Aluminio

ecuación: $C _ {{P}} = (28.08920) + (- 5.414849) \ times 10 ^ {{- 3}} T + (8.560423) \ times 10 ^ {{- 6}} T ^ {2} + (3.427370) \ times 10 ^ {{- 9}} T ^ {3} + {\ frac {(-0.277375) \ times 10 ^ {6}} {T ^ {2}}}$
Capacidad calorífica del sólido en J · mol -1 · K -1 y temperatura en Kelvin, de 298 a 933 K.
Valores calculados:
24,21 J · mol -1 · K -1 a 25 ° C.

T (K)	T (° C)	C p $(\ tfrac {J} {mol \ veces K})$	C p $(\ tfrac {J} {g \ veces K})$
298	24,85	24,2	0,897
340,33	67,18	24,98	0.9258
361,5	88,35	25.29	0,9373
382,67	109,52	25,57	0,9476
403,83	130,68	25,82	0.9571
425	151,85	26.06	0,9659
446.17	173.02	26.29	0.9743
467,33	194.18	26.51	0,9825
488,5	215,35	26,72	0,9905
509,67	236,52	26,94	0,9984
530,83	257,68	27.16	1.0064
552	278,85	27,37	1.0146
573,17	300.02	27,6	1.0229
594,33	321.18	27,83	1.0314
615,5	342,35	28.07	1.0402

T (K)	T (° C)	C p $(\ tfrac {J} {mol \ veces K})$	C p $(\ tfrac {J} {g \ veces K})$
300,65	27,5	24,26	0.8991
300,49	27,34	24,26	0,899
300,35	27,2	24.25	0,8989
700,17	427.02	29.11	1.0787
721,33	448.18	29,39	1.0893
742,5	469,35	29,69	1,1003
763,67	490.52	30	1.1118
784,83	511,68	30,32	1.1237
806	532,85	30,65	1.1361
827,17	554.02	31	1,149
848,33	575.18	31,36	1,1624
869,5	596,35	31,74	1.1763
890,67	617.52	32.13	1.1908
911.83	638,68	32,53	1,2058
933	659,85	32,95	1.2213

ecuación: $C _ {{P}} = (20.37692) + (0.660817) \ times 10 ^ {{- 3}} T + (- 0.313631) \ times 10 ^ {{- 6}} T ^ {2} + (0.045106) \ times 10 ^ {{- 9}} T ^ {3} + {\ frac {(0.078173) \ times 10 ^ {6}} {T ^ {2}}}$
Capacidad calorífica del gas en J mol -1 K -1 y temperatura en Kelvin, de 2790,812 a 6000 K.
Valores calculados:

T (K)	T (° C)	C p $(\ tfrac {J} {mol \ veces K})$	C p $(\ tfrac {J} {g \ veces K})$
2.790,812	2.517,66	20,77	0,7697
3.004,76	2.731,61	20,76	0,7695
3 111,73	2.838,58	20,76	0,7695
3.218,7	2 945,55	20,77	0,7696
3.325,68	3052.53	20,77	0,7699
3 432,65	3.159,5	20,78	0,7702
3.539,62	3 266,47	20,79	0,7706
3.646,6	3 373,45	20,81	0,7712
3 753,57	3480.42	20,83	0,772
3.860,54	3.587,39	20,85	0,7729
3 967,51	3.694,36	20,88	0,774
4.074,49	3.801,34	20,92	0,7753
4.181,46	3.908,31	20,96	0,7768
4 288,43	4.015,28	21	0,7785
4.395,41	4.122,26	21.06	0,7804

T (K)	T (° C)	C p $(\ tfrac {J} {mol \ veces K})$	C p $(\ tfrac {J} {g \ veces K})$
2 804,18	2.531,03	20,77	0,7697
2 803,4	2.530,25	20,77	0,7697
2 802,7	2.529,55	20,77	0,7697
4.823,3	4.550,15	21,33	0,7906
4.930,27	4.657,12	21.42	0,7939
5.037,24	4 764,09	21,52	0,7974
5.144,22	4.871,07	21,62	0,8013
5 251,19	4.978,04	21,73	0,8055
5 358,16	5.085,01	21,85	0,81
5.465,14	5.191,99	21,99	0,8149
5.572,11	5.298,96	22.13	0.8201
5.679,08	5.405,93	22.28	0.8257
5 786,05	5 512,9	22.44	0.8317
5.893,03	5 619,88	22,61	0.8381
6000	5.726,85	22,8	0.8449

Conductividad eléctrica

37,7 x 10 6 S · m -1

Conductividad térmica

237 W · m -1 · K -1

Solubilidad

suelo. en NaOH , KOH o Na 2 CO 3 acuoso,

HCl (catalizado por CuCl 2 , HgCl 2 o una gota de Hg ),
HCl + H 2 O 2 ,
H 2 SO 4 diluido (catalizado por iones Hg (II))

Diverso

7429-90-5

231-072-3

Precauciones

SGH

Pirofórico :

Peligro H250, H261, P210, P222, P280, P231 + P232 , P335 + P334, P422, H250 : Se incendia espontáneamente en contacto con el aire
H261 : En contacto con el agua libera gases inflamables
P210 : Mantener alejado de fuentes de calor, chispas, llama abierta o superficies calientes. - No fumar.
P222 : No dejar en contacto con el aire.
P280 : Use guantes de protección / ropa protectora / protección para los ojos / protección facial.
P231 + P232 : Manipular bajo gas inerte. Proteger de la humedad.
P335 + P334 : Eliminar con cuidado las partículas depositadas en la piel. Enjuague con agua fría / aplique una compresa húmeda.
P422 : Almacenar contenido en ...

Estabilizado :

Atención H228, H261, P210, P370 + P378, P402 + P404, H228 : Sólido inflamable
H261 : En contacto con el agua libera gases inflamables
P210 : Mantener alejado de fuentes de calor, chispas, llama abierta o superficies calientes. - No fumar.
P370 + P378 : En caso de incendio: Utilizar… para apagarlo.
P402 + P404 : Almacenar en un lugar seco. Almacenar en un recipiente cerrado.

WHMIS

B6, B6 : El material reactivo inflamable
libera gas inflamable en contacto con el agua: hidrógeno

1.0% de divulgación según la lista de divulgación de ingredientes
Comentarios: Existe una clasificación diferente para el aluminio (metal)
. Para obtener más detalles, consulte este producto.

Transporte

Pirofórico :

423

1396

Código Kemler:
423 : sólido que reacciona con el agua, liberando gases inflamables
Número ONU :
1396 : ALUMINIO EN POLVO SIN REVESTIMIENTO
Clase:
4.3
Etiqueta: 4.3 : Sustancias que, en contacto con el agua, desprenden gases inflamables Embalaje: Grupo de embalaje II / III : medio / riesgo bajo.

Estabilizado :

1309

Código Kemler:
40 : sólido inflamable o material que reacciona espontáneamente o que se calienta espontáneamente
Número ONU :
1309 : ALUMINIO EN POLVO RECUBIERTO
Clase:
4.1
Etiqueta: 4.1 : Sólidos inflamables, sustancias que reaccionan espontáneamente y sólidos explosivos insensibilizados Embalaje: Grupo de embalaje II / III : materiales moderadamente / levemente peligrosos.

Unidades de SI y STP a menos que se indique lo contrario.

El aluminio es el elemento químico de número atómico 13, de símbolo Al. Pertenece al grupo 13 de la tabla periódica ya la familia de los metales pobres .

El cuerpo de aluminio simple es un metal maleable , plateado, poco alterable en el aire y poco denso . Es el metal más abundante en la corteza terrestre y el tercer elemento más abundante después del oxígeno y el silicio ; representa en promedio el 8% de la masa de materiales en la superficie sólida del planeta. Por lo general, es demasiado reactivo para existir de forma nativa en el entorno natural: se encuentra combinado con más de 270 minerales diferentes. Su principal mineral es la bauxita : está presente en forma de óxido hidratado del que se extrae la alúmina . También se puede extraer de nefelina , leucita , silimanita , andalucita y moscovita .

