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ED 057

A pirâmide de alumínio de 2,8 kg no topo do Monumento a Washington

Em 1884, o metal valia joia. Dois rapazes nascidos em 1863, um em Ohio e outro na França, acharam o mesmo jeito de baratear.

Pequena pirâmide de alumínio polido no topo de um obelisco de pedra.

Washington, 1884: o alumínio no topo do obelisco

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Uma pirâmide de metal claro, com 22 centímetros de altura e 2,8 quilos, fundida numa oficina da Filadélfia. Em dezembro de 1884, ela foi parafusada no topo do Monumento a Washington, e prova que o alumínio, naquele ano, era tratado como metal precioso.

A peça foi encomendada ao fundidor William Frishmuth, que tinha o raro conhecimento de trabalhar o metal. Antes de subir ao topo do obelisco, a pirâmide ficou exposta na vitrine da joalheria Tiffany, em Nova York, e o público passava para ver de perto.

Ninguém olhava aquela ponta como para-raios. Olhava como joia. A pirâmide era a maior peça de alumínio fundida até então, e o metal custava mais caro que a prata, grama por grama.

O preço não vinha da raridade. O alumínio é o metal mais abundante da crosta da Terra, presente no barro, na argila e em quase toda rocha. O problema estava na prisão: ele vive grudado ao oxigênio, e essa ligação é das mais fortes da química.

Separar os dois exigia sódio, metal caro e perigoso, que pega fogo em contato com a água. O químico francês Henri Sainte-Claire Deville montou esse caminho em 1854, e as fábricas que o seguiam produziam pouco e cobravam muito.

Na França de Napoleão III, o imperador guardava talheres de alumínio para os convidados mais importantes do banquete. Os demais comiam com garfos de ouro. Um prato de alumínio era sinal de prestígio.

Dois anos depois da pirâmide, o metal começou a cair de preço até chegar à cozinha de qualquer família. Quem fez a queda não foi uma grande fábrica, nem um governo. Foram dois rapazes nascidos em 1863, cada um num lado do oceano Atlântico, sem saber um do outro.

Um deles trabalhava num galpão de lenha nos fundos da casa dos pais, numa cidade pequena de Ohio, com baterias montadas à mão e um forno improvisado.

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I A invenção de hoje

Dois rapazes e uma ideia

Charles Martin Hall nasceu em 6 de dezembro de 1863 em Thompson, Ohio, filho de um pastor. A família se mudou para Oberlin, cidade universitária, e o menino cresceu lendo os livros de química que o pai guardava em casa.

Paul Louis Toussaint Héroult nasceu quatro meses depois, em 10 de abril de 1863, em Thury-Harcourt, na Normandia, no norte da França. O pai dirigia um curtume (oficina que transforma pele de animal em couro), e o filho entrou na Escola de Minas de Paris para estudar metais.

Os dois nunca se cruzaram na juventude. Nenhum leu o trabalho do outro antes de 1886. Ainda assim, ambos chegaram à faculdade obcecados pelo mesmo metal e pela mesma pergunta: como soltar o alumínio do oxigênio sem gastar uma fortuna em sódio.

Hall ouviu a pergunta numa aula. No Oberlin College, o professor Frank Fanning Jewett mostrou aos alunos uma amostra de alumínio e disse que quem achasse um jeito barato de fabricar aquele metal ficaria rico. Hall tinha 16 anos e saiu da sala decidido.

Héroult chegou ao alvo pela leitura. Na Escola de Minas, ele estudou os trabalhos de Deville e se convenceu de que a eletricidade faria o serviço do sódio. Saiu da escola sem diploma, depois de ser reprovado num exame, e voltou para a Normandia com o curtume do pai como laboratório.

A ESCOLHA DA ELETRICIDADE

A ideia dos dois partia do mesmo princípio, a eletrólise (passar corrente elétrica por uma substância para separar os elementos dela). Funciona em três etapas:

1. Dissolver o composto num líquido que conduza eletricidade.

2. Mergulhar duas barras ligadas a uma fonte de corrente.

3. Deixar a corrente puxar cada elemento para uma das barras, onde ele se acumula.

O químico inglês Humphry Davy já tinha usado esse caminho em 1807 para isolar o sódio e o potássio. Com o alumínio, ninguém tinha conseguido. A alumina (óxido de alumínio, um pó branco que é o metal ligado ao oxigênio) só derrete acima de 2.000 °C, temperatura que nenhum forno comum da época alcançava.

Sem derreter, a alumina não conduz corrente. Dissolvida em água, ela não se separa: a corrente quebra a água primeiro. Os dois rapazes precisavam de um terceiro líquido, quente o bastante para dissolver o pó e estável o bastante para aguentar a corrente.

Hall e Héroult partiram do mesmo ponto: trocar o sódio caro pela corrente elétrica, que em 1880 já começava a sair barata dos dínamos.

II Acidente ou projeto

O líquido que dissolvia a pedra

O alumínio barato saiu de projeto, montado tentativa por tentativa. Depois de formado em 1885, Hall transformou o galpão de lenha da casa da família em Oberlin em laboratório, com a ajuda da irmã mais velha, Julia Brainerd Hall, que também estudara química.

Ele construiu as próprias baterias, jarros de vidro com placas de zinco e carbono mergulhadas em ácido. Testou sal atrás de sal como solvente. Um a um, falharam: não dissolviam a alumina, ou dissolviam e se desfaziam com a corrente.

