Dalla pietra ai nuovi materiali

Per centinaia e centinaia di migliaia d'anni, quanto è durata la preistoria, la risorsa mineraria primaria dell'uomo è stata la pietra. Solo col tardo Neolitico comincia l'uso dei metalli, dapprima allo stato nativo, poi in fusione o in lega, diventando talmente importante da connotare epoche intere: l'età del rame, l'età del bronzo, l'età del ferro. Soltanto a partire dalla metà del XIX secolo vengono inventate le prime materie plastiche, inaugurando l'era dei nuovi materiali, nella quale stiamo, tuttavia, muovendo ancora i primi passi.

• Tipologia dei minerali

I minerali sono sostanze inorganiche presenti nella crosta terrestre in quantità finita e rientrano pertanto nel novero delle risorse esauribili.
In base alla natura e al loro utilizzo, si possono dividere in due grandi gruppi: metallici e non metallici. I minerali metallici sono presenti sia nelle formazioni geologiche più antiche, sia in catene montuose d'origine recente. All'interno di questa categoria si distinguono i metalli ferrosi , alla base dei prodotti siderurgici, come il ferro, la ghisa e l'acciaio, e i metalli non ferrosi . I minerali non ferrosi si ripartiscono a loro volta in tre categorie. Una prima è quella dei metalli non ferrosi primari, come l'alluminio, il rame, lo zinco, il piombo e lo stagno, che sono per lo più impiegati da soli allo stato puro o in lega (bronzo, ottone, leghe leggere).

Una seconda categoria è costituita dai metalli non ferrosi secondari, detti anche d'uso speciale in quanto sono quasi sempre legati all'acciaio per esaltarne la resistenza meccanica, o alle alte temperature o alla corrosione. Tali sono il cromo, il mercurio, il nichel, il vanadio, il tungsteno, il cobalto, l'antimonio, il magnesio e il manganese. Per super leghe a usi particolari si utilizzano il tungsteno, lo zirconio e il berillo. Una terza categoria è rappresentata dai metalli preziosi, poco abbondanti in natura, detti anche nobili perché non si lasciano intaccare da nessun elemento: oro, argento, platino.Tutti i minerali metallici menzionati sono considerati strategici rientrando da soli o in lega nella maggior parte dei processi industriali. Il gruppo dei minerali non metallici comprende una grande varietà di sostanze presenti in pressoché tutte le formazioni geologiche e dagli utilizzi molteplici. Tali sono in agricoltura i nitrati, i fosfati o il potassio, impiegati come fertilizzanti. Sono minerali essenziali per l'industria l'asbesto, la mica, la grafite, ma anche lo zolfo e il sale, quest'ultimo usato anche nell'alimentazione, e soprattutto il silicio, utilizzato oltre che nella produzione del vetro in quella dei microchip. Rientrano tra i minerali non metallici anche graniti, marmi, calci, cementi, argille, marne e sabbie ecc., per lo più destinati all'edilizia come materiali da costruzione.

• Noduli polimetallici e nuovi materiali

Per millenni la gamma dei metalli utilizzati dall'uomo come risorse è rimasta piuttosto limitata. Ancora in pieno '800, a rivoluzione industriale inoltrata, i metalli base ritenuti economicamente importanti erano gli stessi dell'Egitto faraonico: oro, argento, rame, stagno, mercurio, zinco, piombo e ferro.Apparentemente le cose non sembrano molto cambiate da allora se si considera che fino al secondo terzo del XX secolo il potenziale economico di un paese era sovente misurato sulla scorta della sua capacità siderurgica o, quantomeno, dal controllo delle zone d'approvvigionamento minerario.In realtà l'evoluzione delle economie presenta un quadro più complesso, dove alla vecchia metallurgia di base si affiancano processi che utilizzano metalli rari, o che elaborano nuovi materiali, e dove anche le fonti di approvvigionamento dei metalli tradizionali si stanno diversificando.

A proposito della possibilità di utilizzo del mare come risorsa mineraria, non solo per i sali e i minerali non metallici che vi sono disciolti (magnesio, bromo), ma anche per i noduli polimetallici, abbiamo già parlato (vedi paragrafo 1.3.3), per cui qui ci limitiamo a indicare sommariamente la distribuzione geografica di tali giacimenti (fig. 2.1.1). L'ingresso di particolari metalli rari nella produzione industriale è invece legata allo sviluppo di settori di punta, come l'elettronica o l'aeronautica, o alla rapida trasformazione dell'industria automobilistica. Rientrano in questa categoria un metallo nobile, come il palladio, o metalli derivati o sottoprodotti di metalli tradizionali, come il selenio, il tellurio e il germanio, ricavati dal rame, l'indio, proveniente dallo stagno, e il gallio, dalla bauxite o dallo zinco.A fianco di questi compaiono nuovi materiali non direttamente legati a materie prime minerarie, ma creati in laboratorio: da quelli più "vecchi" come le plastiche e i polimeri, a quelli un po' più recenti come le fibre di carbonio o di vetro, alle resine, ai compositi, alle ceramiche, fino alle leghe a memoria di forma, le leghe spray, i nanotubi e i quasi cristalli.