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Fuerza bruta, metal forjado. Si combinamos estas dos fuerzas de los elementos, obtendremos como resultado la civilización. La propia estructura de nuestro mundo construido se ha forjado a partir de esos elementos básicos. La cadencia de nuestro progreso se encuentra en el ponderado sonido del martillo de herrero. Nuestros vertiginosos rascacielos, nuestros robustos puentes y los enormes transatlánticos, nuestros aviones y cohetes. No podemos escapar al poder y la necesidad del metal. Es la materia natural a la que hemos dado forma para levantar las más impresionantes estructuras realizadas por el hombre.
Hemos llegado a un punto en la historia en el que el metal se ha infiltrado en todos los aspectos de nuestra vida. Es muy difícil eludir el hecho de que probablemente sea el material principal que utilizamos como extensión de nosotros mismos. Los metales tienen unas características que resultan ideales para casi todo aquello que hace que el mundo moderno sea moderno. Algunos conducen el calor o la electricidad, otros se dejan convertir fácilmente en alambre. Algunos son resistentes a las resquebrajadas y roturas. Muchos brillan o demuestran tener una fuerza impresionante al combinarse con otros elementos, y una buena parte de ellos admite que se les dé forma. El metal es un material muy resistente, un material al que tengo que engatusar, con el que tengo que luchar y con el que debo alcanzar compromisos para poder manipularlo, doblarlo a mi gusto para hacer lo que quiero hacer con él.
Los metales están en todas partes, no solo en aquello que obviamente está hecho de metal, como los pilares de acero y las latas de aluminio. El calcio de nuestros dientes y nuestros huesos, y el silicio del cristal, también son metales cuando se encuentran en estado puro. Los metales constituyen los dos tercios de todos los elementos conocidos. Un elemento está formado por protones, neutrones y electrones que constituyen un átomo, que no puede ser reducido a otras sustancias. Todos los elementos están catalogados en la tabla periódica, que enumera cada elemento en una escala ascendente basándose en su número atómico o número de protones y electrones que constituyen sus átomos. En la tabla periódica se agrupan en filas. La última columna de la tabla periódica alberga los elementos nobles, que son muy estables. Es como si el resto de los elementos quisieran ser como ellos. Pueden conseguirlo renunciando a un electrón o a más de uno.
Perdiendo electrones, nuestra definición de los metales dice que son elementos agrupados, sobre todo en la zona inestable de la tabla periódica. Son capaces de renunciar a un electrón para establecer enlaces con otros elementos. La clave de los metales es precisamente esa capacidad de establecer enlaces con otros elementos y compuestos con el fin de formar sustancias llamadas aleaciones con propiedades completamente nuevas y únicas. Por ejemplo, el hierro se convierte en óxido ferroso u orín cuando forma enlaces con el oxígeno del aire. Como el oxígeno está presente en el medio que nos rodea, la mayoría de los metales no nos encuentran en su forma metálica, en su forma pura. Los encontramos en forma de óxido, se han enlazado con el oxígeno.
Los metales forman aleaciones con muchos otros elementos además del oxígeno. De hecho, las aleaciones suelen exhibir propiedades que las convierten en algo más que la simple suma de sus partes elementales. Mucha gente habla del acero, pero existen muchos tipos. En el acero hay hierro, pero también muchas otras cosas. Y si cambiamos la composición, cambiaremos las propiedades.
Para nuestros antepasados, definir un metal resultaba más sencillo. Sabían que las piedras brillantes que solían agruparse en zonas concretas o que a veces aparecían sobre la Tierra solían ser más duras que los guijarros y que al golpearlas, en lugar de pulverizarse, se doblaban. Según los arqueólogos, a finales de la Edad de Piedra, hace más de 6500 años, el primer metal manipulado por el hombre seguramente fue el cobre, ya que podía encontrarse en depósitos en cualquier lugar del mundo e incluso a veces aparecía fijado sin mucha fuerza en el suelo o en afloramientos. El cobre aparece en la naturaleza en lo que denominamos estado natural, es decir, sin formar aleaciones. Se combinará con los compuestos químicos que se hallen a su alrededor que le darán un color azul fuerte o verde fuerte, lo cual hace que su identificación resulte muy sencilla. Cuando se encuentran en dicho estado natural, es relativamente fácil formar objetos con él a golpe de martillo. Probablemente comenzaron a usarlo y a integrarlo en sus vidas. Seguramente el hecho de que fuese pesado les hizo pensar en utilizarlo como utensilio de algún tipo. Pronto aprendieron que en presencia del calor se hacía más maleable y podían darle forma. Creo que todo evolucionó a partir de ahí.
