De un humilde cobertizo a una gran empresa: la historia del padre de la industria del Aluminio Americana
Charles Martin Hall, nuestro protagonista estrella
- Por Wilmer Romero -
Estoy sosteniendo un pequeño trozo de metal que pude adquirir en Alemania para que Uds puedan verlo, ya que todavía no se fabrica en nuestro país. Este es el metal del futuro, se llama Aluminio, y les digo que si alguien logra inventar un proceso por el cual se pueda producir aluminio a escala comercial, no solamente sería un gran benefactor para el mundo, sino que además seria muy famoso y acumularía para si una gran fortuna.
Estas palabras fueron pronunciadas por el profesor de química Frank Jewett, del Oberlin College, una universidad ubicada en un pueblo llamado Oberlin, cerca de Cleveland, en el estado de Ohio, USA.
Se dice que entre sus alumnos se encontraba un joven, quien al escuchar el reto que lanzó su profesor, se volteó hacia uno de sus compañeros y le susurro, yo seré ese hombre, voy por ese metal y así fue. Este Joven estudiante se llamaba Charles Martin Hall.
Esquema del proceso electrolítico del aluminio |
En este artículo te contaré la manera en que Hall descubrió el proceso de producción de aluminio mediante electrolisis de sales fundidas, pero enmarcado dentro de un contexto histórico, en la secuencia tal como sucedió, mostrando su rasgo humano y las dificultades por la que pasó.
Muy a menudo ignoramos el pasado y encontramos que estamos simplemente redesarrollando lo que otros han hecho antes y quizás no tan bien. Hall fue un fiel creyente en la educación y como persona, inventor y empresario, es un ejemplo a seguir por la nueva generación de investigadores.
Un sueño hecho realidad
Desde niño, Hall tuvo un gran sueño y
se enfocó completamente en él hasta conseguirlo. Ese sueño fue ser un gran
inventor, famoso y con fortuna. Sabía lo que quería, trabajó en función de
ello, se comprometió con ello, actuó y consiguió lo que buscaba a pesar de
múltiples adversidades, de recursos, financieros y legales.
Charles Martin Hall a los 42 años de edad |
Siempre se caracterizó por su lealtad a su familia y amigos, lealtad a sus colegas y compañeros de clases, a su trabajo y empresa. Siempre fue un buen hijo, buen hermano y un benefactor de la comunidad donde vivía y de su siempre e inolvidable Alma Mater, el Oberlin Collage.
Era una persona
de mentalidad seria, individualista en pensamiento y acción y excepcionalmente
incansable en su trabajo. Su dedicación y concentración en su sueño, hicieron
que el deporte y otros juegos en que la mayoría de los jóvenes estaban
involucrados, no tuvieran cabida en sus pensamientos.
Antecedentes familiares
Hall fue hijo de un
predicador, un teólogo llamado Herman, graduado también del Oberlin. Herman y su esposa tuvieron 8 hijos, 5 niñas y 3 varones. Charle Hall nació en plena guerra
civil o de secesión norteamericana, en una pequeña villa cerca de Cleveland,
llamada Thompson, del estado de Ohio, pero a los 10 años su familia se mudó a
Oberlin, a una casa que estaba a sólo una cuadra del campus del Oberlin Collage.
Charles con sus hermanas menores Edith y Louis |
Hall hacia experimentos caseros
de química en su casa, los cuales leía en libros de químicas. Su sueño era
convertirse en una persona prospera a través de la invención. Tenía mucho
interés por la lectura, leía artículos de ciencias, innovaciones e inventores como Westinghouse.
Cronología de sus experimentos
Método de reducción térmica
A los 18 años cuando ya
estaba en la universidad, Hall empezó la etapa experimental para encontrar otro
método de producir aluminio. En sus primeros
experimentos trató de adaptar los métodos de reducción por carbón a altas temperaturas, los cuales eran usados en la metalurgia del hierro y otros metales de
actividad química intermedia. La fusión reductora con carbón era el método
común para producir hierro de su óxido.
