Mercoledì, 16 Novembre 2016 16:57

ACCIAIO

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Quando il rivoluzionario russo Giuseppe Giugasvili ha deciso di adottare un nome di battaglia ha scelto Stalin, dal nome russo dell'acciaio. L'acciaio era, alla fine dell'Ottocento e all'inizio del secolo scorso, il simbolo della potenza, del progresso, della forza, del capitalismo, del lavoro. Di acciaio si facevano torri e navi, macchine e ponti, edifici e cannoni; la produzione dell'acciaio muoveva milioni di lavoratori nel mondo e potenti interessi industriali e finanziari. Per produrre acciaio occorrevano minerali di ferro (per lo più ossidi, solfuri, carbonati) e carbone (di cui erano ricchi la Germania, la Francia, l'Inghilterra, i giovani Stati uniti); chi perfezionava i processi di fabbricazione dell'acciaio non solo diventava ricco, ma era riconosciuto come benefattore dell'umanità.

Eppure l’acciaio di questi tempi non ha buona fama in Italia. Il “caso Taranto”, cioè la scoperta del grave inquinamento provocato dallo stabilimento Ilva ex Italsider, ha messo in discussione la produzione dell’acciaio, ma anche più in generale i “danni” dell’industrializzazione. Non c’è dubbio che la produzione di acciaio non si svolge in un salotto, ma non c’è dubbio che l’acciaio è e resterà tutto intorno a noi, ci piaccia o no. E’ presente nelle abitazioni, nei ponti e nelle strade, in tutte i macchinari, perfino nelle merci più “verdi” ed “ecologiche”. La sua produzione ha accompagnato il “progresso” non solo merceologico, ma anche scientifico, sociale ed umano.

Già quasi trenta secoli fa i nostri predecessori avevano scoperto che il ferro esisteva in molte pietre e rocce diffuse sul pianeta, combinato con altri elementi, ossigeno, zolfo, carbonio, silicio, eccetera; il ferro non si trova libero sulla superficie del pianeta perché reagisce facilmente con l’acqua e molti gas atmosferici. I primi metallurgisti avevano capito che si sarebbe potuto ottenere il ferro, un metallo duro e resistente, scaldando le rocce con carbone; infatti il carbonio del carbone “porta via” l’ossigeno dagli ossidi e libera ferro più o meno puro.

Il ferro fuso, ottenuto trattando i minerali con carbone, risultava di cattiva qualità, ferraccio; più tardi è stato chiarito che il ferraccio, poi chiamata ghisa, contiene piccole (circa dal 3 al 5 %) quantità di carbonio, responsabile della fragilità delle leghe ferro-carbonio, e che un ferro molto migliore, l’acciaio, si ottiene proprio ossidando quella piccola quantità di carbonio in modo da ottenere delle leghe ferro-carbonio con meno di 1 % di carbonio.

La storia degli ultimi trecento anni dell’acciaio è stata segnata da una serie di innovazioni, da continui perfezionamenti dell’altoforno, alla sostituzione del carbone di legna, come riducente del minerale, con il carbone fossile, poi a sua volta sostituito dal carbone coke, ai perfezionamenti della trasformazione del ferro dolce e della ghisa in acciaio per ossidazione a caldo, dapprima nel convertitore Bessemer, poi in quelli di Martin e Siemens, capaci di trasformare in acciaio sia ghisa sia rottami, al processo di trattamento della ghisa e del rottame con ossigeno puro, all’introduzione del forno elettrico per fondere i rottami di ferro,

Oggi (2016)  circa 1500 milioni di tonnellate di acciaio sono prodotte nel mondo principalmente mediante due processi; quello al forno elettrico (circa 30 % della produzione mondiale) e quello a ciclo integrale (circa 70 % della produzione mondiale).