El cobre, en un principio, se extraía con hachas y piedras para sacar la mena de metal. La mena es una amalgama de piedras y metal. Entonces fueron capaces de comenzar a excavar en el suelo y seguir las vetas de mena. Con el tiempo, el hombre acabaría por rodear la piedra de fuego para luego apagarlo con agua fría para hacer estallar la piedra y poder extraer el cobre presente en ella. Los pedazos de menas se reunían y fundían o calentaban hasta alcanzar la temperatura de fundición del metal, normalmente en un contenedor de cerámica resistente al calor. En el caso del cobre, que funde a una temperatura relativamente baja de 1083 grados centígrados, el proceso no era muy difícil.
En la actualidad, los que trabajan el cobre siguen más o menos el mismo procedimiento. Lo que estamos haciendo es verter la pasta. Tenemos moldes con carbono. Tradicionalmente se habría usado petróleo, quemándolo para crear carbono en los moldes para que el metal fluya una vez fundido y pueda verterse en los moldes. Una vez fundido, al cobre se le puede dar forma de herramienta o de [Música] adorno. Cuando consigo este brillo amarillento, lo cepillo para asegurarme de que no queda óxido ni suciedad. Entonces lo traigo aquí para que ellos lo golpeen con la [Música] almadena. Alto, queremos conseguir un espesor firme en todo el tocho para hacer la chapa. Adelante. [Música] Alto. El martillo continuado aplasta y endurece el cobre, ya que comprime los átomos de cobre en una configuración más densa. Por encima de todo estaba la forja, la habilidad de darle con el martillo. Cuando al cobre se le golpea con el martillo, se endurece más y ese endurecimiento lo hace más rígido, más frágil. Entonces se puede trabajar con él hasta formar herramientas u objetos decorativos como este.
El cobre tenía sus limitaciones, es blando y un objeto bien afilado lo traspasa con facilidad. Pero con la introducción de otros metales se consiguieron aleaciones de cobre más fuertes. Con solo añadirle un 99% de estaño al cobre fundido, se produce el bronce, que es más resistente que el cobre y resulta más fácil de trabajar. Su descubrimiento siempre será un misterio. Creo que los dos materiales debieron mezclarse de forma natural, quizás en una hoguera, y al día siguiente, a limpiar los restos de la hoguera, encontraron algo que era un objeto de cobre y que ahora pasó a ser algo diferente. Las civilizaciones antiguas de la China y del Oriente Medio fueron las primeras en forjar el bronce. Siguiendo el recorrido de la tecnología a través de las rutas comerciales, vemos que esta irradia de dichas zonas. Hace ya 7000 años, el uso del bronce, sobre todo para armas como espadas y hachas, impulsó a los historiadores a referirse a esta primera etapa de nuestro uso a gran escala de los metales como la Edad del Bronce. El impacto sobre la calidad de vida del ser humano en esa época es importantísimo, mejoró su capacidad para sobrevivir. Fue como una póliza de seguros que supuso una prolongación de su voluntad.
En la actualidad, el cobre y el bronce se siguen usando en decoración y en joyería. Debido a que el cobre es dúctil o puede convertirse en alambre y es conductor, resulta ideal para la creación de cables eléctricos. La dureza del bronce lo convierte en perfecto para hacer engranajes, piñones, arandelas y otras importantes piezas de maquinaria. Pero la edad en la que el bronce dominaba la forja de metales terminó cuando un elemento mejor y más abundante lo suplantó. Dicho metal era el hierro.
El hierro es el material sobre el que se apoya nuestra civilización. Su edad comenzó hace aproximadamente 2500 años en Europa, Asia y África, periodo durante el que suplantó al bronce. La adquisición del bronce y, sobre todo, del estaño, que no siempre se hallaban en zonas próximas, se fue haciendo más difícil a medida que su valor aumentaba. Por entonces, la gente dependía bastante del bronce, material que mejoraba sus vidas. Cuando su uso se vio interrumpido al no poder conseguir el valioso estaño para hacer el bronce, recurrieron al hierro. [Música]
Aunque el hierro era más blando que el bronce, también era más abundante. Es el cuarto elemento más abundante de la Tierra. Una de las primeras fuentes de hierro era extraterrestre: los meteoritos que habían penetrado en la atmósfera terrestre, lo cual proporcionaba un aura sobrenatural al metal. Los primeros hombres debieron observar los meteoritos en el cielo, luego hallaron el metal en la Tierra y sumaron dos y dos. Los egipcios tenían un vocablo, bon pet, que significaba "hierro del cielo", y los asirios, los hebreos, por ejemplo, también tenían vocablos en su vocabulario para designar lo mismo. El hierro fue tan importante para el progreso humano que se convertiría en el metal de construcción más importante durante casi dos milenios.