El metal expuesto inmediatamente se convierte en auto- pasiva mediante oxidación, incluso en condiciones desfavorables: una capa de alúmina Al 2 O 3resistente al agua unos nanómetros de espesor lo protege de la corrosión (las condiciones favorables son esencialmente: baja temperatura, baja humedad, baja contaminación, baja sal; aleación de calidad adecuada). La oxidabilidad del aluminio debe controlarse técnicamente en procesos industriales; se utiliza en algunos de ellos (los dos principales son la oxidación forzada amplificada rápida del electrolítico anódico y el taponamiento rápido por hidratación en caliente).

Su ligereza, su resistencia a la corrosión, su variada forma y su coloración duradera lo convierten en un material importante y muy utilizado en la industria y la artesanía, a pesar del tecnicismo de su implementación, en forma pura o de aleación , particularmente en aeronáutica , transporte y construcción . Su naturaleza reactiva también lo convierte en un catalizador y aditivo en la industria química ; por tanto, se utiliza para aumentar el poder explosivo del nitrato de amonio .

En 2010, se extrajeron 211 millones de toneladas de bauxita en todo el mundo, Australia aportó el 33,2% por delante de China (19,0%), Brasil (15,2%), India (8,5%) y Guinea (8,2%). Guinea por sí sola posee más de una cuarta parte de las reservas de bauxita conocidas en el mundo, estimadas a finales de 2010 en 28.000 millones de toneladas. La producción mundial de aluminio metálico ascendió a 41,4 millones de toneladas en 2010, de las cuales China alcanzó el 40,6% con 16,8 millones de toneladas, muy por delante de Rusia (9,3%) y Canadá (7,1%). No es un oligoelemento y es un contaminante creciente del medio ambiente y los alimentos.

Historia

En 1807 , Humphry Davy , después de descubrir que el sodio y el potasio se usaban en la composición del alumbre (una sustancia astringente que se usa para fijar los tintes), asumió que también había otro metal , al que llamó "Aluminio" (en latín , "alumbre" significa alumen ). Pierre Berthier descubrió en una mina cerca de Baux-de-Provence en 1821 un mineral que contenía de 50 a 60% de óxido de aluminio. Este mineral se llamará bauxita .

En 1825 , el químico y físico danés Hans Christian Ørsted logró producir una forma impura del metal.

En 1827 , Friedrich Wöhler profundizó el trabajo de Ørsted. Aísla el aluminio por la acción del potasio sobre el cloruro de aluminio, obteniendo un polvo de aluminio gris. Fue el primero en destacar las propiedades químicas y físicas de este elemento, siendo la más destacable su ligereza.

El químico francés Henri Sainte-Claire Deville mejoró el método Wöhler en 1846 al reducir el mineral con sodio . En 1854 presentó a la Academia de Ciencias el primer lingote de aluminio obtenido, en estado fundido, por medios químicos. Publicó su investigación en un libro en 1856 . Este método se utiliza industrialmente en toda Europa para la fabricación de aluminio (en particular en 1859 por Henry Merle en su fábrica de Salindres , cuna de la empresa Pechiney), pero sigue siendo extremadamente caro, dando un metal cuyo precio era comparable al de oro (1,200 y 1,500 F oro / kg y plata solo 210 F / kg ). Luego, el metal se reserva para hacer joyas de lujo o cubiertos reservados para una élite. Este es el caso de las copas de honor (realizadas en particular por Paul Morin et Cie) y las obras de arte realizadas para la corte imperial de Napoleón III . Este último recibe a sus distinguidos invitados con cubiertos de aluminio, los demás invitados deben contentarse con cubiertos vermeil .

El avance de la electricidad y el descubrimiento, en 1886 , de la producción de aluminio por electrólisis , permitió abaratar los costes de forma significativa. A partir de entonces, el aluminio encontró nuevas aplicaciones en utensilios de cocina y, como aleación, en la industria aeronáutica (una aleación de duraluminio menos frágil creada en 1909) y cableado eléctrico ( almelec creado en 1921 y utilizado como conductor eléctrico). En 1888, Charles Martin Hall y Alfred Ephraim Hunt crearon la Pittsburgh Reduction Company, la futura Alcoa . En 1901 nació la Aluminium Association (AA), un cartel que agrupaba a empresas de los únicos cuatro países productores del mundo (Francia, Estados Unidos, Alemania, Reino Unido) y que mantenía estable el precio del aluminio mientras competía con los metales. están sujetos a mayores fluctuaciones. A finales de la década de 1970 , la producción de aluminio se contrajo y la llegada de nuevos competidores (Canadá, Australia, Rusia) rompió el cartel que ya no controlaba su precio a la baja.

1855 : los nuevos metales se exhiben en la Exposición Universal de París . Se crea la empresa Pechiney en Francia.
El primer sitio industrial para producir aluminio en el mundo se trasladó a Salindres en el Gard , y comenzó su actividad en 1860 .
1876 : William Frishmuth realiza la primera fundición de aluminio. En 1884 realizó el tocado del Monumento a Washington en este metal.
1886 : independientemente, Paul Héroult y Charles Martin Hall , descubren el método de producción de aluminio al señalar que es posible disolver la alúmina y descomponer la mezcla por electrólisis (proceso patentado de Héroult-Hall ) para dar el metal crudo fundido. Por este descubrimiento, Hall obtiene una patente (400655) el mismo año. Este proceso permite obtener aluminio de forma relativamente económica. El método desarrollado por Héroult y Hall todavía se utiliza en la actualidad.
1887 : Karl Josef Bayer describe un método conocido como proceso Bayer para obtener alúmina a partir de bauxita, disolviéndola con sosa . Este descubrimiento permite que el aluminio entre en la era de la producción en masa.
1888 : se fundan las primeras empresas productoras de aluminio en Suiza , Francia y Estados Unidos .
De 1941 a 1959 , Francia acuñó monedas de 50 c, 1 F , 2 F y 5 F de aluminio. Anteriormente, durante la Primera Guerra Mundial y en la década de 1920 , ya se habían acuñado una gran cantidad de monedas de emergencia en Francia y en el extranjero.

El aluminio tiene 22 isótopos conocidos, con números de masa entre 21 y 42, así como cuatro isómeros nucleares . Solo el 27 Al es estable , lo que hace que el aluminio sea un elemento monoisotópico . En la naturaleza existen pequeñas cantidades del radioisótopo 26 Al , con una vida media de 0,717 Ma , pero la abundancia de 27 Al es tal que el aluminio se considera un mononucleídico ; se le asigna una masa atómica estándar de 26.981 538 6 (8) u . Todos los demás isótopos de aluminio tienen vidas medias de menos de 7 min y la mayoría de vidas medias de menos de 1 segundo.

Datación de aluminio 26

En geomorfología y paleosismología , el isótopo 26 Al, creado bajo la acción de los rayos cósmicos , se utiliza para fechar superficies o determinar las tasas de erosión .
El Sistema Solar se origina a partir de una nebulosa donde el aluminio 26 estuvo una vez distribuido de manera homogénea (± 10%, según el análisis de condrules y enclaves refractarios de los meteoritos más primitivos). Al descomponerse en magnesio 26 con una vida media de 0,717 Ma , ayuda a fechar la formación de los primeros sólidos en el Sistema Solar.

Cuerpo simple

Propiedades físicas

El aluminio es un metal suave, ligero pero fuerte con un aspecto gris plateado mate, debido a una fina capa de oxidación de cinco a diez nanómetros que se forma rápidamente cuando se expone al aire y que evita que la corrosión progrese en condiciones normales de exposición química. Esta película compuesta de alúmina se forma espontáneamente muy rápidamente cuando el aluminio se pone en contacto con un medio oxidante como el oxígeno del aire. A diferencia de la mayoría de los metales, se puede utilizar incluso si se oxida en la superficie. Incluso podemos decir que sin esta capa de óxido, sería inadecuado para la mayoría de sus aplicaciones. Es posible aumentar artificialmente el espesor de esta capa de oxidación mediante anodización , lo que permite aumentar la protección y decorar las piezas coloreando la capa de óxido. A diferencia del aluminio, que es un muy buen conductor , el óxido de aluminio es un excelente aislante .

