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La meravigliosa trasformazione dell'acciaio: come nasce l'acciaio nell'antichità?
L'acciaio, materiale indispensabile nella società moderna, è stato scoperto e forgiato dall'uomo migliaia di anni fa. Tuttavia, l'antico processo di produzione dell'acciaio richiedeva tecnologie e concetti completamente diversi rispetto all'industria siderurgica odierna. Il suo processo di nascita è costellato di innumerevoli innovazioni e progressi, il che ci porta a chiederci: come hanno fatto gli antichi a creare in modo naturale questa grande causa con semplici strumenti e tecnologie?
Composizione di base dell'acciaio
L'acciaio è composto principalmente da ferro e carbonio. Rispetto all'acciaio, la ghisa è un materiale duro e fragile, difficile da lavorare. L'acciaio è plastico e più facile da modellare e utilizzare rispetto alla ghisa. Sebbene il ferro da solo non sia abbastanza resistente per sopportare forti pressioni, il carbonio in quantità moderate (solitamente inferiori all'1%) conferisce all'acciaio resistenza e altre importanti proprietà. Oltre al carbonio, la produzione dell'acciaio richiede anche la rimozione di impurità come azoto, silicio, fosforo e zolfo e l'aggiunta di elementi di lega come manganese, nichel e cromo per produrre diversi tipi di acciaio.
La storia antica dell'acciaio
La tecnologia di produzione dell'acciaio si è sviluppata nell'antica Cina, in India e a Roma. Uno dei primi metodi per produrre l'acciaio era la "forgiatura alla fiamma", un processo in cui un blocco di ferro veniva forgiato ripetutamente per rimuovere le impurità.
Tecnologia dell'acciaio cinese
Nella Cina dell'XI secolo emerse un sistema simile al processo Bessemer, il primo tentativo al mondo di decarbonizzare parzialmente l'acciaio. La tecnologia fu descritta da Shen Kuo, un funzionario governativo della dinastia Song, che osservò la metallurgia locale durante un viaggio nella regione di Hebei.
Progressi dell'acciaio in Europa
Nel XV secolo, l'Europa iniziò a sviluppare processi di fusione che condividevano gli stessi principi di ventilazione del processo Bessemer. Successivamente, nel XXI secolo, i metodi di produzione dell'acciaio continuarono a migliorare fino alla messa a punto di processi moderni.
Moderno processo di produzione dell'acciaio
La moderna produzione dell'acciaio prevede tre fasi: primaria, secondaria e terziaria. In ogni fase è possibile scegliere tra diverse tecniche.
Processo primario: produzione di acciaio basico all'ossigeno
Nel processo di fabbricazione dell'acciaio con ossigeno basico, la ghisa ricca di carbonio viene fusa e convertita in acciaio. Soffiando ossigeno nella ghisa fusa è possibile ossidare parte del carbonio e rimuoverlo. Questo processo fu sviluppato da Robert Durrer nel 1948 come miglioramento del convertitore Bessemer. Questa tecnologia ha migliorato notevolmente l'efficienza della produzione dell'acciaio.
Processo secondario: post-lavorazione dell'acciaio
Durante questa fase, i produttori di acciaio aggiungeranno o rimuoveranno altri elementi per manipolare ulteriormente la composizione chimica dell'acciaio e produrre acciaio di qualità superiore.
Processo in tre fasi: fusione e stampaggio
Durante questo processo, il metallo fuso viene colato in lamiere d'acciaio, bobine o altre forme desiderate.
Problemi di emissioni di carbonio
Secondo le stime del 2021, la produzione di acciaio è responsabile di circa l'11% delle emissioni globali di CO2, con circa 1,8 tonnellate di CO2 emesse per ogni tonnellata di acciaio prodotta.
Sfide e opportunità future
Con la crescente consapevolezza ambientale, l'industria siderurgica sta cercando di ridurre significativamente le emissioni. Dall'utilizzo di energie rinnovabili al miglioramento della tecnologia di processo, molte aziende stanno lavorando per sviluppare "acciaio verde". Questo ci fa anche riflettere: in un simile processo di trasformazione, possiamo trovare un punto di equilibrio che consenta di soddisfare la crescente domanda di acciaio e al contempo di proteggere il nostro pianeta?