A resposta foi a criolita (mineral branco de sódio, alumínio e flúor, extraído quase só na Groenlândia). Derretida perto de 1.000 °C, metade da temperatura da alumina pura, ela dissolvia o pó branco como água dissolve sal, e aguentava a corrente sem se partir.

Em 23 de fevereiro de 1886, Hall passou a corrente pela mistura num cadinho (pote resistente ao fogo onde se derrete metal). Quando o banho esfriou e foi quebrado, havia dentro pequenas bolinhas de alumínio puro. Ele levou as bolinhas a Jewett no dia seguinte.

Héroult chegou à mesma criolita na Normandia, no mesmo ano, por um caminho paralelo. Ele usou o calor da própria corrente para manter o banho líquido, e registrou a patente francesa em 23 de abril de 1886, dois meses depois do teste de Hall.

COMO A CUBA FUNCIONA

O processo que leva o nome dos dois segue a mesma ordem desde 1886:

1. Derreter criolita numa cuba forrada de carbono, que funciona como polo negativo.

2. Despejar alumina no banho quente, onde ela se dissolve.

3. Baixar blocos de carbono no líquido, como polo positivo, e ligar a corrente.

4. Recolher o alumínio derretido, mais pesado, que afunda e se junta no fundo da cuba.

O oxigênio solto vai para os blocos de carbono e sai como gás carbônico, gastando os blocos aos poucos. O alumínio fica no fundo, pronto para ser escoado em lingotes.

Hall pediu a patente americana em 9 de julho de 1886 e esbarrou no pedido de Héroult nos Estados Unidos. O escritório de patentes abriu uma disputa de prioridade. Hall provou a data de fevereiro com cartas e com o testemunho do professor Jewett, e recebeu a patente em 1889.

Na Europa, a patente ficou com Héroult. O mundo dividiu o crédito em duas metades, uma de cada lado do Atlântico, e o método ganhou o nome dos dois.

Dois rapazes sem contato, nascidos no mesmo ano e com o mesmo mineral da Groenlândia, chegaram à mesma cuba em 1886: a química estava madura, e quem persistiu primeiro levou a patente.

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III O problema que ela resolveu

Do banquete do imperador à panela

O problema que o processo resolveu foi o preço. Um metal leve, que não enferruja e conduz bem a eletricidade, ficava fora do alcance de qualquer indústria porque saía caro demais de fabricar.

Hall precisava de dinheiro para provar o método em escala. Em 1888, com o metalurgista Alfred E. Hunt e um grupo de investidores de Pittsburgh, ele fundou a Pittsburgh Reduction Company. A primeira fábrica produziu poucas dezenas de quilos por dia, e a produção cresceu ano a ano.

Faltava alumina barata. Em 1888, o químico austríaco Carl Josef Bayer criou o método de tirar alumina pura da bauxita (rocha avermelhada rica em alumínio) com soda cáustica. Com a bauxita de um lado e a cuba de Hall e Héroult do outro, a cadeia inteira ficou completa.

Héroult levou o processo à Suíça. Em 1888, a Sociedade Metalúrgica Suíça abriu em Neuhausen, junto às cataratas do Reno, uma fábrica movida pela força da água. A eletricidade das quedas d'água virou o insumo decisivo, e as fábricas de alumínio passaram a nascer perto de usinas hidrelétricas.

O QUE O METAL BARATO MUDOU

Com o preço em queda, o alumínio deixou a joalheria e entrou na cozinha. As panelas de alumínio se espalharam no começo do século 20, leves e boas condutoras de calor. Depois vieram fios elétricos, latas, motores e peças de bicicleta.

O avião dependeu dele. O motor do Flyer, que os irmãos Wright fizeram voar em 1903, tinha o bloco fundido em alumínio para pesar pouco. Nas décadas seguintes, as estruturas dos aviões passaram a ser feitas de ligas do metal.

A Pittsburgh Reduction Company mudou de nome em 1907 para Aluminum Company of America, a Alcoa. Hall ficou rico, como o professor Jewett tinha previsto, e deixou boa parte da herança para o Oberlin College.

Hall e Héroult se conheceram já adultos, quando a disputa de patentes estava resolvida, e mantiveram relação cordial. Os dois viveram até 1914, ambos com 51 anos. Héroult partiu em maio, a bordo do próprio iate perto de Antibes, e Hall em dezembro, na Flórida.

O processo continua o mesmo nas fábricas de hoje: cuba de carbono, banho de criolita, alumina dissolvida e corrente elétrica. As cubas ficaram maiores, as correntes mais fortes, e o princípio do galpão de Oberlin segue intacto.

O alumínio saiu do talher reservado aos convidados do imperador e chegou à panela de qualquer cozinha porque dois rapazes trocaram o sódio pela tomada.

A pirâmide de 2,8 quilos segue no topo do Monumento a Washington, com o nome dos construtores gravado nas faces. Fundida quando o metal valia joia, ela hoje teria o preço de algumas latas de refrigerante, e o vidro da Tiffany que a exibiu ficou para trás.

“Que objeto da sua casa já foi luxo de rei antes de virar item de feira?”

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Quiz da edição

Em que data Charles Martin Hall passou a corrente elétrica pela mistura de criolita e alumina e obteve as primeiras bolinhas de alumínio puro no cadinho?

A9 de julho de 1886

B23 de fevereiro de 1886

C23 de abril de 1886

Ddezembro de 1884

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