Il ciclo integrale, quello seguito a Taranto, inizia con il trasporto delle materie prime, minerali di ferro e carbone, e il loro deposito in parchi da cui i venti sollevano polveri che ricadono nelle zone vicine all’acciaieria. Il carbone fossile è trasformato nel più resistente carbone coke per riscaldamento in assenza d’aria ad alta temperatura; al fianco del coke (circa due terzi del peso originale del carbone trattato), si forma una massa di prodotti volatili costituiti da gas, liquidi e solidi. Questi in parte sono utilizzati come fonti di energia nello stesso impianto, in parte sono costituiti da residui che contengono molecole varie come idrocarburi aromatici policiclici, alcuni cancerogeni, fra cui il tristemente noto benzopirene, uno dei cancerogeni più potenti, che sfuggono anche ai filtri e finiscono nell’aria e nel suolo circostante. Il coke viene poi miscelato con il minerale di ferro in un processo di agglomerazione, anche questo fonte di polvere e di sostanze organiche fra cui membri della famiglia delle diossine e dei benzofurani, alcuni cancerogeni; anche questi dispersi nell’aria.

La fase successiva consiste nella riduzione del minerale negli alti forni, nei quali l’agglomerato è caricato dall’alto mentre una corrente di aria calda attraversa l’agglomerato dal basso all’alto del forno; l’ossigeno dell’aria reagisce con il coke, lo trasforma in ossido di carbonio, un gas riducente che “porta via” l’ossigeno dagli ossidi di ferro trasformandosi in anidride carbonica. Dal fondo dell’altoforno allo stato fuso, esce il ferro impuro di carbonio (la ghisa), e una massa fusa di silicati, le “loppe”. Dall’alto del forno esce una miscela di gas e polveri che in parte sfuggono ai filtri e rappresentano la quarta importante fonte di inquinamento dell’intero processo.

La ghisa viene trattata, insieme a rottami, nei convertitori in cui una corrente di ossigeno “porta via” dalla ghisa il carbonio residuo e la trasforma in acciaio fuso. Anche qui, come negli altiforni, si formano polveri e residui solidi, le loppe, che in parte trovano qualche impiego nei cementifici e in parte finiscono nelle tanto contestate discariche, altre fonti di inquinamento del suolo e delle acque: una quinta fonte di nocività. Tutto questo è ben noto ai cittadini di Taranto.

Il ciclo siderurgico integrale, quindi, è efficiente, ma altamente nocivo per i lavoratori e per l’ambiente circostante ed è tanto più “sporco” quanto più scadenti sono le tecniche di manutenzione e depurazione. Al punto che l’esercizio dello stabilimento siderurgico di Taranto, il più grande d’Italia, con una capacità produttiva di una diecina di milioni di tonnellate all’anno e la movimentazione di una quantità ancora superiore di materie prime e di scorie, vecchio ormai di 50 anni, ha suscitato una protesta popolare che in parte si traduce in una contestazione contro “l’acciaio”. Tale contestazione crea una dolorosa frattura fra lavoratori, che temono per il proprio posto di lavoro, loro stessi inquinati dentro la fabbrica, e la popolazione, comprese le famiglie dei lavoratori, inquinate per le sostanze nocive che escono dalla fabbrica.

Ci si è allora chiesti se non è possibile ottenere acciaio, di cui c’è crescente bisogno nel mondo, con una ulteriore svolta tecnologica. E’ stato suggerito di ricorrere ad una tecnologia già sperimentata altrove, consistente nell’accorciare il ciclo usando il metano come agente riducente del minerale. Questo gas, abbondante in natura, è costituito da un atomo di carbonio e quattro atomi di idrogeno, tutti adatti per “portare via” l’ossigeno dal minerale; si ottiene così un ferro preridotto adatto per essere raffinato nei convertitori ad ossigeno, insieme a rottami.

Il processo comporta problemi di costi, monetari ed energetici, tecnologici (radicale trasformazione dell’acciaieria e modifiche delle strutture portuali), tecnico-scientifici perché l’efficacia dipende dalla qualità dei minerali di ferro e dalla qualità dell’acciaio che verrebbe prodotto e anche ambientali perché nessun processo è esente da polveri e fumi e scorie.