El hombre trabajaba el hierro en la herrería, un lugar de ardiente y casi mística transformación, donde de las piedras de apariencia inútil se convertían en herramientas vitales. El hecho de que utilizasen el fuego y de ser capaces de dominarlo seguramente los llevaba a una categoría religiosa. Aquella tradición sobrevive aún en los talleres especializados y los programas educativos, como el programa de metalistería de la Universidad del Sur de Illinois. Parte del equipo es moderno, pero los métodos y los materiales utilizados se remontan a hace miles de años. En esta pila tengo mineral de hierro en forma de piedra, y aquí tengo piedra caliza. Básicamente, se trata de gravilla, como la que se usa para hacer caminos. Aplastaremos el mineral de hierro y después lo pondremos en el crisol. Después toca aplastarlo, proceso muy sencillo. Esto acaba en nuestro crisol, y la gravilla, como funde a una temperatura inferior a la del hierro, lo cubrirá y controlará la oxidación. Por eso reducimos el material a unos nódulos pequeños. La caliza se llama castina o fundente, sustancia que actúa como un sello, protegiendo el metal de la oxidación cuando se funde. El crisol de cerámica resistente al calor se deposita entonces en el horno. Los hornos de gas aceleran un proceso que en la antigüedad habría durado unas 12 horas en menos de dos. El material, a unos 1482 grados centígrados, se escapa del crisol al subir. Al verter la mezcla, la castina se separa del caliente y esponjoso hierro. Después cogemos la más esponjosa y la golpeamos hasta darle una forma fácil de reconocer, forma que suele adoptar el hierro. Acaba [Música].
Pero esta es solo la mitad del camino en la transformación del metal. El siguiente paso para los antiguos herreros sería el de convertir estos trozos de hierro forjado en algo útil, utilizando herramientas antiguas y tradicionales: el fuelle para incrementar el flujo de oxígeno y elevar la temperatura del fuego, el yunque, superficie sobre la que situar el metal, y el martillo con el que golpearlo. Esto es lo que se denomina tocho, son piezas independientes de hierro que se juntarán y en el fuego quedarán fundidas con un soldeo por forja. Al golpearlas ligeramente, las moléculas de los dos comienzan a encajar. Seguimos forjándose en lugar de varias. Si se alcanza la temperatura adecuada, caracterizada por un brillo amarillo y homogéneo, el tocho se soldará aún más fácilmente al martillear. Si nos pasamos, puede separarse. Este óxido se forma a altas temperaturas. Cepillar con eso una superficie más limpia. Una vez cepillada la superficie, el herrero rocía el tocho con bórax. El bórax también funciona como castina, formando un sello vítreo sobre el tocho de hierro caliente y evitando que se oxide más. El suave martilleo da forma al metal, en este caso, la de un hacha. Esta herramienta, mandril, un agujero y le da la forma que tenga el propio mandril al introducirlo aquí. Lo va abriendo poco a poco y le va dando forma y tamaño al agujero. Unos cuantos golpes más y listo. En el interior del supuestamente reino sobrenatural del herrero, ha pasado de ser una piedra aplastada a una herramienta [Música] útil.
Otros metales eran valorados precisamente por lo contrario que el hierro. El oro es uno de los elementos más raros y menos útiles que existen por lo blando que es, pero su brillo amarillo ha cautivado a todas aquellas culturas que se lo han tropezado. El material del sol era una especie de material positivo, optimista. Los dioses más importantes estaban hechos de oro o recubiertos de oro para simbolizar su superioridad ante los dioses menores. El oro ni se oxida ni se deslustra con facilidad, es maleable y se funde a una temperatura relativamente baja. En otras palabras, es perfecto como elemento decorativo y para acuñar monedas. De hecho, el oro ha sido la base perfecta de los sistemas monetarios de todo el [Música] mundo. Era símbolo de riqueza y poder político, lo rodeaba una especie de aureola mística como símbolo del éxito.
