Il rame, diecimila anni di utilizzi diversi

L’oro rosso dalla notte dei tempi.

Se si dovesse indicare un elemento che più di qualsiasi altro ha associato la propria storia a quella dell’umanità, con ogni probabilità la scelta ricadrebbe sul rame. La sua importanza è tale da aver dato il nome ad un intero periodo della storia umana: il termine “età del bronzo” fa riferimento, infatti, ai tempi in cui i nostri antenati utilizzavano diffusamente questa lega, composta da rame, appunto, insieme allo stagno, per la realizzazione di svariati oggetti e utensili. Si tratta del primo metallo usato dagli esseri umani: i reperti più antichi realizzati in rame risalgono addirittura a novemila anni fa. I romani lo chiamavano aramen, termine derivato a sua volta da “aes, aeris”, rame appunto. Solo successivamente Plinio lo ribattezzò cuprum, da “aes Cyprum”, rame (o bronzo, i nostri avi non facevano distinzioni tra i due materiali) di Cipro. Questa, infatti, era nell’antichità la fonte primaria di approvvigionamento dell’elemento, grazie alle sue miniere, e oggi conserviamo memoria di quell’epoca lontana nel simbolo chimico, Cu, che rimanda la sua origine proprio all’isola mediterranea. Ma la storia dell’utilizzo del rame è assai più antica.

Un materiale antico

I ritrovamenti archeologici effettuati in una grotta dell’attuale Kurdistan iracheno ci hanno restituito un pendente in rame nativo (ovvero estratto a colpi di martello dalla vena di rame puro nella roccia) risalente al 9500 a.C., e oggi è assodato che il metallo veniva estratto a partire da malachite e azzurrite già nel 5.000 a.C., mille anni prima che analoghe tecniche venissero utilizzate per l’estrazione dell’oro. Sappiamo per certo, che sumeri ed egizi ne facevano ampio uso. Questi ultimi in particolare utilizzavano seghe di rame per tagliare enormi blocchi di granito ed erano in grado di effettuare fori nella pietra grazie proprio a trapani o cilindri di rame. Ancor più sorprendente è quanto ritrovato all’interno della piramide di Sahura ad Abusir, in Egitto: un sistema di tubi di scarico realizzato in lega di rame risalente al 2750 a.C. Quasi cinquemila anni più tardi, ovvero ai giorni nostri, il rame trova impiego nei settori più disparati, rendendolo uno dei materiali più importanti e preziosi per numerose applicazioni.

Caratteristiche uniche

L’incredibile successo del rame è dovuto alle sue straordinarie proprietà. Unico tra i metalli insieme all’oro a essere colorato, viene chiamato anche “oro rosso”. È estremamente malleabile e duttile, caratteristica che lo rende molto facile da lavorare. Ha un’alta capacità di conduzione termica ed elettrica, seconda solo all’argento e, soprattutto, è estremamente resistente agli attacchi corrosivi. In questi casi, infatti, sulla sua superficie si forma una patina protettiva in conseguenza della quale il suo colore dapprima vira verso il marrone intenso e successivamente diviene blu e verde.

