Banadioa, altzairuaren bizigarri
2002/03/01 Rodriguez Ibabe, Jose Maria | Florez Esnal, M.A. Iturria: Elhuyar aldizkaria
Aurkikuntzaren gorabeherak
Banadioaren berri 1801. urtean eman zen lehenbiziko aldiz. Andres Manuel del Riok aurkitu zuen banadioa garai hartan Espainiaren menpe zegoen Mexikoko Zimapan berun-meategietan. Geologo eta kimikari madrildar hori Fausto Elhuyar-ek Mexikon zuzentzen zuen “Real Seminario de Minas”-eko irakasle izendatu zuten 1795. urtean eta, Faustorekin batera, Mexikoko meategien ustiapena hobetzeari ekin zion. Horrela, Andres Manuel del Rio konturatu zen Zimapaneko meategietatik ateratako berun mineralean ordura arte ezezaguna zen beste elementu bat zegoela. Hasieran elementu berri horri ‘pancromo’ deitu zion, baina, geroago, berotzean kolore gorrixka hartzen zuela ikusirik, ‘eritronio’ izena eman zion.
Urte bat geroago, del Riok bere lagun Alexander von Humboldt-i lagin batzuk eman zizkion, eta Humboldt-ek Collet-Desotils, garai hartako kimikari frantses ospetsuari bidali zizkion horietatik ale batzuk. Collet-Desotils-ek Parisen irakasten zuen eta urte batzuk lehenago aurkitu ziren kromo eta iridio elementuen ikerketak berak baieztatu zituen. Hortaz, bere iritzia aintzat hartzeko modukoa zen. Collet-Desotils-ek Rioren lana zalantzan jarri zuen, elementu berria berun kromatoa besterik ez zela argudiatuz. Badirudi del Riori ere zalantzak sortu zitzaizkiola, eta elementu berriaren gorabeherak ahaztu egin ziren.
1831. urtean, Sefstrom ikertzaile suediarrak berriz identifikatu zuen banadioa. Taberg-eko meategitik lortutako mineraletik erauzitako burdina analizatzerakoan egin zuen aurkikuntza. Sefstrom Berzelius ikertzaile suediar ospetsuaren ikaslea zenez, berak zabaldu zituen nazioartean Sefstrom gaztearen emaitzak. Banadio izena ere suediarrek jarri zioten, ‘Vanadis’ edertasunaren eta ugalkortasunaren jainkosa suediarra oinarri hartuz.
Handik gutxira, Wöhler ikertzaile alemaniarrak (eta garai batean Berzeilus-en laborategiko ikasle Stockholm-en) baieztatu zuen eritronioa eta banadioa elementu bera zirela. Horretarako, 30 urte lehenago Humboldt-ek jasotako laginak erabili zituen. Hala ere, beste 30 urte pasa ziren ikerketa erabat osatu arte, hots, Sir Henry Roscoe kimikari ingelesak banadioa isolatzea lortu zuen arte.
Gorabehera horien guztien ondorioz, batzuentzat banadioaren aurkitzailea del Rio bada ere, hainbat argitalpenetan Sefstrom-en emaitzak bakarrik aipatzen dira. Hala ere, erreferentzia gehienetan 1801. urtea jotzen da banadioaren aurkikuntzaren datatzat. Gaur egun, Mexikoko ikerketa-sari garrantzitsu batek del Rioren izena darama, eta del Rio eta Fausto Elhuyar Mexikoko zientzia eta ikerketaren sortzailetzat hartzen dira.
Meategiak eta ekoizpena
Banadioaren meategi garrantzitsuenak Australian, Txinan, Errusian eta Hegoafrikar Errepublikan daude. Une honetan, aurreikuspenen arabera, ekonomikoki baliagarriak diren erreserbak 63 milioi tonakoak omen dira. Kontuan hartuz urteko kontsumoa 40.000 tonakoa dela, hurrengo urteetan hornidura-arazorik ez dela izango esan daiteke.
