Alumínio

O alumínio é um metal leve, branco e brilhante, que apresenta uma estrutura cristalina cúbica de face centrada, característica de todos os elementos metálicos, abundante na crosta terrestre. Representa 7,5% de sua composição. Não se encontra em estado livre; forma inúmeros compostos que, em geral, contém oxigênio. O principal minério de alumínio é a bauxita, cujo nome deriva da cidade de Baux, na França, onde foi usado pela primeira vez. Geológicamente é o produto da alteração do silicato de alumínio com perda da sílica seguida de hidratação. A composição das bauxitas varia de acordo com o estado de hidratação, sendo mais comum aquela em que a alumina ( Al2 O3) está ligada a duas moléculas de água.. O alumínio é encontrado ainda em combinação com o silício e outros elementos, formando feldspatos, argilas, micas e caulins, empregados na indústria de cerâmica.

Numa exposição internacional realizada em Paris, em 1855, foram exibidos quatro grandes blocos de alumínio, que não tinham outra função além da decorativa. Apesar de ser um dos metais mais abundantes da crosta terrestre, o alumínio só tinha sido descoberto 28 anos antes e várias décadas ainda passariam antes de serem desenvolvidos processos que permitissem sua obtenção industrial em um estado razoavelmente puro. 

Propriedades físicas e químicas

Na ordem decrescente, de acordo com o peso, dos elementos que constituem a crosta terrestre, o alumínio ocupa o terceiro lugar, representando cerca de oito por cento em peso do total. Esse metal faz parte da composição de grande número de rochas e pedras preciosas; entre as primeiras cabe mencionar, graças a seu interesse mineralógico ou metalúrgico, os feldspatos, as micas, a turmalina, a bauxita e a criolita. Entre as pedras preciosas, aquelas que apresentam um maior teor de alumínio são o coríndon, as safiras e os rubis.

O alumínio possui altos índices de condutividade térmica e elétrica, e não se altera em contato com o ar ou em presença de água, graças a uma fina capa de óxido que o protege de ataques do meio ambiente. Apresenta, entretanto, elevada reatividade quando em contato com outros elementos: em presença de oxigênio, sofre reação de combustão, liberando grande quantidade de calor e, ao combinar-se com halogênios (cloro, flúor, bromo e iodo) e enxofre, produz imediatamente os respectivos haletos e sulfetos de alumínio. 

A alumina pura cristalizada constitui o corindon, mineral de grande dureza (9 na escala de Mohs), que se apresenta colorido pela presença de outros compostos e tem enorme valor comercial, formando, conforme a cor: o rubi oriental, a safira verdadeira, a safira branca, a esmeralda, o topázio e a ametista.  As variedades opacas de coríndon, sob a forma de pequenos grãos compactados, são usadas, por causa de sua dureza, para polir ferramentas e jóias (esmeril).

Descoberta e aplicações

Desde épocas remotas, já se sabia existir no alúmen (sulfatos duplos de metais) e em outros minerais um metal de características específicas. Entretanto, somente em 1825, o dinamarquês Hans Christian Örsted isolou o alumínio, através da redução do cloreto de alumínio em uma amálgama de potássio. Posteriormente, outros químicos realizaram diversas experiências que permitiram um estudo mais preciso das propriedades desse metal. Destacam-se nesse sentido os trabalhos do alemão Friedrich Wöhler, que conseguiu obter pós e glóbulos de alumínio puro.

A moderna produção de alumínio teve início em 1886, com o processo desenvolvido, quase simultaneamente, pelo americano Charles Martin Hall e pelo francês Paul-Louis-Toussaint Héroult. Esse procedimento, favorecido pela difusão do uso da energia elétrica, consistia em submeter massas de alumina (óxido de alumínio) purificada, dissolvidas em criolita fundida, ao processo de eletrólise (decomposição de substâncias em solução pela passagem de corrente elétrica).

É nos países com elevado grau de industrialização que se concentra a maior parte das variadas aplicações do alumínio. A maior parte da produção mundial destina-se às indústrias aeronáutica e automobilística.

Outra importante área de aplicação do alumínio é a fabricação de arame, tanto usando o metal puro ou ligas. Com o alumínio são fabricados os cabos de transmissão de eletricidade, através de processos de trefilação. Por medida de segurança, esses fios são freqüentemente recobertos por uma capa isolante flexível, geralmente de borracha.