"El valor de una idea radica en su uso". Thomas Edison
Trató de mejorar el método químico, calentando cloruro
de calcio y cloruro de magnesio con arcilla, con la esperanza que el cloruro de
aluminio se destilara y condensara, pero no funcionó. Probó sales de bario,
criolita y carbonato de sodio, esperando obtener una reacción doble por la cual
el resultado final fuese aluminio.
Métodos electroquímicos
Electrólisis de soluciones acuosas
Los fracasos en
los experimentos de reducción
térmica lo hicieron irse hacia la electrolisis. Primero ensayó la electrólisis de las
soluciones acuosas.
Con
su profesor, consideraron varios compuestos, y escogieron el fluoruro de
aluminio, el cual tuvieron que preparar usando el peligroso ácido
hidrofluorhídrico en platos de plomo.
"Cada fracaso le enseña al hombre algo que necesitaba aprender". Charles Dickens
Desafortunadamente, el experimento sólo producía el indeseado gas hidrógeno en el ánodo e hidróxido de aluminio en el electrodo negativo. Hoy es bien conocido que el aluminio no puede ser aislado de sus compuestos por electrolisis de soluciones acuosas, ya que el agua sería electrolizada preferencialmente. Los protones (H+) son preferencialmente reducido a hidrógeno atómico antes que los iones Al3+.
Etapa post Universidad y la mudanza a su cobertizo
Después de
graduarse, Hall seguía analizando mentalmente sus experimentos, tratando de
buscar un camino que lo condujera a producir aluminio de forma económica. Analizando
su último experimento que realizó en solución acuosa, razonó que si se producía
algo de aluminio, éste reaccionaría inmediatamente con el agua, reoxidándose.
La industria moderna del aluminio nació en un humilde cobertizo |
Él pensó que el
mejor compuesto a disolver era la alúmina, porque era un óxido económico, así que
empezó a buscar un solvente libre de agua capaz de disolverlo. A temperatura ordinaria,
el óxido de aluminio es insoluble en todos los reactivos químicos comunes.
Electrólisis en sales fundidas
El enfoque de Hall consistió en probar en forma sistemática diferentes sales fundidas como solvente. El primer solvente que probó fue fluoruro de calcio, usando el conocido mineral de fluorita (CaF2), el cual es un mineral blando, empleado principalmente en la industria del acero como agente fundente, cuya función es reducir el azufre e incrementar la fluidez del metal, además reduce la escoria.
No
se sabe que lo indujo a probar los compuestos de fluoruro al comienzo de su
investigación. Pero él no sabia que este mineral funde a 1.371 oC,
lo cual era imposible fundir en su estufa a gasolina.
"No he fracasado, he encontrado 10.000 soluciones que no funcionaran". Thomas Edison
La criolita fue la solución
Después de todos estos ensayos fallidos, Hall escogió la criolita, fluoroaluminato de sodio, (Na3AlF6) (Pf = ~1.000 oC), como su próximo solvente. No se sabe por qué escogió la criolita, tal vez por influencia del profesor Jewett, quien conocía de los trabajos del francés Henri Sainte-Claire Deville, el creador del primer método para producir aluminio.
Hall tuvo que sintetizar esa criolita, usando ácido hidrofluorhídrico y sales de aluminio, probablemente aluminato de sodio (NaAlO2). La criolita se fundió en su crisol al rojo vivo y cuando Hall agrego algunos gramos de alúmina en el baño y agitó con una varilla de carbón, la alúmina rápidamente se disolvió.
"La inspiración existe, pero tiene que encontrarte trabajando". Pablo Picasso
Construyendo baterías para la corriente directa
Ahora sólo tenía que fabricar
su propia batería para la corriente. En 1880, muchas compañías empezaron a ofrecer electricidad
de fuentes térmicas o hidráulicas. Aun así, las baterías todavía proveían la corriente directa que necesitaban los equipos
de telégrafos y para otros usos.
"Para tener una gran idea, ten mucha". Thomas Edison
El aluminio finalmente apareció
Analizando sus ensayos, Hall asumió
que la criolita debía estar disolviendo sílice (óxido) del crisol de arcilla y
la corriente eléctrica se estaba usando para separar el silicio. Por lo tanto,
revistió un pequeño crisol de arcilla con grafito, usando varillas de grafito.