Errusian, Txinan eta Hegoafrikar Errepublikan, banadioa magnetita mineralean dago. Beraz, banadioa burdinarekin batera lortzen da. Burdina labe garaietan edo magnetita egoera solidoan erreduzituz lortzen da eta, kasu batean zein bestean, erauzitako burdinaren % 1,5 banadioa izaten da. Banadioa zepa gisa ateratzen da burdinetik.
Burdin meategiez gain, badaude banadioa lortzeko beste hainbat iturri. Estatu Batuetan adibidez, (Coloradon) banadioa uranio mineralarekin batera agertu ohi da; Karibean eta Venezuelan, aldiz, petrolioarekin batera.
Oro har, esan daiteke banadioa oxido gisa ekoizten dela. Oxido hori ferrobanadioa eta banadio-aluminio aleazioak ekoizteko erabiltzen da, horiek baitira, erabilpen industrialaren ikuspuntutik, produktu interesgarrienak.
Banadioaren ekoizpenak poliki-poliki egin zuen gora XX. mendean zehar. Mendearen hasieran ekoizpena oso murritza zen, pentsa, 1920. urte arte munduko ekoizpena ez zela 200 tonara iritsi. Bi urte geroago, ekoizpena hamarkoiztu egin zen, baina Bigarren Mundu Gerra hasi arte ez zuen 5.000 tonako muga gainditu.
Bestalde, hamarkada honetan kontsumoa bikoiztu egin da; 1991n 20.400 tona eta 2001ean 40.000 tona ekoiztu ziren.
Banadioaren aplikazioak
Seftrom-en eta Roscoe-ren ikerlanek banadioak osagai kimikoetan zuen erabilera bakarrik aztertu zuten eta, ondorioz, hori izan zen bere lehen aplikazioa. 1900. urte arte banadioa oso garestia eta nahiko bitxia zen eta, beraz, aplikazio urrikoa. Geroxeago, XX. mendearen hasieran, zenbait meategitan banadio-kantitate handiak aurkitu eta gero, bere prezioa nabarmenki jaitsi eta erabilpen industrialean hasi zen.
Urte haietan banadio-gatzak zenbait erreakzio kimikotan katalizatzaile gisa erabil zitezkeela ohartu ziren Alemanian, eta huraxe izan zen banadioaren lehenengo aplikazio industrial garrantzitsua. Gaur egun ere katalisia da banadioaren aplikazio kimiko nagusia. Garai hartan banadioaren prozesu metalurgikoa dezente aurreratu zen, eta hainbat ferroaleazio-mota komertzialki ekoizten hasi ziren. Horrela, Gales-en eraiki zen banadioa aleazio-elementu gisa altzairuetan erabili zuen lehenengo produkzio-unitatea. Era berean, banadioak hainbat altzairu-motatan zuen eragina azter zezan eskatu zitzaion Sheffield-eko Arnold irakasleari. Arnold konturatu zen banadioa erreminta-altzairuen erresistentzia handitzeko oso elementu egokia zela, eta tenperatura altuan material horiek jasaten duten biguntze-efektua atzeratzen zuela. Ezaugarri horiei esker, banadioa ebaketa-erreminten osagaietako bat da gaur egun ere.
Ikerketa horien eta beste batzuen ondorioz, Ingalaterran eta Frantzian automobilen altzairuzko birabarkietan banadioa gehitzen hasi ziren, birabarkien erresistentzia handitzeko. Eta orduan, banadioaren erabilera eta merkatua goitik behera aldatu zituen halabeharra gertatu zen. Floridan egin zen auto-lasterketa batean auto frantses baten xasisa desberdina zela konturatu zen Henry Ford. Autoaren altzairuzko zenbait pieza berak ordura arte ikusitakoak baino txikiagoak ziren eta, gainera, ohikoak baino hiru aldiz erresistenteagoak. Ford berak zuzendu zuen altzairuzko pieza horien ezaugarriak zein ziren jakiteko ikerketa, eta lasterketa-auto frantsesetako altzairuak banadioa zuela ikusi zuten.