El aluminio tiene una densidad (2,7) aproximadamente tres veces menor que la del acero o el cobre ; es maleable , dúctil y fácil de mecanizar y moldear. Es el segundo metal más maleable y el sexto más dúctil.

Es paramagnético y no produce chispas.

Bombardeado por un láser de electrones libres , el aluminio se vuelve transparente a la luz ultravioleta extrema.

Propiedades químicas

En solución, el aluminio se encuentra más comúnmente en forma de iones Al 3+ . Se oxida lentamente cuando está frío y rápidamente cuando está caliente para formar alúmina Al 2 O 3. La acción de los ácidos sobre el aluminio produce el ion mencionado anteriormente.

La reacción del aluminio con una solución acuosa de hidróxido de sodio (sosa) produce aluminato de sodio e hidrógeno gaseoso, según una reacción exotérmica de la ecuación:

{\ mathrm {2 \, Al + 2 \, (Na ^ {+}, OH ^ {-}) + 6 \, H_ {2} O \ longrightarrow 2 \, [Na ^ {+}, Al (OH) _ {4} ^ {-}] + 3 \, H_ {2}}}

Los hidróxidos de aluminio se obtienen en general precipitando una solución que contiene cationes Al 3+ con una base. Este método permite formar, según las condiciones de precipitación , diferentes fases cristalográficas como bayerita , boehmita , gibbsita .

El aluminio también se utiliza como agente reductor fuerte, en particular para aluminotermia y en pirotecnia de fuegos artificiales , donde juega un papel similar al magnesio, a menor costo y con mayor potencia.

Propiedades biologicas

Contenido de aluminio del organismo humano

El cuerpo de un sujeto contemporáneo en un país industrializado contiene de 30 a 50 mg de aluminio según la ATSDR en 1999, o de 50 a 150 mg según la Römpp Lexikon Chemie en 2013. La ATSDR en 1999 consideró que estaba presente principalmente en huesos (aproximadamente 50%), pulmón (aproximadamente 25%) e hígado (20 a 25%), el resto se comparte en otros órganos, incluido el sistema nervioso central y el bazo . Una fuente más reciente estima que está presente en aproximadamente el 50% en el tejido pulmonar, el 25% en el tejido blando y el 25% en el hueso. Los niveles en los tejidos (incluso en los pulmones y el cerebro) aumentan con la edad (por lo tanto, se acumularían en el cuerpo entre 35 y 50 mg de aluminio durante la vida).

Sin embargo, al igual que con otros metales tóxicos, en humanos y en otras especies de mamíferos analizados, para la misma dosis estandarizada ingerida, los valores de absorción corporal de aluminio varían significativamente entre individuos (de acuerdo con la edad, la condición renal y la genética que influye en el organismo). nivel de absorción gastrointestinal de aluminio).
Después de la ingestión, el pico en plasma puede variar de una a tres veces según el individuo.

Cinética en el cuerpo humano y eliminación.

Para el aluminio inyectado : el trazado isotópico (isótopo radiactivo 26 Al) demuestra que 24 horas después de la inyección, el 99% del aluminio sanguíneo ha pasado a la fracción plasmática. Gradualmente, la tasa intraeritrocítica aumenta al 14%. El aluminio se une, en plasma, preferentemente a la transferrina (80%) y a la albúmina hasta en un 10%, el 10% restante es transportado por proteínas de bajo peso molecular (LMW). La Al-transferrina se deposita principalmente en el bazo y el hígado (rica en receptores de transferrina), mientras que Al-LMW se fija en el hueso (que no contiene receptores de transferrina).

Para el aluminio ingerido : el aluminio presente en los alimentos, es decir, de 10 a 40 mg por día, o incluso más, se elimina normalmente de 99 a 99,9 en las heces , sin ser absorbido en el tracto gastrointestinal, pero esta tasa varía según el compuesto químico, su la solubilidad, el pH del bolo y la posible presencia de agentes complejantes quelantes (como el ácido cítrico en el jugo de limón puede aumentar la absorción de 2 a 3%). Se estima que 1 ‰ y 3 ‰ del aluminio de los alimentos y el agua potable se absorben en el tracto gastrointestinal.
El 83% de este aluminio que ha atravesado la barrera intestinal se eliminará gradualmente, principalmente por vía renal (con función renal normal, la dosis eliminada varía de 3 a 20 µg l -1 de orina ). Algunos quelantes ( EDTA , deferoxamina , etc. ) aceleran la eliminación. La vida media en el organismo varía según el grado y la duración de la exposición y según la duración de la redistribución del aluminio de los órganos que lo almacenaron. Puede durar varios años. Es trifásico: en la fase 1 se elimina la mitad del aluminio en unas horas, en la fase dos se elimina el 50% de lo que queda en unas pocas semanas, y suele tardar más de un año en eliminar la mitad del descansar.

Experimentos realizados de forma independiente en los Estados Unidos, Australia y Francia han demostrado claramente que el Al radiomarcado se detecta en el cerebro de los animales de laboratorio 15 días después de haber consumido una dosis de aluminio equivalente a la consumida por los seres humanos que beben un solo vaso de agua tratada con alumbre.
La vida media en sangre es normalmente de alrededor de 8 horas, pero si la función renal se ve afectada, este tiempo se alarga, con un mayor riesgo de acumulación dañina en el cuerpo (especialmente en el cerebro y los huesos, por ejemplo, en pacientes en diálisis).

Vías de exposición al aluminio y sus diversos compuestos.

Es principalmente las bebidas y productos alimenticios , y la fuente está aumentando Food Additives ( cloruro de aluminio , citrato de aluminio , aluminio maltolato y otra de aluminio-comida ácido complejo, fosfato de aluminio , silicato de aluminio , sulfato de aluminio y otros de aluminio especies. En estos casos se trata de se utiliza como colorante en snacks y postres como chips de maíz, helados, tortas o incluso caramelos y mermeladas, vitaminas y medicamentos y cápsulas paramédicas, también es un agente antiaglomerante añadido a la sal , cacao en polvo o leche en polvo ) , o un emulsionante que aumenta la fusión de los quesos , o un agente leudante (de panes , pasteles y muchos otros productos de panadería . Espesa cremas o salsas industriales y se utiliza como aglutinante de carne en embutidos y embutidos ), verduras encurtidas o frutas en conserva ; sirve como estabilizador, tampón, neutralizador, texturizador y endurecedor. El queso procesado precortado y envuelto individualmente contiene una cantidad significativa (se permite hasta 50 mg por rebanada en los Estados Unidos y Canadá). Y regularmente se lanzan nuevos productos alimenticios a base de aluminio). Otras fuentes son ciertos materiales en contacto con alimentos y diversos productos cosméticos (de venta libre) y farmacéuticos o quirúrgicos. El aluminio también se absorbe a través de la piel, durante las aplicaciones tópicas a base de aluminio (incluso a través de protectores solares y desodorantes , incluso a base de alumbre ). Finalmente, se inyecta en el músculo en el caso de muchas vacunas inyectables (con adyuvante de vacuna de aluminio). Los empleados de la industria del aluminio ( en particular de la fundición ), la impresión y la industria automotriz también están expuestos profesionalmente a él. El aluminio también se usa ampliamente como floculante y clarificante (a menudo en forma de sulfato de alúmina ) en plantas de purificación de aguas superficiales y en estaciones de purificación de agua). Una directiva europea ha establecido un umbral de precaución de 200 µg / l , que no debe superarse en el agua del grifo y otras aguas de beber. En Francia, en 2007, este umbral se respetó en más del 97% de 381 controles. En este país, según AFSSA , "la proporción de exposición al aluminio a través del agua potable constituye probablemente menos del 5% de la ingesta diaria de aluminio a través de los alimentos en la población" . “Para las aguas de diálisis, el límite de calidad fijado por la Farmacopea Europea y por la Farmacopea Francesa es de 30 µg / l ” .