Al igual que el cobre, el oro fue descubierto en estado natural, brillando en depósitos de superficie o en ricas vetas. Los egipcios en Nubia, que es una zona rica en oro y que ahora forma parte del Sudán, fueron los primeros en designar para realizar minas subterráneas. Cavaban salas enteras, creaban sistemas de ventilación y utilizaban métodos primitivos para sacar el mineral. La búsqueda del oro incitó a la colonización del Nuevo Mundo en el siglo XVI, sobre todo entre los conquistadores españoles de las Américas. Aunque nunca dieron con El Dorado o la Ciudad Perdida del Oro, consiguieron suficiente oro como para conseguir que la España de la época fuese la más rica de las potencias europeas.
Mientras los españoles cruzaban los océanos en busca de oro, los primeros metalúrgicos europeos luchaban por hallar el modo de crearlo por medio de la magia. Seguramente habrán oído hablar de los alquimistas. Era un campo de la ciencia según el cual pretendían convertirlo todo en oro. En realidad, en parte, esto fue lo que llevó a la química. La alquimia, una compleja mezcla de física y metafísica, llegó a Europa ya en el siglo IX. A los alquimistas les preocupaba la naturaleza esencial de las sustancias y su capacidad para transformarse en otras. Algunos creían que todo estaba formado por pequeñas partículas que llevaban unos ganchos que les ayudaban a conectarse con otras partículas. Reorganizando y cambiando el número de las conexiones, se podría, según los alquimistas, recrear elementos, seguramente partiendo de una combinación de mercurio y sulfuro o plomo. Su premisa de la transmutación de otros materiales en oro, esa idea de crear la riqueza en oposición a excavar en una mina, encontrarla o conquistarla, y el uso de energía que todo ello implicaba, les llevó a explorar y abrir puertas que en realidad no eran capaces de comprender. Los alquimistas se equivocaron en casi todo, pero en algunas cosas estuvieron a punto de tener razón. Su intento por fabricar el oro les llevó a descubrir útiles aleaciones de metales y el concepto de identificar los elementos por sus características de quemado. Discutible es que uno de los más famosos alquimistas fuese Sir Isaac Newton, que intentó crear oro partiendo de la base metal del plomo. Gran parte de los descubrimientos de Newton sobre la naturaleza de la gravedad se derivaron de sus cerrados esfuerzos por fabricar oro.
Hoy, el oro es un importante elemento utilizado no solo en la fabricación de joyas y monedas. Como sus electrones son capaces de moverse libremente, el oro es un excelente conductor de la electricidad y puede convertirse en láminas y alambres extremadamente finos. Se utiliza en los equipos informáticos y en muchos otros aspectos de la industria de la electrónica de alta tecnología. Claro que también está la industria dental, ya que las coronas de oro siguen usándose y se han usado desde siempre. El oro también se usa para los contactos eléctricos de la industria aeroespacial a causa de su resistencia a la oxidación o corrosión. Los contactos de una pieza concreta del equipo no se oxidarán, por lo que la superficie no se oxida de manera que se mantiene la conductividad, sobre todo en los vehículos espaciales y los satélites. Pero la utilidad del oro se ve limitada por su escasez.
Por muy deslumbrante que sea el oro, ya los primeros herreros decidieron que una aleación del hierro llamada acero era el metal más útil de todos. Con el mundo, una gran acería es como una herrería a gran escala. Aquí, millones de toneladas de hierro en bruto se transforman en acero. Este proceso poco ha cambiado desde el principio de la Edad de Hierro. Ya por entonces los herreros reconocieron una aleación más fuerte que el hierro. Seguramente hasta el 1500 a.C. no se trabajó el hierro carbonizado a gran escala. Ese fue el principio del uso esporádico del acero. El acero, una aleación del hierro y el carbono, su producto del proceso del hierro forjado, era más fuerte, más flexible y más ligero que el hierro, el cobre o el bronce. Se convirtió en el material preferido para fabricar espadas y armaduras, pero los herreros solo podían fabricar acero en pequeñas cantidades y con dificultad. Es hasta mediados del siglo XIX cuando la producción del acero se vio revolucionada por obra de Henry Bessemer. La