você se recorde de que o ponto de derretimento da alumina pura é de
   2.054 ºC. Acrescentar criolita permite que a eletrólise ocorra a temperatura muito menor.
   
2. O eletrólito é colocado em uma vasilha de ferro revestida de grafite. A vasilha serve como catodo.
   
3. Anodos de carbono são inseridos no eletrólito.
   
4. Uma corrente elétrica passa pelo material derretido.
5. No catodo, a eletrólise reduz os íons de alumínio a alumínio em forma metálica. A reação geral é:

2AlO₃ + 3C -> 4Al + 3CO₂

6. O alumínio metálico derretido cai ao fundo da vasilha e é drenado periodicamente por um ralo.
   

O processo de fundição de alumínio desenvolvido por Hall resultava em largas quantidades de alumínio puro. O metal subitamente deixou de ser raro. A ideia de produzir alumínio por redução eletrolítica não era nova. Um francês chamado Paul L.T. Heroult teve a mesma ideia meses depois. Mas, em 1889, foi Hall que recebeu a patente pelo processo, um ano depois que fundou a Pittsburgh Reduction Company, que mais tarde se transformaria na Aluminum Company of America - ou Alcoa. Em 1891, a produção de alumínio já superava as 272 toneladas anuais [fonte: Alcoa (em inglês)].

Na próxima página, veremos o que acontece com o alumínio ao emergir das células eletrolíticas.