Diagrama mostrando el crisol y los electrodos usados en el experimento de Hall |
Lo tengo, lo tengo, gritaba Hall de emoción. Su hermana encontró otra pepita y decía es aluminio. Esa misma tarde fue apresurado a mostrárselo al profesor Jewett, quien confirmó emocionado que era aluminio. Hall tenía solamente 22 años y ya había alcanzado su primera gran meta.
Gracias a Hall y a su coinventor en Francia, es que podemos trazar la fecha exacta de nacimiento y explotación industrial de este metal. No podemos decir lo mismos de los otros elementos metálicos como el cinc, cobre o incluso el hierro, cuyos orígenes se pierden en los tiempos remotos de la historia. Otra característica única de este nuevo elemento metálico que lo hace diferente a los otros, es que su explotación fue patentada, por lo que sólo los dueños de dichas patentes tenían el monopolio legal de producir aluminio primario.
Cada año, en el aniversario de dicho experimento, el departamento de química de Oberlin College, celebra dicho día, empezando con el golpeteo de una campana de aluminio.
Algunas de las pepitas de aluminio que se obtuvieron, fueron conservadas por su hermana Julia de souvenir por muchos años. También, algunas de ellas están enmarcadas en un cuadro que está colgado en el laboratorio de investigación de Alcoa. Para ir de los glóbulos de Al al lingote, tuvieron que pasar dos años más, que fue cuando se empezó a producir Al comercialmente.
Joya de la corona de Alcoa |
Alcoa atesora a los primeros glóbulos de aluminio que
obtuvo Hall, como si fueran la “joya de la corona” y no es para
menos, ya que todo se inició a partir de esas primeras pepitas de aluminio, ellas
fueron el pilar fundamental sobre la cual se fundó la industria moderna del
aluminio.
Búsqueda de financiamiento
Hall se comunicó
con su hermano mayor quien vivía en Boston, para que lo ayudara a buscar
inversores que le permitiera montar una fábrica de aluminio. Para finales de
junio de 1886, su hermano George encontró un par de inversionistas en Boston
dispuestos a financiar el proyecto de Hall a una escala piloto.
"El éxito es tambalearse de fracaso en fracaso sin perder el entusiasmo". Winston Churchill
Defendiendo su patente
Charles Hall regreso
a Oberlin el 27 de octubre de ese año 1886 y desde ese entonces tuvo muy poco
contacto con su hermano mayor. Inmediatamente a su llegada, recibió una carta
de la oficina de patente indicándole de que una patente francesa ya había sido
registrada tres meses antes de la suya, con la misma invención que él solicitó.
La patente francesas tenía fecha del 23 abril de 1886.
Segunda oportunidad de probar su invento
En 1887, Hall
consiguió otra oportunidad con una empresa en Cleveland, llamada “Cowles
electric smelting co”, la cual le ofreció un contrato por un año para que
probara su invención. Al final del término, no se le renovó el contrato y
regreso a su casa en Oberlin. Sin embargo, a través de un amigo hizo un
contacto con un inversionista de la ciudad de Pittsburg, estado de Pensilvania.
Producción de los primeros lingotes de aluminio
Con la ayuda de
un asistente que se contrato para Hall, Arthur Davis, pronto se empezó a
producir lingotes que se almacenaban en la oficina. Davis fue el primer
empleado de la compañía, era recién graduado en química y tenía 21 años. Arthur
Davis con el tiempo, el 17 febrero 1910, se convertiría en el presidente de la
empresa y en una figura legendaria, ya que se retiró luego de 69 años de servicio.
La Pittsburgh Reduction company, ancestro de Alcoa |
La empresa se trasladó a un pueblo llamado New Kensighton, Pensilvania y cerró la pequeña planta de Pittsburgh en marzo 1891, en donde se produjo un total de ~40 toneladas de aluminio. En noviembre de 1891, se reinició la producción en la nueva planta de New Kensighton, la cual se amplió y puso en operación en agosto 1895.
