Estrazione e raffinazione: cobalto, il metallo purtroppo necessario

La storia dell’umanità è in gran parte una storia di conflitti, spesso causati dalla distribuzione ineguale delle risorse. Da quando siamo lontani dagli alberi, e probabilmente anche molto prima, i nostri antenati hanno lottato per ottenere ciò di cui avevano bisogno per sopravvivere, il più delle volte a spese di un'altra tribù più fortunata. Cibo, acqua, terra, non importa; se Loro ce l'hanno e Noi no, ci sono buone probabilità che ci sia uno scontro.

Poche risorse sono distribuite in modo così diseguale sul nostro pianeta come lo è il cobalto. Il metallo costituisce solo una frazione percentuale della crosta terrestre e le concentrazioni commercialmente significative sono poche e lontane tra loro, tanto che chi ne ha un po’ spesso si ritrova in disaccordo con chi ne ha bisogno. E ne abbiamo bisogno; ciò che nell'antichità era iniziato principalmente come un ricco pigmento blu per vetro e ceramica è diventato essenziale per importanti leghe industriali, magneti ad alta potenza e anodi di batterie al litio, tra gli altri usi.

Ottenere l’accesso alle nostre limitate scorte di cobalto e raffinarlo in un metallo utile non è un processo banale, e sfortunatamente la sua enorme importanza per la società tecnologica lo costringe a ricoprire un ruolo geopolitico che ha contribuito molto ad aumentare la miseria umana. Fortunatamente, le forze di mercato e le nuove tecnologie stanno rendendo praticabili fonti un tempo marginali, il che potrebbe aiutarci a ottenere il cobalto di cui abbiamo bisogno senza tutti i conflitti.

Le proprietà chimiche del cobalto giocano un ruolo importante nella sua distribuzione irregolare. Come l'alluminio, è essenzialmente impossibile trovare il cobalto elementare in natura, e per la stessa ragione: reagisce prontamente con l'ossigeno, formando ossidi abbastanza inerti. Tende anche a formare minerali strettamente associati ad altri metalli, come rame e nichel. In effetti, quasi tutto il cobalto prodotto oggi – il 98% – è un sottoprodotto dell’estrazione e della raffinazione di questi due importanti metalli industriali.

Il cobalto forma facilmente anche minerali che incorporano zolfo e, sfortunatamente, arsenico. Esistono oltre 30 minerali diversi che contengono cobalto in concentrazioni commercialmente significative, rendendo difficile individuare un minerale principale. Tuttavia, la geologia che rende questi diversi minerali facilmente disponibili è piuttosto limitata e sapere in quali tipi di formazioni rocciose è probabile che si trovino i minerali di cobalto aiuta a spiegare perché i depositi vitali sono sparsi in tutto il mondo.

I minerali di cobalto tendono a trovarsi in due ampi contesti geologici: sedimentario e vulcanogenico. I depositi sedimentari, che oggi rappresentano oltre il 50% dell’estrazione del cobalto, sono arenarie e scisti che si formarono sotto antichi oceani e laghi, dove i sedimenti organici si accumulavano e alla fine si mineralizzavano, principalmente con solfuri metallici. Due grandi depositi sedimentari sono il Kupferschiefer europeo, o "scisto di rame", e il Copperbelt dell'Africa centrale. Entrambi questi depositi contengono grandi quantità di solfuri di rame insieme a una quantità significativa di minerali di cobalto associati.

I depositi di minerali vulcanici, d'altra parte, provengono da processi idrotermali, dove i minerali di solfuro di rame e cobalto precipitano dai fluidi che passano attraverso le bocche idrotermali. Questi depositi minerali si formano originariamente sul fondo del mare, ma l’attività tettonica e altri processi geologici alla fine espongono questi minerali o li collocano abbastanza vicino alla superficie per consentirne un accesso relativamente facile. I depositi vulcanici di cobalto sono davvero molto rari, se ne trovano solo una manciata sparsi in tutto il mondo, e sono le uniche formazioni in cui il cobalto viene estratto come prodotto primario, piuttosto che come sottoprodotto dell’estrazione di rame o nichel.

La stragrande maggioranza del cobalto attualmente prodotto è un sottoprodotto della produzione del rame e, poiché i minerali dei due metalli sono così strettamente associati nei loro depositi sedimentari, non è possibile estrarre selettivamente l'uno o l'altro. Quindi il processo di estrazione del cobalto dai suoi minerali è essenzialmente lo stesso dell'estrazione e della raffinazione del rame, di cui abbiamo già parlato in questa serie. In breve, il minerale di solfuro frantumato proveniente da vaste miniere a cielo aperto viene ammucchiato in pozzi con rivestimenti impermeabili per raccogliere una ricca zuppa minerale che viene lisciviata dalla roccia da una pioggia costante di acido solforico. Il rame viene estratto dalla soluzione mediante elettrolisi, lasciando dietro di sé un elettrolita esaurito relativamente ricco di cobalto e altri metalli.