Biodisponibilidad para el organismo humano

Su biodisponibilidad y velocidad de absorción intestinal dependen de varios factores:

forma de aluminio: metal, vapor, polvo o nanopartículas (mencionado notablemente desde la década de 2000 para su uso potencial como agente clarificante para que el agua se vuelva potable , incluso durante la desalinización solar), compuesto orgánico, mineral u organomineral, etc. ;
tipo de adquisición: por ingestión (alimentos o bebidas contaminados como cacao y productos a base de cacao (33 µg / g en la década de 1980 en Alemania), especias (145 µg / g ) y hojas de té negro (899 µg / g ), contaminación aumentando en general (en alimentos de consumo frecuente en el mercado alemán) en el siguiente orden: bebidas> alimentos de origen animal> alimentos de origen vegetal; siempre a niveles que se sabe que son seguros para las personas sanas, posiblemente a través del aluminio de los cubiertos, envases, utensilios y recipientes), inhalación o percutánea);
pH ; la acidez , incluso leve, favorece su disolución y asimilación, por ejemplo en presencia de ácido cítrico , de citratos o aniones inorgánicos) aini posiblemente la de la matriz (agua, alimento, medicina o producto de cuidado, etc. ). Así, en el agua potable, la tasa de "aluminio libre" en una solución de hidróxido de aluminio es mil veces mayor a pH 4,2 que a pH ligeramente alcalino 7,4.
A principios de la década de 2000 , el agua del grifo, el agua mineral sin gas y el agua mineral con gas), los zumos de frutas y los refrescos en España contenían de 4,2 a 165,3 µg / l en el agua potable ( n = 41 ); de 49,3 a 1.144,6 µg / l en zumos de frutas ( n = 47 ) y de 44,6 a 1.053,3 µg / l en refrescos ( n = 88 ). El material del recipiente ( botella de vidrio o lata de metal ) también influyó en estos niveles (el vidrio es menos contaminante). Teniendo en cuenta el consumo individual diario medio de estas bebidas en España, la ingesta alimentaria diaria de Al así aportada es de aproximadamente 156 µg / persona y día.
Un experimento consistió en cocinar en una sartén de aluminio (como la que se usa frecuentemente en las zonas rurales de todo el mundo) repollo rojo con diferentes productos alimenticios ácidos ( jugo de limón a pH 2.6, vinagre de vino y vinagre de sidra de manzana ). El resultado: incluso una acidez baja aumenta la lixiviación del aluminio. El jugo de limón aumenta el contenido de Al de la col roja a 5,1 mg / 100 g . Cocinar una salsa de tomate (con y sin azúcar) aumenta el contenido de aluminio de la col a 2,7 ± 0, respectivamente., 2 y 4,9 ± 0,2 mg Al / 100 g de salsa de tomate; después de 48 h en envases de aluminio en el frigorífico, estas muestras ascienden respectivamente a 2,8 ± 0,2 y 5,0 ± 0,2 mg de aluminio por 100 g de salsa de tomate.
Esto ayuda a explicar que la absorción intestinal de aluminio es mayor al comienzo del duodeno (donde el bolo alimenticio es más ácido), en comparación con el resto del intestino;
la ausencia de quelantes naturales en la dieta.

Ecotoxicología

Fitotoxicidad

En todo el mundo, alrededor del 50% de la tierra cultivable es naturalmente ácida y más o menos rica en aluminio nativo (laterita, arcillas, etc. ). Cuando el pH es inferior a 5,0, el aluminio se vuelve biodisponible para las plantas: sus raíces absorben iones fitotóxicos Al 3+ (excepto las especies tolerantes al aluminio) y, a partir de 4,5, comienza a ser móvil y biodisponible. El aluminio interrumpe el funcionamiento de muchas enzimas y proteínas vegetales, llegando incluso a envenenar la planta, a través de mecanismos que aún no se conocen bien.

En los años 1960-1970, el fenómeno de la lluvia ácida agravó esta situación, incluso por sobre-acidificación de las aguas superficiales y lagos (en el norte de Europa en particular), provocando la disolución y destrucción de un mayor número de iones. Al 3+ , afectando a los acuáticos y plantas de pantano. En Suecia y Noruega , este vínculo se estableció científicamente ya en la década de 1970 . El ácido sulfúrico (luego principalmente procedente de la combustión de combustibles carbónicos y no désoufrés ) por combinación con azufre producido por el hidroxisulfato de aluminio fitotóxico según la siguiente reacción:

{\ Displaystyle \ mathrm {Al (OH) _ {3} + \ H_ {2} SO_ {4} \ rightarrow Al (OH) SO_ {4} +2 \ H_ {2} O}}

En estos contextos, el aluminio es un " factor limitante importante en la productividad de las plantas en suelos ácidos" . En la célula vegetal, también interactúa negativamente con la adenosina trifosfato (ATP) sintasa, así como con las proteínas unidas a la pared celular ; y la glutatión S-transferasa (GST6) y la glutatión S-transferasa tau 19 (ATGSTU19) pueden contribuir a esta fitotoxicidad.

El antídoto es un suministro exógeno de calcio. Tan pronto como el pH sube por encima de 5,0, el aluminio se une a la superficie de los silicatos (como catión de polímero hidroxi). En la planta, el calcio atenúa aún más la inhibición del crecimiento vegetal inducida por Al y disminuye la acumulación del metal en la planta, a través de un proceso ligado a proteínas involucradas en el ciclo del ácido tricarboxílico (dicho TCA).

Los agricultores tradicionales han seleccionado variedades más tolerantes al aluminio, y recientemente se han producido plantas transgénicas ( por ejemplo, Arabidopsis ) que se han hecho más tolerantes al aluminio.

Toxicología

Desde al menos la década de 1980 , algunos investigadores y médicos se han preocupado por los efectos en la salud (probados y potenciales) del aluminio, especialmente en grupos vulnerables como niños, ancianos y personas con nefrología . Ahora se considera claramente neurotóxico.

Mecanismos de toxicidad

El ion de aluminio Al 3+ es un prooxidante bastante reactivo:

induce daño oxidativo solo (o en sinergia con el hierro, creando daño peroxidante y estrés oxidativo , tras el aumento de peróxido intracelular);
se combina con el ion superóxido para generar superóxido de aluminio, una especie más reactiva que el radical superóxido;
estabiliza el ion ferroso (Fe 2+ ), evitando su oxidación a Fe 3+ , o Fe 2+ induce una reacción de Fenton muy citotóxica ;
interfiere negativamente con la electrofisiología cerebral;
Se sabe que en los iones metálicos tóxicos, la similitud en tamaño es más importante que la similitud encargada de explicar los mecanismos de sustitución. El oro Al 3+ es un ion pequeño con una carga fija alta, cuyo tamaño (ver radio iónico efectivo ) le permite reemplazar el hierro férrico (Fe 3+ ) y el magnesio (Mg 2+ ), por ejemplo en enzimas y proteínas estructurales. que incorporan metales esenciales como magnesio (Mg 2+ ) y hierro férrico (Fe 3+ ).
Por tanto, se ha demostrado que la sustitución por Al 3+ de Mg 2+ en ATPasas y otras de las trescientas proteínas dependientes de Mg 2+ modifica su actividad.
Esto explica por qué en el sistema circulatorio es una proteína de transporte de hierro que también transporta del 80 al 90% de aluminio plasma (el resto circula en una forma ligada a la albúmina plasmática, o para moléculas de bajo peso molecular tales como de citratos .
Mientras está unido a estas proteínas, el Al 3+ ya no es filtrado por el riñón. Además, la transferrina le ayuda a atravesar la barrera hematoencefálica y a entrar en las células con receptores para esta proteína. Por ejemplo, el Al 3+ interrumpe el metabolismo intracelular de hierro y magnesio en el cerebro;
El Al 3+ también degrada el metabolismo del calcio (Ca 2+ ) al interferir negativamente con las vías de señalización del Ca 2+ , al bloquear los canales de Ca 2+ . Y compite con este catión por pequeños ligantes como los fosfatos;
su relación carga / tamaño casi máxima implica que el Al 3+ se disocia de los ligandos celulares 104 veces más lento que el Mg 2+ y 108 veces más lento que el Ca 2+ ;
El aluminio alquilado cataliza la polimerización (a temperatura y presión ambiente), por ejemplo produciendo polietileno a partir de etileno, como lo demuestra Karl Ziegler (premio Nobel de Química en 1963 ), lo que recuerda un posible papel en la enfermedad de Alzheimer, donde el aluminio intracelular se une a los péptidos-tau y amiloide (A) que polimerizan para formar filamentos helicoidales emparejados (PHF) de cadena lineal y filamentos A, respectivamente. Sin embargo, las poliadiciones estudiadas por Ziegler son muy distintas de la formación de enlaces peptídicos que se encuentran en las proteínas, por lo que, según Walton (2014), queda por determinar si el aluminio también cataliza la polimerización en sistemas biológicos .