L’economia e la termodinamica sembrano favorevoli e nel mondo già circa 60 milioni di tonnellate di acciaio sono prodotti ogni anno con l’impiego di metano; il processo è oggetto di continui perfezionamenti e di analisi per valutare l’inquinamento che comporta e che esiste, anche se molto minore di quello esistente con il ciclo basato sul carbone. Come tutte le altre transizioni tecnologiche che si sono verificate nel passato, la trasformazione delle attuali acciaierie con l’introduzione del ciclo basato sul metano incontra decise opposizioni. Innanzitutto da coloro che dovrebbero affrontare nuovi investimenti finanziari. Contro l’acciaio al metano sono prevedili opposizioni da parte delle potenti organizzazioni dell’estrazione, del commercio e del trasporto del carbone. Nel mondo circa 1000 milioni di tonnellate di carbone ogni anno sono assorbite dalla siderurgia mondiale e gli ingenti profitti di queste attività verrebbero ridotti a favore dei produttori, esportatori e trasportatori di metano.

I vantaggi sembrano peraltro riconoscibili; innanzitutto sul piano umano, sociale e ambientale, grazie alla diminuzione dell’inquinamento; verrebbe così attenuata la giusta protesta popolare contro l’attuale “acciaio”, e potrebbero venirne una migliore confidenza con la tecnologia da cui dipende l’occupazione; sul piano dell’occupazione, inoltre, si avrebbero positive ricadute nelle fasi di innovazione e ricerca e di costruzione e installazione dei nuovi impianti.

Per ora il discorso è soltanto iniziato. La transizione potrebbe incentivare quella innovazione tecnologica di cui tanto si parla, anche con il coinvolgimento delle Università, e comunque non potrebbe avvenire per bacchetta magica. Non so come finirà; si tratta di una occasione per coinvolgere, come mai è stato fatto in passato, la popolazione nei dettagli del processo, delle quantità e dei caratteri delle materie che verrebbero ad attraversare Taranto; una occasione per effettuare una “valutazione dell’impatto ambientale” preventiva, con la partecipazione della popolazione, ben diversa dalle affrettate valutazioni o autorizzazioni finora fatte a disastri avvenuti.

Comunque, a mio modesto parere, anche solo l’aver formulato l’idea di un cambiamento, ha stimolato un dibattito e destato un briciolo di speranza per un futuro in cui Taranto conservi la sua tradizione industriale e operaia, l’occupazione e in cui si muoia di meno di mali ambientali.
Di questi tempi l’acciaio non ha buona fama in Italia. Il “caso Taranto”, cioè la scoperta del grave inquinamento provocato dallo stabilimento Ilva ex Italsider, ha messo in discussione la produzione dell’acciaio, ma anche più in generale i “danni” dell’industrializzazione. Non c’è dubbio che la produzione di acciaio non si svolge in un salotto, ma non c’è dubbio che l’acciaio è e resterà tutto intorno a noi, ci piaccia o no. E’ presente nelle abitazioni, nei ponti e nelle strade, in tutte i macchinari, perfino nelle merci più “verdi” ed “ecologiche”. La sua produzione ha accompagnato il “progresso” non solo merceologico, ma anche scientifico, sociale ed umano.

Già quasi trenta secoli fa i nostri predecessori avevano scoperto che il ferro esisteva in molte pietre e rocce diffuse sul pianeta, combinato con altri elementi, ossigeno, zolfo, carbonio, silicio, eccetera; il ferro non si trova libero sulla superficie del pianeta perché reagisce facilmente con l’acqua e molti gas atmosferici. I primi metallurgisti avevano capito che si sarebbe potuto ottenere il ferro, un metallo duro e resistente, scaldando le rocce con carbone; infatti il carbonio del carbone “porta via” l’ossigeno dagli ossidi e libera ferro più o meno puro.

Il ferro fuso, ottenuto trattando i minerali con carbone, risultava di cattiva qualità, ferraccio; più tardi è stato chiarito che il ferraccio, poi chiamata ghisa, contiene piccole (circa dal 3 al 5 %) quantità di carbonio, responsabile della fragilità delle leghe ferro-carbonio, e che un ferro molto migliore, l’acciaio, si ottiene proprio ossidando quella piccola quantità di carbonio in modo da ottenere delle leghe ferro-carbonio con meno di 1 % di carbonio.