tecnología fue desarrollada de forma independiente por dos personas distintas y Bessemer registró sus patentes en 1856. El concepto de Henry Bessemer para la producción en masa del acero fue consecuencia de la Guerra de Crimea. Bessemer inventó una munición de artillería demasiado potente para los cañones de hierro fundido que se usaban para dispararla. Su solución fue crear un cañón más resistente hecho de acero, pero no existía método alguno para fabricarlo en las cantidades que necesitaba, de forma que él mismo lo creó. Diseñó un gran recipiente en forma de botella en el que se vertía el hierro fundido [Música] líquido. En el fondo había una especie de grandes chorros de aire que bombeaban aire comprimido al caldero y que lo inclinaban hacia arriba, de manera que el baño de hierro fundido quedaba sobre el aire comprimido. El aire atravesaba el hierro y, al hacerlo, el oxígeno se combinaba con el carbono del hierro y quemaba las impurezas como el carbono y el silicio. De esa forma, era más sencillo volver a introducir el carbono a niveles concretos para crear una aleación más equilibrada, cuyo resultado final era el acero. Al controlar mejor la cantidad de carbono presente en el hierro, los herreros podían controlar también la calidad del acero y, lo que era aún mejor, podían fabricar más acero en menos tiempo. Había comenzado la producción en masa. En cuestión de una década, se construyeron fábricas en los Estados Unidos. Pronto se adoptaron otros métodos más eficaces para la fabricación del acero, como el método de la solera abierta, que no despojaba al acero de oligoelementos como el manganeso y el silicio, cosa que sí hacía el proceso Bessemer, lo cual proporcionaba a los fabricantes un control de la producción aún mayor. Su diseño permitía aceptar una gama mucho más amplia de materias primas. La productividad aumentó y, algo muy importante, el proceso a solera abierta permitió el uso de la chatarra. La chatarra ya se encuentra a medio camino de ser acero y la capacidad de reutilizar este material es la piedra angular del reciclado del acero en la actualidad. Y hoy por hoy, el acero es el material que más se recicla.
A mediados del siglo XIX, la Edad de Hierro fue sustituida por la Revolución Industrial, y toda ella se basó en el acero. En Norteamérica, primero fueron los ferrocarriles que viajaban hacia el oeste sobre raíles de acero de alta calidad. Después, las grandes llanuras se abrieron a los equipos agrícolas de acero traídos por los colonos que trabajaban la tierra. Los rascacielos se elevaron a medida que la fuerza de la viga de acero permitía crear armazones internos que pusieron las oficinas por las nubes. El dinero que se ahorra al poder aprovechar un solar construyendo hacia arriba tanto como se quiera es lo que hace que el acero sea un producto tan eficaz. La isla de Manhattan creció verticalmente gracias al acero y alcanzó su techo en 1931 con el Empire State Building de 381 metros. Los puentes de acero, resistentes y flexibles, cubrieron espacios que antes no admitían el tendido de un puente. Barcos que se habrían hundido por su propio peso de haber sido construidos en hierro o madera, podían medir más de 300 metros y pesar más de 22.500 kg si se construían en acero. Y el automóvil, inventado en plena Revolución, se valía del acero para el motor y la carrocería. El acero se convirtió en una industria. La US Steel se puso en cabeza y estimuló la gigantesca economía norteamericana. A principios del siglo XX, era la compañía más grande de los Estados Unidos. En los Estados Unidos se fabrican decenas de miles de toneladas de acero al día en las distintas fábricas. En un año, en los Estados Unidos se producen del orden de 100 millones de toneladas de acero. El acero es tan barato al peso como las patatas, pero pensemos en cómo vivimos ahora. Empezamos el día levantándonos de un colchón con muelles de acero, nos hacemos el café del desayuno en una cafetera de acero, o al menos la plancha de la cafetera es de acero, removemos el café con una cucharilla de acero, nos subimos al coche o al autobús para ir a trabajar y es de acero. Llegamos a la oficina y subimos siete tramos de escaleras si queremos hacer deporte, o tomamos el ascensor que va sujeto por un cable de acero. Y así podríamos seguir todo el día.