Ford-ek egindako T modelo famatuan, lehenengo aldiz ohiko (eta ez lasterketetarako) auto batean erabili ziren banadioz aleatuta zeuden altzairuzko piezak. Eta ez hori bakarrik. Automobilaren kaleratze-propagandan, banadioari egozten zitzaizkion autoaren abantailak. Izan ere, Life aldizkariaren 1908ko urriko lehenengo alean agertzen den iragarkian espreski aipatzen dira ‘Ford Banadio altzairuaren’ ezohizko propietateak. T modeloa 1908an hasi zen ekoizten, eta 1927ra arte Henry Ford-ek ez zuen modelo berria sortzeko beharrik ikusi. Tarte horretan modelo horren 15 milioi auto saldu zituzten. Garai hartan, Estatu Batuetan ez zekiten banadiodun altzairua nola egin eta Henry Ford altzairuaren ekoizpenaz ere arduratu zen.
Banadioaren hurrengo erronka nagusia egituretarako altzairuaren hobekuntzekin erlazionatu behar da. Bigarren Mundu Gerraren ondorioz, soldadura bihurtu zen mendebaldeko herrietako lotura-prozedura nagusi. Teknikariak berehala konturatu ziren altzairu guztiak ez zirela soldatzeko egokiak (gogoratu bestela Liberty itsasontzi estatubatuarrek zenbat istripu eta matxura jasan zituzten gerran, soldaduren ondorioz pitzadura eta akatsez beteta baitzeuden).
Altzairua soldagarria izateko, karbono-kantitatea gutxitzea eta konposizio kimikoa egokitzea komenigarria zela ikusi zen, baina hori eginez altzairuak erresistentzia galtzen zuen. Erresistentziarik galduko ez zuen altzairu soldagarria ekoizteko hainbat prozedura asmatu ziren eta, hain zuzen, altzairuzko eta banadiozko mikroaleazioak egitea da garrantzitsuenetako bat.
Altzairu-mota horiei “erresistentzia handiko altzairu mikroaleatu” deitzen zaie orain. Urtez urte altzairu horien garrantzia ekonomikoa handitu egin da. Altzairu-familia horretako altzairu guztiek ez dute banadioa izaten, niobioa eta titanioa ere asko erabiltzen baitira mikroaleaziotan, baina banadio-altzairuak non-nahi aurki daitezke.
Henry Ford-en garaian bezala, gaur egun ere autoen altzairuzko osagai askok (birabarkitik hasita) banadioa dute. Eraikuntzaren arloan ere, habe metalikoen erresistentzia handitzeko metodo garrantzitsu bat banadioan oinarritzen da. Izan ere, habe eta zutabeen erresistentzia handitzea lortuz gero, estuagoak egin ahalko dira, eta habe estuek soldadura-prozedurak erraztu eta eraikuntza kostuak murriztuko dituzte. Arrazoi horiengatik, banadioa gero eta gehiago erabiltzen da.
Ikusten denez, altzairuaren erresistentzia handitzea premiazko helburua da eta, banadioa erabiliz, erraz eta merke egin daiteke. Kalitate desberdineko altzairu askotan banadioa gehigarri garrantzitsua da, banadio-kantitate txikiak gehituz altzairuaren erresistentzia nabarmen gehitzen delako. Pisutan neurtuta, banadio-kantitatea % 0,1ekoa izan ohi da, eta oso arraroa da pisuaren % 0,2 baino gehiago banadio izatea. Produktu horiek guztiak Euskal Herriko zenbait altzairutegitan ekoizten dira.
Abantaila horiek direla eta, banadioa batez ere altzairugintzan erabiltzen da; kontsumitzen den banadioaren % 85 alegia. Altzairuen alorrean, batez ere egituretarako altzairu mikroaleatuetan erabiltzen da (% 65); gainontzekoa erreminta-altzairuetan, tenperatura altuko altzairuetan eta beste zenbaitetan kontsumitzen da. Banadioaren kontsumoa eta altzairuaren ekoizpena guztiz loturik daude, beraz. Azkeneko hamarkadan, altzairu tona bakoitzeko 0,05 kg banadio erabiltzen da batez beste.