La storia degli ultimi trecento anni dell’acciaio è stata segnata da una serie di innovazioni, da continui perfezionamenti dell’altoforno, alla sostituzione del carbone di legna, come riducente del minerale, con il carbone fossile, poi a sua volta sostituito dal carbone coke, ai perfezionamenti della trasformazione del ferro dolce e della ghisa in acciaio per ossidazione a caldo, dapprima nel convertitore Bessemer, poi in quelli di Martin e Siemens, capaci di trasformare in acciaio sia ghisa sia rottami, al processo di trattamento della ghisa e del rottame con ossigeno puro, all’introduzione del forno elettrico per fondere i rottami di ferro,

Oggi 1550 milioni di tonnellate di acciaio sono prodotti nel mondo principalmente mediante due processi; quello al forno elettrico (circa 30 % della produzione mondiale) e quello a ciclo integrale (circa 70 % della produzione mondiale).

Il ciclo integrale, quello seguito a Taranto, inizia con il trasporto delle materie prime, minerali di ferro e carbone, e il loro deposito in parchi da cui i venti sollevano polveri che ricadono nelle zone vicine all’acciaieria. Il carbone fossile è trasformato nel più resistente carbone coke per riscaldamento in assenza d’aria ad alta temperatura; al fianco del coke (circa due terzi del peso originale del carbone trattato), si forma una massa di prodotti volatili costituiti da gas, liquidi e solidi. Questi in parte sono utilizzati come fonti di energia nello stesso impianto, in parte sono costituiti da residui che contengono molecole varie come idrocarburi aromatici policiclici, alcuni cancerogeni, fra cui il tristemente noto benzopirene, uno dei cancerogeni più potenti, che sfuggono anche ai filtri e finiscono nell’aria e nel suolo circostante. Il coke viene poi miscelato con il minerale di ferro in un processo di agglomerazione, anche questo fonte di polvere e di sostanze organiche fra cui membri della famiglia delle diossine e dei benzofurani, alcuni cancerogeni; anche questi dispersi nell’aria.

La fase successiva consiste nella riduzione del minerale negli alti forni, nei quali l’agglomerato è caricato dall’alto mentre una corrente di aria calda attraversa l’agglomerato dal basso all’alto del forno; l’ossigeno dell’aria reagisce con il coke, lo trasforma in ossido di carbonio, un gas riducente che “porta via” l’ossigeno dagli ossidi di ferro trasformandosi in anidride carbonica. Dal fondo dell’altoforno allo stato fuso, esce il ferro impuro di carbonio (la ghisa), e una massa fusa di silicati, le “loppe”. Dall’alto del forno esce una miscela di gas e polveri che in parte sfuggono ai filtri e rappresentano la quarta importante fonte di inquinamento dell’intero processo.

La ghisa viene trattata, insieme a rottami, nei convertitori in cui una corrente di ossigeno “porta via” dalla ghisa il carbonio residuo e la trasforma in acciaio fuso. Anche qui, come negli altiforni, si formano polveri e residui solidi, le loppe, che in parte trovano qualche impiego nei cementifici e in parte finiscono nelle tanto contestate discariche, altre fonti di inquinamento del suolo e delle acque: una quinta fonte di nocività. Tutto questo è ben noto ai cittadini di Taranto.

Il ciclo siderurgico integrale, quindi, è efficiente, ma altamente nocivo per i lavoratori e per l’ambiente circostante ed è tanto più “sporco” quanto più scadenti sono le tecniche di manutenzione e depurazione. Al punto che l’esercizio dello stabilimento siderurgico di Taranto, il più grande d’Italia, con una capacità produttiva di una diecina di milioni di tonnellate all’anno e la movimentazione di una quantità ancora superiore di materie prime e di scorie, vecchio ormai di 50 anni, ha suscitato una protesta popolare che in parte si traduce in una contestazione contro “l’acciaio”. Tale contestazione crea una dolorosa frattura fra lavoratori, che temono per il proprio posto di lavoro, loro stessi inquinati dentro la fabbrica, e la popolazione, comprese le famiglie dei lavoratori, inquinate per le sostanze nocive che escono dalla fabbrica.