As ligas de alumínio apresentam propriedades importantes, principalmente no que diz respeito a sua facilidade de manipulação e deformação plástica. Como conseqüência, são amplamente empregadas na fabricação de parafusos, peneiras, pinos, dobradiças etc. Essas características delimitam outro dos grandes campos de aplicação do alumínio e suas ligas, o dos materiais de construção. Assim, é comum a utilização desse metal no revestimento de fachadas e na fabricação de janelas, portas, andaimes, móveis e utensílios de cozinha. O alumínio é, também, bastante empregado na produção de recipientes e embalagens dos mais diversos tipos.

Industrialização do alumínio

A adaptação das peças de alumínio à forma e à textura adequadas para cada uma de suas muitas aplicações obriga à utilização de uma série de operações industriais.

O principal processo de tratamento do alumínio é a laminação, cujo fundamento é a redução ou modificação da espessura de uma peça metálica através de sua compressão em equipamentos especiais denominados laminadores. Outro processo habitual utilizado para a conformação do alumínio é a extrusão, através da qual o metal, em estado semi-sólido, passa através de um molde vasado, de forma e dimensões semelhantes à da peça que se deseja obter.

Ligas de alumínio

As ligas de alumínio são bastante utilizadas em diversas aplicações industriais, graças a sua elevada resistência e solidez. O cobre, o magnésio e o silício são alguns dos elementos que mais se prestam a formar liga com o alumínio. Esse tipo de combinação, de que existem inúmeras variedades, é a chamada liga leve. Entre as de maior interesse industrial, cabe mencionar o duralumínio (de Düren), formado por 93,2 a 95,5% de alumínio, 3,5 a 5,5% de cobre, 0,5% de manganês, 0,5 a 0,8% de magnésio e, em alguns tipos, silício; as ligas de alumínio e magnésio, empregadas na construção naval, graças a sua elevada resistência à corrosão e soldabilidade; e as ligas de alumínio e silício, que desempenham papel importante na indústria automobilística, devido a sua elevada resistência mecânica e peso reduzido, assim como na fabricação de componentes elétricos.

Para se obter essas ligas é necessário utilizar um alumínio de alta pureza, requisito que tem levado ao desenvolvimento de diversos processos de obtenção desse metal, todos baseados na redução da alumina extraída da bauxita, o mais abundante minério de alumínio.

Economia e produção

Para se descrever a distribuição geográfica dos produtos relacionados à indústria do alumínio é necessário distinguir claramente entre a produção de bauxita e a do próprio metal, em primeira ou segunda fusão, de acordo com o grau de pureza.

A produção de alumínio purificado está estreitamente vinculada ao nível econômico das regiões beneficiadoras de bauxita. Muito importantes como fatores infra-estruturais são os recursos hidráulicos e energéticos da região e a capacidade de recuperação dos resíduos produzidos no processo de obtenção desse metal. Em fins do século XX, os principais produtores do alumínio refinado eram os Estados Unidos, seguidos, por Canadá, Austrália, Brasil e Alemanha.

No Brasil, começaram em 1938 as pesquisas para produção de alumina, e em 1945 entrou em operação uma fábrica da Eletro-Química Brasileira. Paralisada dois anos depois, a fábrica reiniciou suas atividades em 1951, adquirida pelo grupo canadense da Alcan, passando a chamar-se Alumínio Minas Gerais. Em 1955 surgiu uma segunda empresa, a CBA, do grupo Ermírio de Morais. Nos 15 anos seguintes, as duas empresas supriram menos de cinqüenta por cento da demanda interna. Em 1970 surgiu a Companhia Mineira de Alumínio, controlada pelo grupo americano Alcoa.

Além das jazidas de bauxita já localizadas, principalmente em Poços de Caldas MG, descobriram-se no Pará riquíssimas reservas: cerca de 400 milhões de toneladas no projeto Jari; cerca de 600 milhões junto ao rio Trombetas (Mineração Rio do Norte, controlada pela Companhia Vale do Rio Doce, com participação de empresas privadas nacionais e estrangeiras); e ainda uma importante jazida na serra de Carajás. 

O Brasil ocupa o terceiro lugar nas reservas mundiais de bauxita. Até a década de 1970, as maiores reservas conhecidas eram as de Minas Gerais (sobretudo em Poços de Caldas) e São Paulo (Lavrinhas), mas a descobertas de enormes jazidas no Pará veio a modificar inteiramente o quadro. Em meados dos anos 80 as reservas paraenses constituíam cerca de 94% do total nacional. Na mesma época esperava-se que o país logo estivesse produzindo cerca de 500.000t de alumínio, com um excedente exportável de 180.000t, além de obter auto-suficiência na produção de alumina.

Autoria: Robson José da Silva