Aeronautikan ere asko erabiltzen da banadioa –titaniozko aleaziotan–, kasu horretan ere aleazioaren erresistentzia handitzeko.
Etorkizunari begira, epe laburrean aldaketa handirik izango denik ez du ematen eta, beraz, banadioa batik bat altzairuaren erresistentzia handitzeko erabiliko dela esan daiteke. Hala ere, zenbait ikerketa eta proba industrialen emaitzak ikusita, ate berriak ireki daitezkeela dirudi. Banadio pentoxidoa bateriak ekoizteko erabili nahi da eta, arrakasta izanez gero, banadioaren merkatua goitik behera alda daiteke.
Ikuspuntu ekonomikoak
Euskal Herriko edozein altzairutegitako arduradunari banadioari buruz galdetuz gero, berehala erantzungo du banadioaren arazo nagusia kostua dela. Eta horrela da. Izan ere, kontuan hartuz altzairutegietan urtero milaka tona altzairu ekoizten direla, banadio kantitate txikiak gehitu arren, garestia da.
Banadioaren prezioaren ezaugarrietako bat aldakortasuna da. Hori ulertzeko, ekoizpenaren eta kontsumoaren arteko desoreka hartu behar da kontuan. Munduan zenbat banadio kontsumitzen den ikusita (gutxi), sistema nahiko erraz desorekatzen da stockak merkaturatzean edo meategi berriak martxan jartzean, eta desoreka hori handia izaten da. Adibidez, 1970eko hamarkadan Txinan eta Hegoafrikar Errepublikan meategi berriak aurkitu ziren eta gainprodukzioa eman zen. Hurrengo bi hamarkadetan, Sobietar Batasunak bere stockak merkatu-prezioa baino merkeago merkaturatu zituen eta, ondorioz, prezioak 3 dolarretik behera jaitsi ziren.
1980ko hamarkadaren bukaeran eta hurrengo urteetan, altzairu-produkzioaren igoeraren ondorioz, kontsumoa igo egin zen eta Errusiako, Hegoafrikar Errepublikako eta Estatu Batuetako erreserbak jaitsi egin ziren. 1997an nahiko egoera larria bizi izan zen, banadio pentoxidoaren kontsumoa 80.000 tonara iritsi baitzen, eta ia mundu osoko stock-ak hustu egin batziren. Pentsa, Estatu Batuetako gobernuak National Defense Stockpile -n gordetako banadioa merkaturatu egin zuen. Hurrengo hilabeteetan banadioa inoiz baino garestiago saldu zen, baina geroztik prezioa nabarmen jaitsi da Errusian kontsumoa murriztu egin delako.
Zertarako erabiliko den arabera, banadioa pentoxido eta ferrobanadio bezala saltzen da. Beraz, merkatuan bi produktu horien prezioak erabiltzen dira, eta ez banadioarena soilik. Hegoafrikar Errepublikan ekoizten da banadio pentoxido gehien: ia % 60 berak merkaturatzen du. Han librako produkzio-kostua 1,8-2 dolar ingurukoa da.
Une honetan banadioaren oinarrizko prezioa 2,5 dolarrekoa da. Prezioa muga horretatik jaisten denean, ekoizle batzuek produkzioa eten egiten dute prezioa berriz balio minimora iritsi arte. Irudian ikusten denez, azken hilabeteotan pentoxidoa oso merke dago eta ferrobanadioaren prezioak ere beheranzko joera du. Prezio baxuek banadioaren kontsumoa bultzatuko dute. Dena dela, altzairu mikroaleatuen produkzioak erakusten duen goranzko joera ikusita, prezioak balio normalagoetara igo arren, hurrengo urteetan kontsumoa poliki-poliki igoko dela aurreikusi da.
Gai honi buruzko eduki gehiago
Elhuyarrek garatutako teknologia