Ci si è allora chiesti se non è possibile ottenere acciaio, di cui c’è crescente bisogno nel mondo, con una ulteriore svolta tecnologica. Il vice commissario dell’Ilva Edo Ronchi ha così suggerito di ricorrere ad una tecnologia già sperimentata altrove, consistente nell’accorciare il ciclo usando il metano come agente riducente del minerale. Questo gas, abbondante in natura, è costituito da un atomo di carbonio e quattro atomi di idrogeno, tutti adatti per “portare via” l’ossigeno dal minerale; si ottiene così un ferro preridotto adatto per essere raffinato nei convertitori ad ossigeno, insieme a rottami.

Il processo comporta problemi di costi, monetari ed energetici, tecnologici (radicale trasformazione dell’acciaieria e modifiche delle strutture portuali), tecnico-scientifici perché l’efficacia dipende dalla qualità dei minerali di ferro e dalla qualità dell’acciaio che verrebbe prodotto e anche ambientali perché nessun processo è esente da polveri e fumi e scorie.

L’economia e la termodinamica sembrano favorevoli e nel mondo già circa 60 milioni di tonnellate di acciaio sono prodotti ogni anno con l’impiego di metano; il processo è oggetto di continui perfezionamenti e di analisi per valutare l’inquinamento che comporta e che esiste, anche se molto minore di quello esistente con il ciclo basato sul carbone. Come tutte le altre transizioni tecnologiche che si sono verificate nel passato, la trasformazione delle attuali acciaierie con l’introduzione del ciclo basato sul metano incontra decise opposizioni. Innanzitutto da coloro che dovrebbero affrontare nuovi investimenti finanziari. Contro l’acciaio al metano sono prevedili opposizioni da parte delle potenti organizzazioni dell’estrazione, del commercio e del trasporto del carbone. Nel mondo circa 1000 milioni di tonnellate di carbone ogni anno sono assorbite dalla siderurgia mondiale e gli ingenti profitti di queste attività verrebbero ridotti a favore dei produttori, esportatori e trasportatori di metano.

I vantaggi sembrano peraltro riconoscibili; innanzitutto sul piano umano, sociale e ambientale, grazie alla diminuzione dell’inquinamento; verrebbe così attenuata la giusta protesta popolare contro l’attuale “acciaio”, e potrebbero venirne una migliore confidenza con la tecnologia da cui dipende l’occupazione; sul piano dell’occupazione, inoltre, si avrebbero positive ricadute nelle fasi di innovazione e ricerca e di costruzione e installazione dei nuovi impianti.

Per ora il discorso è soltanto iniziato, ma tutto induce a credere che la sopravvivenza della siderurgia italiana possa essere meglio assicurata da una trasformazione tecnologica basata sul metano. E’ perciò auspicabile che si passi dalla fase di idea e proposta ad una seria analisi interdisciplinare delle attuali conoscenze sulla preriduzione, anche nei loro aspetti geopolitica: da dove acquistare minerali di ferro e di quale qualità, dove approvvigionarsi del metano, tenendo conto che finora la preriduzione è stata vista come un processo da utilizzare nelle vicinanze delle miniere, con esportazione di ferro preridotto, per cui al paese importatore resterebbe soltanto la fase finale della produzione di acciaio. Si tratta di scelte influenzate anche dalla futura disponibilità di rottami, prevedibilmente in aumento. 
La transizione potrebbe incentivare quella innovazione tecnologica di cui tanto si parla, anche con il coinvolgimento delle Università, e comunque non potrebbe avvenire per bacchetta magica. Non so come finirà; si tratta di una occasione per coinvolgere, come mai è stato fatto in passato, la popolazione nei dettagli del processo, delle quantità e dei caratteri delle materie che verrebbero ad attraversare Taranto; una occasione per effettuare una “valutazione dell’impatto ambientale” preventiva, con la partecipazione della popolazione, ben diversa dalle affrettate valutazioni o autorizzazioni finora fatte a disastri avvenuti.

Comunque, a mio modesto parere, anche solo l’aver formulato l’idea di un cambiamento, ha stimolato un dibattito e destato un briciolo di speranza per un futuro in cui Taranto conservi la sua tradizione industriale e operaia, l’occupazione e in cui si muoia di meno di mali ambientali.

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