Los actuales fabricantes de acero pueden producir distintos grados de aleación según los gustos de sus clientes: más ligero o resistente. Estos cambios suelen ser el resultado de determinadas variaciones en la transformación. Algunos de los nuevos aceros que se están utilizando en la industria del automóvil, por ejemplo, no han surgido porque hayamos cambiado la receta para fabricar acero, sino al cambiar la forma de laminar el acero, las diferentes temperaturas que usamos para reducir el producto para que un pedazo espeso de acero pase a ser fino. Todo eso produce un cambio en la microestructura del acero que ofrece diferentes propiedades, con la cual las aplicaciones de uso varían. Poder crear aceros que son ultramoldeables y resistentes, conservando su bajo costo y poder proporcionarlos en calibres mucho más finos, de tal forma que se pueda diseñar un automóvil que no cueste más, en todo caso menos, al fabricarlo. Esa es la clase de cosas que se están haciendo con el acero en la actualidad. El resultado es que el 6% de los tipos de acero que se utilizan en los coches de hoy en día ni siquiera existían hace 10 años. Estos aceros se hacen realidad gracias a las mejoras en la fabricación. Según el proceso de solera abierta, se ha conseguido gracias a dos procesos que se usan en la actualidad: el horno de oxígeno básico y el electrorefinado. El electrorefinado, impurezas llamados escoria, se vierten desde la parte alta del acero. El electrorefinado para producir acero de calidad. Como resultado de ello, los fabricantes de acero son capaces de proporcionar a cada habitante de Estados Unidos los 430 kg de acero que consumen al año.
Pero incluso mientras los fabricantes de acero buscaban aleaciones más ligeras y resistentes, existía otro metal que contaba con muchas de tan deseadas propiedades. Durante la mayor parte de la historia de la humanidad, el uso de este metal ligero y resistente resultó prácticamente imposible hasta que descubrimos cómo producir en masa el aluminio. El acero fue el metal del siglo XIX, pero en el siglo XX se topó con un rival: el aluminio. Ha acelerado nuestro tecnológico en los relativamente pocos años que hemos podido trabajar con él, lo cual es una suerte, ya que el aluminio no es solo el metal más abundante en la Tierra, sino que también es el tercer elemento más común y constituye más del 8% de la corteza terrestre. Probablemente sea el elemento más esencial en cuanto a estar encerrado. Su óxido, los enlaces que establece con el oxígeno son tan poderosos que las sencillas técnicas que los hombres primitivos usaban no eran suficientes para pasarlo a la forma metálica. El hombre primitivo poco uso le daba al aluminio, ya que aparecía encerrado en una amalgama similar a la arcilla y llamada bauxita. No sabían lo que tenían, solo tenían una arcilla especial que era resistente y tenía distintos tipos de propiedades. Con el paso de los años, la gente comenzó a comprender que el óxido de aluminio o alúmina se encontraba en la corteza terrestre y podía utilizarse y convertirse en un metal puro.
Después de descubierto el aluminio puro en 1825, se le consideró un metal precioso, con un valor a la par del valor del oro. El aluminio resulta útil porque es ligero, maleable y resulta sencillo hacer hilos con él. No es magnético ni propenso a las chispas. Conduce la electricidad, lo cual que sea útil para fabricar líneas de transmisión eléctrica. Es un metal decorativo y enlaza fácilmente con otros para crear aleaciones mucho más fuertes y resistentes que el aluminio puro. Pero durante la mayor parte de la historia de la humanidad, solo pudo fabricarse en pequeñas cantidades. En 1852, se produjo en un laboratorio a $45 la libra, aproximadamente medio kilo, de manera que entonces resultaba más caro que el oro. Hasta 1886 no se desarrolló un proceso capaz de retirar el óxido del aluminio y convertirlo en un metal viable. Lo que dio paso a la producción comercial del aluminio fue la capacidad de aprovechar la electricidad, algo que no fue posible hasta finales del siglo XIX.