Consecuencias en humanos

Demasiada acumulación de aluminio en el cuerpo (y tiende a acumularse en el cerebro con la edad) puede influir en diversas dolencias como:

cierta encefalopatía , incluida la "encefalopatía por diálisis" (o "demencia por diálisis") observada en 1972, que podría atribuirse en 1978 al aluminio contenido en el dializado (que se añade a una ingesta oral de hidróxido de aluminio para controlar la hiperfosfatemia del paciente). La legislación de la UE obliga ahora a los centros de diálisis a controlar mejor la exposición de los pacientes en diálisis al aluminio, lo que resultó en una disminución del suero medio, con una disminución de 61,8 ± 47,5 mcg · l -1 en 1988 a 25,78 ± 22,2 μg · l -1 en 1996. Una de las complicaciones del sistema nervioso central puede ser la miofascitis por macrófagos ;
la epilepsia , incluida (en el laboratorio de gatos) por exposición externa (como una crema rica en aluminio);
problemas de memoria y aprendizaje (según el modelo animal );
la psoriasis ;
insuficiencia hepatorrenal crónica; el hígado de ratas alimentadas durante 1 mes con alimentos que contienen 34 o 50 mg de cloruro de alúmina (AlCl 3 ) por kg por kg de peso corporal cada día presenta alteraciones ( "daños patológicos graves como: dilatación sinusoidal, congestión de la vena centrolobulillar , acumulación de lípidos e infiltración de linfocitos ” ) y un aumento significativo de MNHEP, fosfatasa alcalina , transaminasas (AST y ALT) y lactato deshidrogenasa (LDH). Según este estudio, el propóleo puede "antagonizar" la toxicidad del AlCl 3 ;
la anemia (al interferir con el metabolismo del hierro) ;
la osteomalacia (hueso quebradizo o blando) ;
trastornos del metabolismo de la glucosa en el cerebro;
intolerancia a la glucosa ;
ciertas patologías cardíacas. Según Novaes et al. (2018), el aluminio bioacumulado en el cuerpo es cardiotóxico ; con daño cardíaco dependiente de la dosis). En ratas, la exposición crónica al aluminio puede inducir en particular miocarditis , fibrosis del corazón y depósito de glicoconjugados. El aluminio induce un desequilibrio micromineral intenso, así como la oxidación del ADN genómico dentro del tejido cardíaco, así como una degeneración extensa de los orgánulos en los cardiomiocitos . Estas anomalías (estructurales y ultraestructurales) del tejido cardíaco conducen a una gran pérdida de parénquima (que en reacción induce una expansión compensatoria del estroma), un infiltrado inflamatorio difuso, una deposición anormal de glucoconjugado y colágeno , una subversión y colapso de la red de colágeno, signos de vascularización reducida del corazón, hinchazón mitocondrial, desorganización de sarcómeros , disociación de miofilamentos y fragmentación en cardiomiocitos . Este remodelado patológico continuo del corazón expuesto crónicamente al aluminio podría estar asociado a efectos proinflamatorios y prooxidantes inducidos por este metal, según mecanismos aún por definir pero que podrían conducir a un paro cardíaco .

Durante décadas se ha sospechado que este metal común desempeña un papel en la enfermedad de Alzheimer en pacientes con exposición crónica a este metal. Después de 40 años de investigación, en 2018, no hay evidencia de una asociación entre la enfermedad y este metal.

Efectos tóxicos en la vida cotidiana

Comida

La ingesta diaria de aluminio varía considerablemente según la edad y el tipo y cantidad de alimentos ingeridos. La FDA ha estimado que al comienzo del XXI ° siglo, un ingiere humanos de 2 a 14 mg por día (dependiendo de la edad, el sexo y el tipo de dieta). Por ejemplo, según estimaciones recientes:

En Europa , un alemán promedio experimenta una ingesta de alimentos equivalente a aproximadamente el 50% de la ingesta semanal tolerable (AHT, establecida en 1 mg / kg de peso corporal / semana para una persona sana por la Agencia Europea de Seguridad Alimentaria , EFSA). Los lactantes y niños pequeños pueden superar ligeramente el TWI, especialmente los lactantes que no son exclusivamente amamantados y los lactantes sometidos a una dieta rica en soja, lactosa o hipoalergénica). Al agregar aluminio de cosméticos y productos farmacéuticos y MCA de aluminio sin recubrimiento, puede producirse una superación significativa del TWI derivado de la EFSA (e incluso del ISTP de 2 mg / kg de peso corporal / semana propuesto por un comité de expertos de la FAO / OMS en aditivos alimentarios incluso en adultos. Se han observado niveles elevados de aluminio en adolescentes (11-14 años). Los autores del estudio consideran estas cifras representativas de los consumidores de países europeos y otros países del mundo (incluida Bélgica). Señalan que es toxicológicamente deseable no exceder regularmente la ingesta tolerable de por vida (TWI / PTWI); por lo tanto, es necesario reducir la exposición general de la población en general al aluminio;
En los Estados Unidos , a principios de la década de 1990, de acuerdo con el modelo de exposición dietética del Estudio de Dieta Total de la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) , la ingesta diaria de aluminio varió de 0,7 mg / d para bebés de 6 a 11 meses, 11,5 mg / d para 14 –Hombres de 16 años. Y un hombre adulto promedio ingirió de 8 a 9 mg / d , mientras que una mujer ingirió un poco menos (7 mg / d ). La ingesta provino principalmente de alimentos preparados con aditivos alimentarios a base de aluminio ( productos de cereales y quesos procesados en particular). Aún a principios de la década de 1990, según Greger: de 1 a 10 mg / d provendrían de alimentos frescos (frutas, verduras, carne y pescado sin procesar), y el 50% de los estadounidenses también ingerirían hasta 24 mg / d de aluminio en el forma de aditivos; El 45% ingeriría de 24 a 95 mg / día y aproximadamente el 5% ingeriría más de 95 mg / día ; siendo esta estimación la primera en tener en cuenta los niveles declarados de aluminio añadido a los alimentos por los propios fabricantes a finales de los años setenta ;
una persona japonesa promedio (en 2006-2010) ingiere 41,1 µg / kg por día de aluminio, o 2363 µg / persona y por día, respectivamente, en comparación con 2,31 µg / kg de peso corporal / día de arsénico total, es decir, 138 µg / kg por persona / día; o 0,260 µg / kg y por día de arsénico inorgánico, es decir, 15,3 µg / kg por persona / día; o 0.092 8 µg / kg y por día de plomo , o 5.40 µg / kg por persona / día.
La ingesta diaria varía según el sexo (TA, Pb y Al) debido principalmente a la cantidad de alimento ingerido;
al comienzo del XXI ° siglo, el 30% de los chinos absorbe demasiada aluminio, superior a la ingesta semanal tolerable provisional (ISTP);
En Hong Kong , el análisis de 256 muestras de comida preparada o de panadería mostró altos niveles de aluminio (pan / panecillo / pastel al vapor con un promedio de 100 a 320 mg / kg ) y muffins, panqueques / waffles, tarta de coco y pasteles en promedio: 250, 160, 120 y 91 mg / kg respectivamente; las medusas (como comida preparada) contenían un promedio de 1200 mg / kg . Los aditivos alimentarios que contienen aluminio a menudo se utilizan ampliamente en estos productos. A estas fuentes se añaden fuentes alimenticias naturales, materiales en contacto con alimentos u otros como la bebida. Los autores concluyeron que "no se puede excluir un riesgo para ciertas poblaciones que consumen regularmente alimentos que contienen aditivos alimentarios que contienen aluminio" .