Aprovechamiento de la energía hidroeléctrica
La compañía
también montó una planta en las Cataratas del Niágara, estado de nueva York,
siendo la primera compañía electroquímica en esa región, que era muy atractiva
industrialmente por su abundante energía eléctrica. La producción de aluminio fue
seguida por carborundum (grafito artificial), carburo de calcio, alúmina
fundida, soda cáustica, sodio y otros productos de hornos eléctricos y celdas
electrolíticas.
Muerte prematura del padre de la industria del aluminio
Hall cumplió 51 años el 06 de Diciembre de 1914 y murió el 27
Diciembre de ese mismo año en Daytona, Florida. Onces años después, en 1925, murió su hermana y confidente Julia. Hall produjo antes de morir un poco
más de 180.000 t de aluminio primario.
Casa de Hall declarada hito histórico de Oberlin y sitio histórico nacional |
La casa donde vivió Hall y
la del profesor Jewett fueron designadas Hitos históricos de Oberlin, y también
son listados en el registro nacional de USA como lugares históricos. Algo
parecido pasó con la casa en donde Steve Jobs y Steve Wozniak fundaron la
famosa compañía “Apple”, que ahora pasa a ser patrimonio histórico del estado
de California.
Epílogo
En el Oberlin College, existe una estatua de tamaño natural en honor a Hall, su principal benefactor. Es un sitio donde estudiantes y visitantes toman fotos como recuerdos. En navidad y otras temporadas especiales se le colocan a la estatua prendas de vestir de acuerdo a la ocasión.
Hall no tuvo hijos, pero una de su tatara-tatara sobrina, Emily Phillips, desde que supo de la historia de su tío a través de su abuela, se ha convertido en una historiadora y fanática de la vida de Hall. Ella ha investigado a fondo en la biblioteca del Oberlin College e indagado con los historiadores de Alcoa, buscado información sobre su vida y su invento, anécdotas u otros detalles que le permitieran conocer a fondo la personalidad de su tío.
"Una forma de recordar quién eres, es recordar quiénes son tus héroes". Steve Jobs
Sus investigaciones le permitieron conocer a los descendiente del capitán Alfred Hunt, quien invirtió en el invento de Hall y formó la primera empresa. Igualmente, conoció a descendientes de otros amigos cercanos de su tío. Su curiosidad investigadora sobre los gemelos del aluminio, la llevó a París, en donde conoció al nieto de Paul Héroult, el otro protagonista del aluminio, coinventor del proceso Hall-Héroult.
Estatua de Hall y su tatara-tatara sobrina mostrando los primeros glóbulos de aluminio |
Ella ahora es heredera de las primeras pepitas de aluminio que produjo Hall en el cobertizo de su casa y que probablemente pertenecieron a su tía Julia. También posee otros objetos que pertenecieron a su tío, y mantiene orgullosa un álbum con recortes y noticias que ha coleccionado acerca del invento de su tío.
Se van a cumplir 135 años desde que Hall inventó el proceso de reducción electrolítica del aluminio usando sales fundidas y se han gastado miles de millones de dolares en investigación y desarrollo buscando una nueva alternativa que haga al proceso más económico energéticamente. Hasta la fecha, eso no ha sido posible y no se vislumbra ningún otro proceso que pueda sustituirlo en el futuro cercano. De hecho, se presume que el proceso Hall-Héroult se mantenga indefinidamente por generaciones por venir, a menos que algún nuevo descubrimiento científico, que no sabemos qué, aparezca.
El final está de película
Finalmente, si lo desean, pueden ver el siguiente cortometraje de unos 36 minutos de la historia del padre de la industria del aluminio americana. Esta película se llamó "Unfinished rainbow", fue producida en 1940 y cuenta mucho de lo que describimos en este artículo. Está en inglés, pero pueden usar el traductor automático.
Referencias
Junius Edwards; "The Immortal Woodshed". Presented by Aluminum Company of America. New York, 1955.
George David Smith: "From Monopoly to Competition", the Transformations of Alcoa, 1888-1986. Cambridge University Press, 1988.
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