Aluminium veier bare 2,8 kg/dm3 – stål veier 7,9. Altså burde vi vi bygge alle biler av aluminium, stoffet som kommer fra sand og rød leire. Eller?
Bildet øverst: Det har vært gjort mange tapre forsøk på å bygge lettere bil, som norske Troll av plast og engelske Austin A40 av aluminium, og riktig flott ble jo denne Jaguar XK 120! (Foto: Jaguar)
Av Stein Bekkevold
Aluminium (Al) lages av bauksitt, hentet ut av en type leire, og det hvite pulveret som lirkes ut heter alumina som blir aluminium – et lett, men svakt metall både i fasthet og stivhet, om du ikke tilsetter silisium. Stivheten er bare 1/3 av ståls (72 mot 210 GPa).
De stive og sterke legeringene blir dyre – men en Al-bil får økt holdbarhet da metallet ikke korroderer. Legeringene er dyre fordi det kreves mye strøm for å lage dem. En Al-bil koster derfor mer og det er nesten bare de dyreste – som Aston Martin & co – som bygges helt av Al. Så hva er aluminium, egentlig?
Ørkensand inneholder store mengder knust kvarts, altså silisiumoksider. Og silisium gir styrke og stivhet til aluminium. (Foto: California BLM)
Glass også
Aller først, hva er bauksitt? Det er rød leirjord, forvitret feltspatrike berg-arter – i varmt klima. Den inneholder ulike Al-hydroksider og er det viktigste råstoffet.
Og hva er silisium, som gjør aluminium så fint i biler og fly? Silisium er høyren, finmaltkvartssand. Der har du det: Romfart, fly og lettere biler avhenger av sand og et hvitt oksid fra rød leire – og av sanden lager vi også glass …
Alumina
– aluminium-oksid – er aluminium med oksygen, Al2O3. Det er det vanligste av flere Al-oksider, og kalles aluminium trioksid. Det kan også kalles aloksid, aloksitt eller alundum, avhengig av form eller bruksområde. Det forekommer naturlig som alfa-Al2O3 kalt korund, i edelstenene rubin og safir! Snakk om rar kjemi …
Aluminium er ellers et kjemisk grunnstoff (Al) med atomnummer 13. Det liker oksygen, og drar kjapt over seg et lag oksid, i luft. Al er mykt, ikke-magnetisk og seigt.
Det har en stabil, vanlig isotop som gjør stoffet til det tolvte vanligste i hele universet. Kjemisk sett er aluminium et overgangsmetall i bor-gruppen, men det kan du godt hoppe over.
Bauxitt er en rød jordart med aluminiumoksid. Her graves den ut i Ny Guinea.(Foto: Hydro)
Til fly og tog
Den sterke bindingen til oksygen gjør at Al bare forekommer som oksid. Derfor er det bundet som bergart – den tredje vanligste etter oksygen og silisium.
Stoffet ble funnet i 1825 av danske H. C. Ørsted. Den første (beskjedne) produksjonen kom fra den franske kjemikeren Deville i 1856. Al ble mer tilgjengelig med Hall–Héroult-prosessen, og kom uavhengig av den også fra USA-ingeniøren C. M. Hall – begge i 1886. Pussig – om det da ikke var tidlig industrispionasje …
I begge verdenskriger ble Al viktig for flyindustrien. Og i 1954 ble Al det mest produserte metall etter jern, foran kobber. På 2000-tallet ble det meste brukt til transport (fly og tog), og til emballasje.
Rubin og safir
Det er mer Al i jordskorpen enn ellers i universet, fordi stoffet, da vår klode kom til – raskt ble oksid – andre metaller sank til kjernen (som jern). I jordskorpen er aluminium det tredje vanligste grunnstoffet. Mange silikater inneholder aluminium.
Al fins også i sjøvann – 2 mikrogram per liter. Feltspat, mineraler i jordskorpen, er alumino-silikater. Al finnes også i beryll, kryolitt, granat, spinell og turkis.
Urenheter i Al, som krom og jern, skaper edelsteiner som rubin og safir. Og metallisk aluminium lages altså av bauksitt, jord som er forvitret fra berg som er fattig på jern og silika. I 2017 kom det meste fra Australia, Kina, Guinea og India.
Aluminium kan punktsveises som stål, men med andre elektroder og en annen styring av strømmen fordi metallet leder varme og elektrisitet MYE bedre. (Foto: BMW)
Utvinning
Forsøk på å utvinne aluminium går helt tilbake til 1760. Det første gode kom i 1824 ved H. C. Ørsted. Han reagerte vannfritt aluminiumklorid med kaliumamalgam og fikk ut en metallklump som lignet tinn – og viste dette i 1825.
I 1827 gjentok F. Wöhler dette, men kalte ikke stoffet aluminium. Først i 1845 kunne han lage små biter av Al og beskrive egenskapene. Lenge ble Wöhler kalt oppdageren. Siden hans metode ikke ga store mengder, forble stoffet sjeldent; det var dyrere enn gull.
Etter mange forsøk på å lage Al industrielt kom østerrikeren C. J. Bayer i 1889 med en måte å rense bauksitt på, for å få ut alumina. Dette er kjent som Bayerprosessen. Moderne produksjon er basert på denne og på Hall–Héroult. Og Norge er store på dette, på grunn av tilgangen på vannkraft.
Så her har du bakgrunnen for stoffet som kan gi oss lettere – men MYE dyrere – biler i fremtiden.
Les også: A propos gjenbruk: Over 150 kg plast er det i bilen