Se sabe al menos desde la década de 1990 que la cocción de alimentos ácidos en contacto con papel de aluminio (en papel de aluminio ...) o contacto de adobos o salsas ácidas (p. Ej. Salsa de tomate) con estas hojas es una de las principales fuentes de contaminación de nuestras alimentos de aluminio.

El aluminio también se usa ampliamente como aditivo y colorante ( colorante alimentario ), su número SIN es E173 .

Productos cosméticos

Hay más de 25 sustancias compuestas por aluminio que pueden estar presentes en productos cosméticos, en particular en desodorantes (en forma de sales de aluminio). Entre estos, el clorhidrato de aluminio es uno de los más utilizados por sus propiedades antitranspirantes.

Informe de expertos de la afssaps (2011)

Un informe de la Afssaps publicado en 2011 subraya la falta de datos relevantes sobre el riesgo que representa la absorción cutánea del aluminio contenido en los productos cosméticos. Lamenta la "calidad insuficiente de los estudios publicados" y el hecho de que no cumplan con los requisitos actuales. Otro informe de la Comisión Europea de 2014 también apunta en esta dirección.

Sin embargo, sobre la base de datos en humanos, el informe Afssaps determina al 1,2% la concentración máxima de aluminio que no presenta un riesgo óseo o neurotóxico, para la aplicación diaria a largo plazo de un producto cosmético.

Agrega que los datos epidemiológicos no permiten establecer un vínculo concluyente entre la exposición cutánea y oral al aluminio y la aparición de cáncer .

Afssaps finalmente recomienda:

productores de cosméticos, para limitar la concentración de aluminio en desodorantes y productos anti-transpiración al 0,6% (el límite legal, que se refiere únicamente al clorhidrato de aluminio y circonio anhidro, es del 20%);
consumidores, como medida de precaución para evitar el uso de cosméticos que contengan aluminio en la piel dañada o irritada (por ejemplo, después del afeitado o cualquier otra lesión cutánea como microcortes). El informe también recomienda que esta recomendación aparezca en el empaque de los productos en cuestión.

Otros estudios

Un estudio publicado en enero 2012en la revista científica Journal of Applied Toxicology que publica artículos de investigación originales sobre toxicología muestra in vitro los efectos nocivos de las sales de aluminio (clorhidrato de aluminio y cloruro de aluminio ) en las células epiteliales mamarias humanas .

Vacunas y dispositivos médicos

Casos especiales son ciertos adyuvantes de vacunas y agua para diluir concentrados para hemodiálisis , cuando se trata de una estación de producción ineficiente, así como bolsas de nutrición parenteral . En los últimos casos, el aluminio se inyecta directamente en el sistema sanguíneo o en el músculo (en el pasado, la vacunación podía ser subcutánea, pero se ha vuelto intramuscular).

La campaña de vacunación masiva tras la influenza A (H1N1) de 2009-2010 ha reavivado la polémica sobre los riesgos para la salud asociados a este elemento, ya que el 47% de las vacunas comercializadas contienen aluminio como adyuvante .

En 2004 , después de un estudio epidemiológico , el Consejo AFSSAPS concluyó que, según el estado actual de los conocimientos, no se encontró ningún síndrome clínico específico asociado con la vacunación con vacunas que contienen adyuvantes de aluminio.

En 2013, según un informe “ Aluminio y vacunas ” del Consejo Superior de Salud Pública (HCSP), los datos científicos disponibles no permitían cuestionar la seguridad de las vacunas que contienen aluminio. El HCSP advierte sobre "las consecuencias, en cuanto a la reaparición de enfermedades infecciosas, […] derivadas de un cuestionamiento de las vacunas que contienen aluminio en ausencia de justificación científica" .

En 2016 , la Academia de Farmacia elaboró un informe sobre los adyuvantes de aluminio en las vacunas. También encuentra que no se ha demostrado el vínculo de causa y efecto entre la presencia persistente de aluminio en el sitio de la inyección de la vacuna y su incorporación del metal en los macrófagos, y MFM.

Durante ciertas operaciones quirúrgicas o médicas, los dispositivos calientan los líquidos o la sangre para infundirlos en los pacientes. Algunos materiales (por ejemplo, en 2019 : enFlow IV fabricado por Vyaire Medical usan placas de aluminio sin recubrimiento; para ser utilizados "solo si no hay alternativa disponible debido al riesgo de toxicidad del aluminio", advirtió la empresa. Agencia Británica de Dispositivos Médicos " , estas placas liberan niveles de aluminio que son potencialmente dañinos para el paciente en soluciones de electrolitos balanceados que entran en contacto con ellos.

Las reuniones de Keele sobre el aluminio

En Gran Bretaña, en la Universidad de Keele, el Centro Birchall ha acogido, desde 1992, la investigación de la Química Bioinorgánica del Aluminio y el Silicio que estudia los efectos del aluminio en la salud humana, y desde 2005 ha organizado una conferencia anual, la reunión de Keele, que hace balance de sus descubrimientos.

En 2015, el 11 º Encuentro de Keele, celebrada delfebrero 28 a 5 de marzo, en la Universidad de Lille, “ alertan sobre los crecientes riesgos del aluminio para la salud humana. Las sospechas de toxicidad se convierten en certezas ” :

“Es fundamental que planteemos el tema de la ecotoxicidad del aluminio y su papel en las enfermedades humanas y más particularmente en las del sistema nervioso central, incluida la enfermedad de Alzheimer. Es obvio que nos enfrentamos a diario con el aluminio en campos donde nunca se ha probado su inocuidad y menos aún demostrada como la vacunación, la inmunoterapia y la cosmética ”.

- Christopher Exley, profesor de química bioinorgánica en la Universidad de Keele (Gran Bretaña) y director científico del encuentro).

Estado de los conocimientos toxicológicos

El grupo Nerf-Muscle del departamento de patología del hospital Henri-Mondor de Créteil, y el grupo de estudio e investigación sobre enfermedades musculares adquiridas y disinmunidad (GERMMAD) de la Asociación francesa contra las miopatías detectan un síndrome que 'denominan "miofascitis macrofágica" (MFM), que se definirá histológicamente en 1998 y luego se definirá médicamente en 2003 .
Diciembre de 2000, la Dirección General de Salud (DGS, Ministerio de Salud) se acercó a los organismos de seguridad sanitaria ( Afssaps / Afssa / InVS ) sobre los riesgos del aluminio para la población (en particular, en relación con la enfermedad de Alzheimer ).
A finales de 2000 , la Agencia Nacional para la Seguridad de Medicamentos y Productos Sanitarios (Afssaps) decidió hacer un balance del aluminio en los productos sanitarios (ver informe de 2003)
En 2001 , hay pruebas contundentes que se inclinan a favor de una hipótesis que combina aluminio en vacunas con macrófagos de miofascitis porque se encuentra en biopsias de músculo.
En 2003 , en el informe "Evaluación de los riesgos para la salud asociados con la exposición de la población francesa al aluminio" (Afssaps / Afssa / InVS 2003), la agencia concluyó que todavía faltaban datos relevantes sobre la absorción cutánea del aluminio de productos cosméticos. La Afssaps decide abordar el tema por sí misma. El InVS concluyó que faltaban datos suficientes para confirmar o negar las consecuencias del aluminio en la salud. Por ejemplo, la calidad del agua potable se controla de cerca, pero no los efectos de los envases de aluminio.
En 2004 , un estudio de Darbre et al. ( 2003 ) sugieren un riesgo de carcinogenicidad en la mama en mujeres que usan antitranspirantes a base de aluminio. La DGS cuestiona a la Afssaps sobre este tema.
En octubre 2011, Afssaps, a través de un informe sobre la "Evaluación del riesgo vinculado al uso de aluminio en productos cosméticos" pide a los fabricantes de desodorantes y antitranspirantes que reduzcan el contenido de estos productos en compuestos de aluminio (es probable que la industria cosmética utilice al menos veinticinco compuestos de aluminio, principalmente clorhidrato de aluminio como antitranspirante (el aluminio provoca la contracción de los poros y tiene una acción bactericida) o lo reemplaza por alternativas. Según Afssaps, el 18% de las sales de aluminio de un desodorante pasan a través de la piel lesionada o irritada (después de afeitarse o depilarse , por ejemplo). La Agencia pide que aparezca una advertencia en las cajas y pide a los fabricantes que no excedan el 0,6% del producto, mientras que algunos desodorantes contienen hasta más del 20% de aluminio. En 2012, los principales fabricantes de cosméticos no habían seguido ninguna de estas recomendaciones . Afssaps ha integrado para formarse su nuevo dictamen el "reciente estudio de absorción cutánea proporcionado por fabricantes del sector cosmético, datos faltantes en el informe de 2003" , y "un resumen de datos toxicológicos, en parte basado en el reciente dictamen emitido por la European Food Safety Autoridad » (EFSA).
En enero 2012, France 5 emite un documental, Aluminio, nuestro veneno diario , que evalúa la exposición de las poblaciones a las sales solubles de aluminio. En esta ocasión, una asociación de médicos, la Association Santé Environnement France , advierte sobre la importancia de concienciar sobre la toxicidad de este metal.
La 12 de marzo de 2012, TF1 difusa cuando Diario 20 horas , un informe que indica que la D r Guillard y P r Alain Pineau mostró que las sales de aluminio (clorhidrato de aluminio y cloruro de aluminio ) contenidos en desodorantes y antitranspirantes pasan a la sangre y tanto más fácilmente cuando la piel está dañada , depilado o afeitado. Este descubrimiento ha sido objeto de varias publicaciones en revistas científicas : Mecanismos y métodos de toxicología y en Journal of Inorganic Biochemistry Según el mismo informe, los fabricantes de cosméticos consideran que no hay motivo para cuestionar sus prácticas.
En marzo de 2013 , el canal Arte dedicó una velada Thema a la toxicidad del aluminio: efecto de los excipientes debidos al aluminio; industria de derivados; presencia en el agua de la red de la ciudad; efecto sobre las enfermedades cerebrales. Se emite el documental Planet Alu de Bert Ehgartner (en) .