Se desarrolló el proceso que hoy en día se sigue usando de fundición Hall-Héroult para fabricar aluminio. Hall introdujo una carga eléctrica en la aleación óxido de aluminio o alúmina, que forjaba una bola de metal, ya que la electricidad rompía el enlace existente entre el aluminio y el oxígeno. La bola era de aluminio puro. Este proceso se llama reducción electrolítica y requiere mucha energía, por lo que las fábricas de aluminio suelen levantarse próximas a alguna fuente de energía. Hall fundó la Alcoa Company con un grupo de inversores en 1888. Hoy Alcoa es la mayor proveedora de aluminio del mundo. A pesar del nivel de su producción, sigue fabricando el aluminio prácticamente tal y como lo hizo Hall hace un siglo. [Música]
Los principales depósitos minerales de bauxita se encuentran en el Caribe, Australia y África. Esas son las zonas en las que tenemos las minas más importantes. Son como cualquier otra mina, excavamos y sacamos tierra, suciedad. Nosotros decimos que el aluminio empieza siendo muy sucio. La bauxita en bruto presente en la tierra se reduce y se refina hasta crear alúmina en polvo. Llegados a este punto, la mina pasa a ser una fundición. La fase de fundición es muy compleja, requiere cantidades masivas de electricidad para sacarla de su estado mineral. El método en esencia es el mismo del proceso original de Hall, pero a una mayor escala. Disuelve el polvo de alúmina en un baño de criolita, mineral fundida contenida en unos recipientes recubiertos de carbono. Una corriente eléctrica muy potente separa el oxígeno de la alúmina al atravesar el baño de criolita. Después, el aluminio fundido se enfría y se le da forma de lingote o tocho, que se vende a los fabricantes, quienes lo convertirán en barras para la industria de la construcción, láminas para fabricar más de 100.000 millones de latas de aluminio al año, o incluso láminas más finas para hacer papel de aluminio, vidrios para ventanas, revestimientos exteriores, trenes de cercanías, hasta los estadios de béisbol contienen aluminio. El aluminio es inerte en el cuerpo humano, por lo que resulta relativamente seguro usarlo para almacenar alimentos. Incluso está presente en algunos dentífricos. Pero el mayor impacto que ha causado ha sido en una industria que sencillamente no podría vivir sin él: la industria aeronáutica. Cuando la gente se sube a un avión, quiere que el avión ascienda, y si estuviese hecho de acero, pesaría demasiado. Alrededor del 90% de los metales presentes en un avión son aluminio o aleaciones de aluminio. El beneficio de contar con un metal ligero y resistente capaz de comportarse como queremos es de hecho el primer aeroplano que voló en Kitty Hawk en 1903 incluía un bloque de motor de aluminio de Alcoa instalado por Orville Wright. Casi todos los aviones en vuelo actualmente son de aluminio. Ha hecho posible la fabricación de naves espaciales tripuladas y lanzaderas espaciales.
El uso de resistentes aleaciones de aluminio en automóviles ya es general. Si conducimos un coche grande y pesado a 65 km/h e intentamos frenar rápidamente, tardaremos más tiempo en frenar que con un coche ligero. Esa es una parte del factor rendimiento. Además, si nuestro coche lleva un motor de un tamaño decente, a la hora de apretar el acelerador, si el coche es ligero, tardará menos tiempo en alcanzar la velocidad deseada. Eso también es rendimiento. Si nuestro coche es de aluminio, su rendimiento será muy distinto al de otro coche grande y pesado. Ese es un ejemplo de por qué podríamos preferir el aluminio en lugar del acero. Los motores y paneles de aluminio pueden ser resistentes, ligeros y ahorrar combustible, pero a causa de los costes energéticos asociados a su producción, no resultan tan baratos como los fabricados con aleaciones de acero, que cada vez son más ligeras. El cliente debe escoger entre rendimiento y coste. Mientras las industrias buscan hacerse con un hueco mayor en el mercado, el aluminio está algo más cotizado que otros metales. Depende del metal del que se trate, pero en cuanto al acero, por ejemplo, está más cotizado. En nuestro trato con los fabricantes, les explicamos que aunque el aluminio pueda resultar más caro, hay que contemplar todas las ventajas que supone. La industria del aluminio busca métodos más eficaces y baratos para procesar la bauxita y convertirla en metal comerciable, mientras sigue desarrollando aleaciones más ligeras y resistentes para competir con metales como el acero.
Desde el cobre al hierro, y desde el acero al aluminio, nuestro progreso ha venido marcado por la aplicación de nuevos metales que resultan más resistentes y ligeros. Pero el metal del futuro podría ser una nueva aleación que se comporta como nunca antes se había comportado ningún otro metal. A medida que la humanidad avanza, surgen nuevas oportunidades para los metales. A pesar de que hacía siglos que conocíamos la existencia de un metal concreto, no habíamos encontrado una forma de usarlo. Creo que la importancia del metal viene dada por lo que el hombre intentase conseguir en un momento determinado. Por ejemplo, el metal de la Edad del Espacio, el titanio. Fue descubierto en 1791 y se comenzó a producir de forma comercial en 1946. Es tan resistente como el acero, pero un 45% más ligero. El titanio, que se fabrica con facilidad y resiste a la corrosión, forma aleaciones con metales como el aluminio y el hierro para fabricar ejes de hélices y aparejos para barcos, lanchas y plataformas petrolíferas. Como el titanio es ligero, se usa también para fabricar piezas de misiles y cohetes, y sobre todo en la industria aeronáutica. Pero seguramente la gente está más familiarizada con el titanio por ser el material principal con el que se fabrican los ligeros palos de golf de alto rendimiento.
