¿Por qué costaba más que el oro?
El aluminio es el tercer elemento más abundante de la corteza terrestre, tras el oxígeno y el silicio, y el primero entre los metales con cerca del 8 % en masa.
A mediados del siglo XIX valía más por gramo que el oro.
La contradicción entre abundancia y disponibilidad se explica con un número. El aluminio se une al oxígeno con una fuerza extraordinaria: la entalpía de formación de Al₂O₃ es de unos −1 676 kJ/mol. Separarlos exige aportar esa energía, y ningún reductor ordinario lo consigue.
El carbono reduce sin dificultad el óxido de hierro en un alto horno. Frente a la alúmina no hace prácticamente nada a las temperaturas alcanzables.
Hasta 1886, el aluminio se obtenía haciendo reaccionar cloruro de aluminio con sodio metálico, que a su vez era caro de producir. El resultado eran unos pocos kilogramos anuales a precio de metal precioso.
La cúspide del monumento a Washington, colocada en 1884, es una pieza de aluminio de unos 2,8 kilogramos. Se eligió por ser exótica y costosa, y se exhibió en Tiffany’s antes de instalarse.
¿Qué cambió en 1886?
Dos jóvenes de veintidós años, en dos continentes, resolvieron el problema el mismo año y de la misma manera sin conocerse: Charles Martin Hall en Ohio y Paul Héroult en Francia. Ambos nacieron en 1863 y ambos murieron en 1914.
La idea fue disolver la alúmina en criolita fundida, Na₃AlF₆, y electrolizar la disolución. La alúmina sola funde a 2 072 °C, temperatura inabordable; disuelta en criolita, el baño trabaja hacia los 960 °C.
En el cátodo se deposita aluminio líquido, que se acumula en el fondo de la cuba y se extrae periódicamente. En el ánodo de carbono se libera oxígeno, que quema el propio ánodo y hay que reponerlo.
El precio del aluminio cayó de unos 17 dólares por libra en 1884 a menos de 40 centavos en 1893. Un metal precioso se convirtió en material de embalaje en menos de una década.
⚠️ El proceso es intensivo en electricidad: entre 13 y 15 kWh por kilogramo. Por eso las fundiciones se sitúan junto a centrales hidroeléctricas, y por eso Islandia, Noruega y Canadá producen aluminio pese a no tener bauxita.
La materia prima llega por otra vía: el proceso Bayer disuelve la bauxita en sosa caliente para separar la alúmina de las impurezas de hierro, que quedan como lodo rojo. Ese residuo, muy alcalino y producido en enormes cantidades, es uno de los problemas ambientales pendientes de la industria.
¿Por qué no se corroe?
El aluminio es termodinámicamente muy reactivo. Su potencial de electrodo es de −1,66 V, mucho más negativo que el del hierro. Debería corroerse más deprisa, no menos.
Lo que ocurre es que se corroe instantáneamente y luego se detiene. Al contacto con el aire forma una capa de óxido de entre 2 y 10 nanómetros. Esa capa es compacta, no porosa, y su volumen es aproximadamente igual al del metal que consumió, de modo que no se agrieta ni se desprende.
El resultado es una barrera continua que aísla el metal del oxígeno. Si se raya, se regenera de inmediato.
El anodizado aprovecha el mecanismo. Sumergiendo la pieza en ácido y polarizándola como ánodo, la capa crece hasta decenas de micras. La capa anodizada es porosa antes del sellado, lo que permite introducir colorantes: los objetos de aluminio de color están anodizados, no pintados.
⚠️ La protección falla con los cloruros. El ion cloruro penetra la película en puntos débiles y produce corrosión por picadura, un ataque localizado y profundo. Por eso el aluminio se comporta mal en ambiente marino sin protección adicional.
También falla en medio muy alcalino, porque el óxido de aluminio es anfótero y se disuelve en sosa. Un limpiador alcalino ataca el aluminio.
¿Para qué se usa?
El uso mayoritario es el transporte, donde el peso decide.
Un avión comercial es en buena parte aluminio, generalmente aleaciones de la serie 2000 con cobre o de la serie 7000 con zinc, que alcanzan resistencias comparables a las de aceros de construcción con un tercio de la densidad.
En automoción, sustituir acero por aluminio reduce el peso del vehículo y con él el consumo, aunque encarece la reparación porque el aluminio no se suelda con los mismos equipos.
El envase es el otro gran destino. La lata de bebida es un objeto de ingeniería notable: su pared tiene menos de 0,1 mm y soporta seis atmósferas de presión interna. El papel de aluminio, con unos 0,016 mm, es una barrera absoluta a la luz, al oxígeno y a la humedad, propiedad que ningún plástico iguala.
En construcción se usa en carpintería y fachadas, y en electricidad en líneas de alta tensión, donde su ligereza compensa su menor conductividad.
¿Es peligroso el aluminio?
La capa de óxido hace que muy poco aluminio pase a los alimentos en uso normal. Los alimentos ácidos cocinados largo tiempo en aluminio desnudo transfieren más, y los utensilios anodizados menos.
La preocupación pública procede de un estudio de los años sesenta que encontró aluminio en placas cerebrales de enfermos de Alzheimer. Décadas de investigación posterior no han establecido relación causal, y la hipótesis se considera hoy poco sostenida: el aluminio hallado es probablemente consecuencia y no causa.
La toxicidad real y documentada afecta a personas con insuficiencia renal grave, que no eliminan el aluminio correctamente. La encefalopatía por diálisis, causada por aluminio en el agua de los aparatos, fue un problema serio en los años setenta y se resolvió purificando el agua.
En la población general, el aluminio ingerido se absorbe en una fracción ínfima y se excreta por vía renal sin dificultad.