Aleaciones y usos notables

En términos de tonelaje y valor, el aluminio es el metal más utilizado después del hierro , gracias a su ligereza y buena conductividad eléctrica y térmica. El aluminio puro es blando y quebradizo y, por tanto, fácilmente deformable, pero con pequeñas cantidades de cobre , magnesio , manganeso , silicio y otros elementos, puede formar aleaciones con diversas propiedades.

Entre los sectores que utilizan aluminio, podemos mencionar:

transporte ( coches , aviones , camiones , trenes , barcos , bicicletas , etc. );
los envases ( latas , láminas , latas , bandejas, aerosoles , etc. ) y, en particular, envases alimentarios ;
construcción ( ventanas , puertas , canaletas , etc. );
bienes de consumo (electrodomésticos, utensilios de cocina, espejos , etc. );
cables electricos. El aluminio tiene una conductividad más pobre que el cobre (se necesita una sección transversal un 60% mayor para la misma conductancia ), pero es tres veces menos denso y significativamente menos costoso por kilogramo;
el aluminio de alta pureza (99,999% 99,980) se utiliza en electrónica , astronomía (espejos telescópicos como los del VLT de la ESO en Chile) y para CD ;
de la aleación de aluminio sometida a una torsión de alta presión ( 6 GPa - equivalente a una presión de un peso superior a 60 toneladas por centímetro cuadrado) y luego al envejecimiento, y tiene una " nanoestructura jerárquica" y prestaciones que alcanzan las de los mejores aceros, se utiliza en aeronáutica y astronáutica ;
en pirotecnia , el aluminio se utiliza para colorear fuegos artificiales y para hacer humo ;
soldadura ( termita ).

Producción

Depósitos

El aluminio es un elemento abundante en la corteza terrestre, pero rara vez se encuentra en su forma pura. Es el tercer elemento más abundante en la corteza terrestre (8% en masa) después del oxígeno y el silicio . El aluminio es muy difícil de extraer de las rocas que lo contienen y, por lo tanto, era escaso y valioso antes de su producción en masa.

El principal mineral de aluminio es la bauxita .

Extracción

El primer paso es extraer la alúmina (Al 2 O 3) un mineral (generalmente bauxita ) utilizando el proceso Bayer o el proceso Orbite . En el caso del proceso Bayer, la bauxita se trata con una solución de sosa .

Esto da un precipitado de Al (OH) 3 que da alúmina por calentamiento.

El aluminio se extrae por electrólisis : la alúmina se introduce en tanques de electrólisis con aditivos como la criolita (Na 3 AlF 6), fluoruro de calcio (CaF 2), fluoruro de litio y aluminio (Li 3 AlF 6) y fluoruro de aluminio (AlF 3) Para bajar el punto de fusión de 2040 ° C a 960 ° C .

La producción de una tonelada de aluminio requiere de cuatro a cinco toneladas de bauxita. Requiere entre 13.000 y 17.000 kWh (entre 47 y 61 GJ ). Durante la electrólisis, gases como el dióxido de carbono (CO 2), monóxido de carbono (CO), hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) y fluoruros gaseosos. En las mejores fábricas, CO y los PAH se queman o reciclan como fuente de carbono, y los fluoruros se devuelven al baño de electrólisis.

Estadísticas de producción

Producción de aluminio primario en miles de toneladas

Año	África	América del norte	América latina	Asia excluida China	porcelana	Europa Este y Oeste	Diverso	Total mundial menos China	Total global
1973	249	5,039	229	1.439	DAKOTA DEL NORTE	2 757	2.304		12,017
1980	437	5.726	821	1,567	DAKOTA DEL NORTE	3,595	3,244		15 390
1990	602	5 617	1,790	1,118	DAKOTA DEL NORTE	3,561	6.826		19,514
2000	1,178	6.041	2 167	2 221	2,794 (11,3%)	7.490	2,766	21.863 (88,7%)	24 657
2005	1,753	5 382	2391	3 139	7.806 (24,5%)	8 546	2 888	24,099 (75,5%)	31,905
2010	1,742	4.689	2 305	2500	17 331 (40,9%)	8.053	5.733	25.022 (59,1%)	42 353
2014					27,517 (51,9%)			25,523 (48,1%)	53,040
2015	1,687	4.469	1325	3.001	31,672 (54,7%)	7.574	8 162	26,218 (45,3%)	57.890
2016					31 873 (54,2%)			26 927 (45,8%)	58.800
2017					32,600 (54,3%)			27.400 (45,7%)	60.000
2018					36,485 (56,7%)			27 851 (43,3%)	64 336

A la producción primaria hay que sumar la producción secundaria a partir de residuos reciclados (7,6 Mt en 2005).

Producción de aluminio primario de los principales países en 2014, en miles de toneladas

	País	Producción	% Mundial
1	porcelana	27,517	51,9
2	Rusia	3 488	6.6
3	Canadá	2 858	5.4
4	Emiratos Árabes Unidos	2 296	4.3
5	India	1,767	3.3
6	Estados Unidos	1,710	3.2
7	Australia	1,704	3.2
8	Noruega	1,195	2.3
9	Brasil	962	1.8
10	Bahréin	913	1,7
11	Islandia	749	1.4
12	Africa del Sur	745	1.4
13	Arabia Saudita	665	1.3
14	Katar	612	1.2
15	Mozambique	567	1.1
Mundo total		53,040	100

Según mineralinfo.fr

Reciclaje

El aluminio tiene una excelente reciclabilidad . Requiere un 95% menos de energía y 1 tonelada de aluminio reciclado ahorra 4 toneladas de bauxita (la electrólisis de separación de hecho requiere mucha energía). El aluminio es reciclable casi infinitamente sin perder sus cualidades, pero con una condición, no derretir aleaciones de diferente composición en el mismo baño. Los productores a menudo rechazan una parte importante del aluminio recogido en los residuos domésticos .

Las diferentes familias de aleaciones de aluminio con diferentes propiedades están sujetas a diferentes tipos de corrosión: corrosión por picadura , filiforme, laminado, galvánico, corrosión bajo tensión, corrosión bajo depósito de la que el fabricante se protege mediante la realización de tratamientos superficiales , el recubrimiento en polvo .