Dalle monete al 5G

Sono note oltre quattrocento le leghe che il rame forma con altri metalli, di cui le più celebri sono il già ricordato bronzo e l’ottone, lega del rame con lo zinco. Gli impieghi del rame sono molteplici e con ogni probabilità si tratta del metallo col quale siamo più a contatto nel quotidiano. Lo si trova infatti nelle monete, nei fili e nei cavi elettrici. Viene ampiamente utilizzato per realizzare tubature sia per il trasporto di liquidi (compresa l’acqua potabile) che di gas. Trova utilizzo anche per la realizzazione di elettromagneti, relle valvole, dispositivi radio, radar, in numerosissimi dispositivi elettronici e in tutti gli elettrodomestici. In edilizia, oltre a essere utilizzato in lastre e in nastri, viene usato per la costruzione di tetti, grondaie, pluviali; è inoltre una risorsa per l’industria ceramica e, come sale, trova applicazione nella colorazione del vetro. Meno noto, ma non per questo meno importante, l’uso che viene fatto del rame nell’industria navale. Per la cosiddetta “opera viva”, ovvero la parte immersa delle imbarcazioni, viene utilizzato per impedire che vi aderiscano organismi marini. Con l’avvento delle navi in ferro e in acciaio, vennero sviluppate vernici apposite a base di rame con funzione biocida. Una caratteristica questa che fa del rame una sostanza unica nel suo genere. Non a caso le proprietà antimicrobiche del rame sono state registrate dall’agenzia americana per la protezione dell’ambiente, che ha individuato in questo metallo l’unico materiale solido dotato di tali caratteristiche. Ciò ha portato a un crescente utilizzo del rame anche in ambito ospedaliero, con l’intento di contrastare la diffusione delle infezioni. Di tali proprietà erano già edotti gli antichi, al punto che sin dai tempi degli egizi il rame veniva utilizzato in medicina, per sterilizzare le ferite e la stessa acqua potabile. In tempi più recenti, fu l’epidemia di colera del 1832 a segnare una svolta: i medici, infatti, si resero conto che chi lavorava il rame era sostanzialmente immune all’infezione. L’avvento degli antibiotici portò ad un declino dell’uso del rame per questi scopi, ma con la proliferazione di ceppi antibiotico-resistenti, il rame sta conoscendo nuova gloria. Studi dedicati hanno dimostrato che il rame e le sue leghe sono in grado di sopprimere tutti i batteri, virus e lieviti che si depositano sulla superficie. Ma forse uno dei settori in cui è più massiccio l’utilizzo del rame è quello dei veicoli, in particolare quelli elettrici. Esso, infatti, non solo viene utilizzato per i cablaggi, ma è componente essenziale sia di un’automobile tradizionale che di un mezzo elettrico. Basti pensare che un’auto in media è percorsa da circa un chilometro e mezzo di cavi in rame, per un peso totale pari a un chilogrammo. Nel caso di un veicolo elettrico, le quantità sono enormemente maggiori, arrivando a circa 85 Kg. Secondo le stime, qualora il settore dovesse raggiungere il 30% del parco auto mondiale, si renderebbero necessarie 42,5 milioni di tonnellate del prezioso metallo. Se a questo si assomma che il rame è un componente essenziale della rete 5G (ogni stazione abbisogna di 15 Kg), che il fabbisogno stimato per la sola rete 5G cinese è di oltre 70.000 tonnellate, e che i progetti green annunciati per gli Stati Uniti richiederanno ingenti quantità di metalli, compreso appunto il rame, ci si rende facilmente conto di quanto l’approvvigionamento rappresenti un collo di bottiglia per molte tecnologie prossime venture.

Il problema dell’estrazione

Stime attendibili quale quelle della CRU, la Commodities Research Unit, prevedono che la produzione globale di rame precipiterà dai 20 milioni di tonnellate di oggi a circa 12, a causa principalmente dell’esaurimento delle miniere attuali e dalla scarsità di nuove miniere disponibili. Nel 1990 erano stati scoperti ben 224 depositi sfruttabili, scesi a 15 nel periodo 2010–2015 e a uno solo (!) dal 2015 al 2020. Non solo: la maggior parte dei nuovi siti sono caratterizzati da un basso tenore, al limite dell’economicità dello sfruttamento. A ciò si uniscono gli elevati costi ambientali legati all’estrazione del rame: il consumo di acqua e di energia costituiscono una grande criticità, cui va aggiunto l’impatto diretto sugli ecosistemi. La miniera di rame di El Mirador, in fase di avvio da parte del consorzio cinese Tongguan, porterà alla distruzione di più di 10.000 ettari di foresta tropicale. Per fortuna, una caratteristica saliente del rame è data dalla sua totale riciclabilità: oggi circa un terzo dei prodotti in rame derivano da materia prima riciclata (la cosiddetta produzione secondaria). Una volta di più, lo sviluppo tecnologico è destinato a essere legato a doppia mandata ad un approccio e una gestione sostenibili delle risorse. La vera sfida del prossimo futuro per ogni comparto produttivo del pianeta.

di Stefano Colletta e Antonio Portanova