Pero los auténticos metales del futuro podrían no ser los llamados "nuevos metales" como el titanio, sino las nuevas estructuras que lo reducen todo al nivel molecular, convirtiendo sólidos cristalinos como el titanio, el hierro y las aleaciones de aluminio en cristales, fundiéndose a temperaturas extremadamente elevadas y enfriándolo rápidamente. Una compañía de California ya lo ha hecho con una superaleación llamada "metal líquido", hecha con acero, aluminio y titanio convencionales. Cristalizan al solidificarse, forman cristales. El metal líquido es básicamente un líquido congelado. A eso le llamamos vidrio. Al igual que en un sólido, las moléculas de un vidrio metálico no se mueven, pero tal y como ocurre en un líquido, no se alinean en una estructura uniforme. Estas circunstancias moleculares lo hacen muy resistente. Además, tiene menos defectos estructurales porque suele fundirse a partir de arenilla, lo que le da una consistencia uniforme. Este proceso permite que pueda moldearse sin problemas, de forma similar a un plástico, en lugar de ser forjado. Dejaremos caer a la vez una bola sobre una lámina de acero inoxidable, otra de titanio y otra de metal líquido. Vemos lo mucho más resistente, duro y elástico que es el vidrio metálico. Por ejemplo, su fuerza es entre dos y tres veces mayor que el mismo material en estado cristalizado. Es posible que el futuro contemple automóviles y aviones superligeros y superresistentes fabricados con vidrios metálicos.
En el Instituto Nacional de Calidad y Tecnología, los científicos dedican sus carreras a probar una y otra vez metales y aleaciones con el fin de comprender y explotar mejor sus propiedades. Su trabajo podría desembocar en el desarrollo de discos duros para ordenador más pequeños del tamaño de un grano de arroz, cables microscópicos de solo 40 átomos de ancho, o refrigeradores impulsados por imanes que no consuman electricidad, sino por la rotación de discos magnéticos. Incluso existen metales capaces de recordar su forma original cristalizada después de haberlos mellado. El Dr. Richard Phillips trabaja con esos metales con memoria de su forma. Este es su material superelástico. Ahora intento doblarlo y, por supuesto, no conserva bien la nueva forma. Pero ahora les mostraré lo que ocurre cuando enfrío este material. Lo he introducido en hielo seco durante un tiempo. Ya está bien frío. Cuando lo doblo, se dobla sin problemas, pero si lo observamos mientras se va calentando, vemos que hace algo que no estamos acostumbrados a ver en un metal: va recuperando su forma lentamente. Ese es el efecto de memoria de forma. Este material también es superelástico, como el otro, pero su composición varía ligeramente. Este es el verdadero metal con memoria, Nanotitanio. A este puedo doblarlo con facilidad, en contraste con el otro material. Sin embargo, si lo introduzco en agua caliente, inmediatamente se desdobla y recupera su forma original. ¿No les gustaría tener un coche fabricado con esto? Le dan agua caliente a las abolladuras y estas desaparecen.
Los científicos del Instituto Nacional de Calidad y Tecnología también estudian los restos del World Trade Center en un esfuerzo por crear un acero mejor. El acero para la construcción pierde en torno a un 90% de su resistencia cuando sufre un incendio cuya temperatura alcanza los 538 grados durante más de 15 minutos. Pero añadiéndole solo un 1% de cromo y un 50% de molibdeno, el acero retendrá el 50% de su resistencia a una temperatura de 538 grados. Si pierde un 50% de su resistencia, el acero no se desplomará tan fácilmente gracias al aumento de su temperatura de fusión. Un rascacielos en llamas permanecerá en pie durante más tiempo. Creo que hemos logrado desarrollar aceros que soportan alrededor de 100 grados centígrados más que los aceros normales. Si el World Trade Center hubiese sido construido con esos aceros, nos habría dado más tiempo. Yo creo que dichos aceros pueden utilizarse con eficacia en muchas aplicaciones que conlleven el verse expuestos al fuego. Los ingenieros japoneses y alemanes ya han utilizado esta aleación en estructuras nuevas. Mientras los científicos continúan creando nuevos metales originales y poco comunes, otros científicos se afanan en desarrollar aplicaciones para dichos metales. Y así seguimos adelante, entre descubrimientos e inventos, como hemos hecho durante miles de años, desde que alguien sacó un pedazo de cobre fundido de una hoguera y le dio forma, transformando un montón de personas en una civilización luchadora. Ah. [Música]