Por tanto, existe una cierta especialización de las aleaciones en función de los campos de aplicación. El reciclaje de aluminio comenzó a practicarse en la década de 1900 y ha aumentado constantemente: en el consumo de aluminio en Europa, la proporción de origen del reciclaje ha aumentado del 50% en 1980 a más del 70% en 2000. Existen diferentes sectores industriales para la recuperación aluminio.
Después de la Segunda Guerra Mundial , la escasez y la necesidad de reconstrucción llevaron a la refundición de las aleaciones de aluminio en piezas que no requerían características mecánicas precisas y, en particular, utensilios de cocina. La composición de las aleaciones obtenidas no fue apreciada por los fundadores que las calificaron como “ coconio ”. Las cacerolas y cubiertos así hechos picaron rápidamente ( corrosión por picadura ), bajo el efecto de la acidez de ciertos alimentos.

Reciclaje en Francia

En Francia, el aluminio de los vertederos, los residuos industriales y similares se recupera y tritura y luego se vuelve a fundir en refinerías de aluminio para producir "aluminio secundario". Este último se utiliza principalmente para fabricar piezas de fundición para el automóvil (bloques de motor, culatas, pistones, etc. ). El aluminio “doméstico” se recupera con el embalaje como parte de la clasificación selectiva . En los centros de clasificación (en Francia y en todo el mundo), el aluminio se clasifica manualmente o, más comúnmente, utilizando máquinas de clasificación por corrientes de Foucault inventadas en 1984 por el termodinámico Hubert Juillet.

En 2009 , en Francia, se recicló el 32% de los envases de aluminio. Latas pequeñas de metal, latas trituradas, papel de aluminio arrugado, cápsulas de café, etc. fueron rechazados por el proceso de clasificación debido a su tamaño, al igual que el papel de aluminio y varios compuestos que contienen aluminio (alrededor de 50.000 t / año , solo para Francia).

Para mejorar el reciclaje de estos envases de aluminio, los fabricantes han creado el Club de envases de aluminio y acero ligeros (CELAA). Este último llevó a cabo experimentos en cuatro departamentos (Hauts-de-Seine, Var, Alpes-Maritimes y Lot) que demostraron que era bastante posible reciclar productos como cápsulas de máquinas de café, hojas de aluminio, tapones y tapas. Los resultados obtenidos muestran que así es posible llegar a duplicar las tasas de reciclaje de aluminio y aumentar el reciclaje de acero en un 10%.

A raíz de estos experimentos se creó, en asociación con Eco-Emballages y la Asociación de Alcaldes de Francia, el proyecto Metal que tiene como objetivo mejorar el reciclaje de envases metálicos proporcionando herramientas técnicas y financieras a los centros de clasificación. La empresa Nespresso está apoyando este proyecto con la creación del Fondo de Dotación para el reciclaje de pequeños envases metálicos, que proporciona un apoyo financiero adicional para reciclar estos pequeños envases. Más de quinientas comunidades y tres millones de habitantes ya están participando en este proyecto y pueden así reciclar todos sus envases metálicos. Desde 2015, los centros de reciclaje equipados pueden reciclar latas.

Otros países

En algunos países en desarrollo , El reciclaje incontrolado de materiales a base de aluminio todavía conduce a la producción de utensilios para alimentos con niveles de elementos nocivos ( níquel , cobre , etc. ). Sin embargo, el reciclaje de las aleaciones de aluminio, realizado con seriedad, con un control preciso de la composición, da excelentes resultados.

El reciclaje de aluminio es una oportunidad socioeconómica, especialmente en los países en desarrollo.

Los cinco principales productores del mundo

En la lista de productores de aluminio del mundo, los cinco primeros son, en 2006:

Premio

A 4 de enero de 2016, una tonelada de aluminio se cotiza en la Bolsa de Metales de Londres (LME) a 1.465 dólares o 1.345 euros , lo que da como resultado un precio por kilogramo de 1,35 euros.

Peligros de la producción de aluminio

Contaminación del proceso de producción

La producción de aluminio genera tres tipos de contaminación directa:

contaminación por vertidos de producción de alúmina a partir de bauxita , conocida como lodo rojo almacenado en áreas protegidas por diques; estos lodos son cáusticos ( sosa ) y contienen varios metales;
contaminación fluorada durante la transformación de alúmina en aluminio;
emisiones gaseosas por encima de los tanques de electrólisis , que deben ser capturadas.

La producción de aluminio también requiere grandes cantidades de electricidad (el doble que la producción de acero ), a menudo producida por centrales eléctricas contaminantes. En Islandia, esta energía se produce mediante energía geotérmica , pero el mineral debe transportarse porque Islandia no tiene un depósito de bauxita.

Alcoa y Rio Tinto anunciaron la11 de mayo de 2018han desarrollado, con el apoyo de las autoridades canadienses y de Quebec, así como de Apple , un nuevo proceso de "emisión cero" para la producción de aluminio, que pretenden utilizar a partir de 2024 en una nueva planta en Quebec; Si bien el proceso de electrólisis convencional utiliza electrodos a base de carbono, lo que provoca emisiones de gases de efecto invernadero, los dos socios han sustituido este carbono por nuevos materiales patentados por Alcoa, cuyo único subproducto es l oxígeno puro; Para desarrollar este nuevo proceso, crearon una empresa conjunta denominada “ Elysis ”. Según sus cálculos, esta tecnología eliminaría 6,5 millones de toneladas de gases de efecto invernadero si se implementara en todas las plantas de aluminio de Canadá, el equivalente a 1,8 millones de automóviles en la carretera. Emisiones de CO 2 durante la producción de electricidad permanecerá, pero en Canadá la mayor parte proviene de la energía hidroeléctrica.

Graves incidentes relacionados con la industria del aluminio

La 4 de octubre de 2010, un embalse de la planta de producción de bauxita-aluminio, Ajkai Timfoldgyar Zrt, ubicada en Ajka , a 160 kilómetros de Budapest , se rompió, derramando entre 600.000 y 700.000 m 3 de lodo rojo tóxico compuesto por elementos nocivos y muy corrosivos que inundó tres aldeas dentro de un de radio de 40 km 2 antes de llegar al Danubio , amenazando el ecosistema del gran río con un nivel alcalino ligeramente por encima de lo normal.

El número de muertos asciende a 9 muertos y más de 150 heridos, el ecosistema cercano a la fábrica ha sido completamente destruido, la marea roja se ha llevado consigo ganado y animales de granja, han perecido miles de peces. El gobierno húngaro ha declarado el estado de emergencia. El área sigue en riesgo de una segunda inundación similar después de que se notaron varias grietas en el embalse norte que amenazaban con arrojar 500.000 metros cúbicos adicionales de lodo rojo.

Notas y referencias

Notas

De hecho, está cubierto con una fina capa de óxido de aluminio muy duro y estable ( cf. Propiedades físicas ) que lo protege.
Desde el aluminio nativa , sin embargo, ha sido identificado en varios lugares, incluso en los sedimentos en el Mar del Sur de China .

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Ver también

enlaces externos

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Alu-Scout, la plataforma interactiva de información e intercambio en la industria del aluminio
Espace Alu, Museo de la épica historia del aluminio en los Alpes
Micrografías que comparan la superficie brillante y la superficie mate del papel de aluminio.
aluMATTER, un sitio web de libre acceso que tiene como objetivo proporcionar herramientas de formación en línea innovadoras e interactivas relacionadas con la ciencia y las tecnologías del aluminio.
Sitio web del Instituto de Historia del Aluminio (IHA)
Biblioteca de iconos de aluminio IHA
un dossier multidisciplinar sobre aluminio
Caracterización del aluminio por Henri Sainte-Claire Deville (1854), artículo analizado en el sitio BibNum
La patente de Héroult para la electrólisis del aluminio (1886) en línea y analizada en el sitio web BibNum
La fundición de no ferrosos distribuye información técnica y económica sobre aleaciones de aluminio en línea
(es) Instituto Internacional del Aluminio , con datos de producción mensual por área geográfica
INERIS, Ficha toxicológica y medioambiental del aluminio y sus derivados ,17 de enero de 2005
Informe de experto de la afssaps : evaluación de riesgos vinculada al uso de aluminio en productos cosméticos

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