Em colaboração com o CSIC. Desde os primeiros objetos esculpidos em pedra até à sofisticada obtenção do ferro, a história da humanidade esteve intimamente ligada aos minerais. A sua descoberta e transformação marcaram marcos decisivos na nossa evolução tecnológica, social e cultural.
Desde as nossas origens, os minerais têm contribuído em grande parte para a riqueza de todas as sociedades humanas. Nas diferentes etapas da história, eles forneceram as matérias-primas que deram origem aos sucessivos níveis de desenvolvimento tecnológico. Na sociedade atual, a dependência deles é mais premente do que nunca.
No primeiro capítulo da série Minerais e Humanidade, abordou-se o desenvolvimento das primeiras indústrias e o nascimento da arte durante a Pré-história. Estes marcos estiveram ligados ao conhecimento progressivo das propriedades dos minerais que, em última análise, são os constituintes básicos da Terra, tal como as células o são da matéria viva.
A Pré-história costuma ser dividida na Idade da Pedra (Paleolítico e Neolítico) e na Idade dos Metais (Cobre, Bronze e Ferro). A primeira começou com a origem da raça humana e a indústria lítica há cerca de 2.500.000 anos. A segunda surgiu há apenas cerca de 7000 anos, quando foi descoberta uma técnica para extrair metais dos minerais através do fogo, separando-os dos restantes componentes.
Esta tecnologia multiplicou a disponibilidade destes materiais, inigualáveis pelas suas propriedades e prestações em comparação com a pedra, a madeira, os ossos ou as conchas. Essas vantagens já eram conhecidas antes do início da metalurgia, graças à existência de alguns metais que aparecem em estado nativo na crosta terrestre.
Como veremos nos próximos capítulos, os metais revolucionaram a história da humanidade. Essa importância está refletida na própria etimologia do nome usado para designá-los: deriva do grego metallan, que significa procurar. A verdade é que a busca por metais tem sido uma das principais atividades da nossa espécie.
O desenvolvimento da humanidade tem sido marcado pelo uso crescente dos recursos minerais, tanto em volume como em variedade. A «Terceira Revolução Industrial», na qual estamos agora imersos, requer um número cada vez maior de minerais e quantidades muito superiores de metais do que em épocas passadas.
Os metais na natureza
Os metais têm diferentes afinidades geoquímicas, ou seja, têm preferência por se unir a determinados elementos químicos na natureza. Assim, existem metais que podem aparecer como minerais sem se combinarem com nenhum outro elemento químico ou unidos exclusivamente a outros metais, formando ligas. São os chamados metais siderófilos. Outros mostram preferência pelo enxofre e são denominados calcófilos, de modo que se encontram principalmente formando sulfuros. Finalmente, os elementos litófilos tendem a combinar-se com o oxigénio (seja na forma de óxidos ou de outros minerais com oxigénio na sua composição, como carbonatos, silicatos, etc.). Estas afinidades dependem das características do meio, de modo que, por exemplo, um mesmo metal pode comportar-se como calcófilo em ambientes redutores e como litófilo em condições oxidantes.
São precisamente os metais siderófilos que podem aparecer no seu estado nativo, como o ouro, a prata ou o cobre, ou na forma de ligas naturais, como o electrum, uma liga de ouro e prata. Os metais nativos só se formam em condições muito específicas, pelo que são particularmente escassos. Trata-se de minerais macios, dúcteis e maleáveis, em consequência da sua estrutura cristalina e da ligação metálica entre os seus átomos, o que também lhes confere o brilho característico.
Na natureza, os metais geralmente estão combinados com outros elementos químicos, formando diferentes minerais que não compartilham essas propriedades extraordinárias. Por isso, procurou-se uma forma de separá-los dos demais componentes químicos presentes nos minerais, dando origem à metalurgia. As diferentes épocas da Idade dos Metais são marcadas pelo desenvolvimento das tecnologias que permitiram a sua obtenção.
O cobre e o bronze
A ourivesaria primitiva comprovou que o cobre, o ouro e a prata, além de bonitos, eram mais funcionais do que a pedra: não se partiam facilmente, podiam ser reparados ou reutilizados e produziam um fio mais cortante e duradouro. Estavam associados a diferentes tipos de rochas e eram trabalhados de forma diferente dos materiais utilizados na indústria lítica. Com o martelamento ou o calor, deformavam-se, permitindo a elaboração de adornos.
Há cerca de 7000 anos, a disponibilidade de metais aumentou significativamente após uma descoberta formidável que deu início à Idade dos Metais. Na fogueira, pedras verdes e azuis transformaram-se num metal vermelho brilhante. Nascia a metalurgia do cobre e começava uma nova era tecnológica para a humanidade.
Essas rochas de cores chamativas eram compostas principalmente por malaquita e azurita, dois carbonatos que apresentam temperaturas de fusão sensivelmente inferiores às do cobre nativo. Ambos foram, inicialmente, as principais minerais de cobre. Os minerais de minério são aqueles a partir dos quais se pode obter um determinado elemento químico, geralmente um metal, por um processo no qual intervém a temperatura por meio de aquecimento ou calcinação. Os minerais de minério mais comuns são os óxidos e os sulfuretos.
Para que um mineral seja um minério de um metal, esse mineral deve ser relativamente comum, possuir o metal em uma quantidade que torne sua exploração rentável (ou seja, que não seja um componente minoritário no mineral) e que possa ser extraído de maneira simples (ou seja, que o custo de sua separação seja inferior ao seu preço no mercado).
Assim, por exemplo, minerais como a dioptásio ou a crisocola, silicatos que contêm entre 30 e 40 % de cobre, não constituem minérios deste metal, uma vez que se trata de minerais pouco abundantes e nos quais o cobre está fortemente ligado às suas estruturas cristalinas, o que implica um elevado custo energético para a sua separação. Mesmo alguns óxidos, como a cuprita, que têm teores extraordinariamente elevados de cobre, só excepcionalmente são minérios deste metal quando aparecem em concentrações significativas.
Em particular, embora o cobre tenha um caráter calcófilo muito acentuado, na presença de oxigénio passa a comportar-se como litófilo, de modo que os sulfuretos originais tendem a transformar-se em carbonatos, óxidos, sulfatos ou silicatos nas condições da superfície terrestre. Assim, atualmente, os principais minérios de cobre correspondem a sulfuretos como a calcopirite, a bornite, a covellina ou a calcosina, cujos teores de cobre variam entre 35 e 80 %. Ocasionalmente, minerais como a azurita ou a malaquita, com teores de cobre em torno de 50%, também podem ser usados atualmente como minérios desse metal. Além disso, a malaquita é usada para fins ornamentais.
Na nossa sociedade atual, o cobre é, depois do ferro, do alumínio e do cromo, o metal mais utilizado. Indispensável para a condução da energia elétrica, a sua procura a curto e médio prazo aumentará sensivelmente, tanto pelo aumento da sua utilização nos países emergentes como pela sua importância na transição energética. Assim, por exemplo, um carro híbrido utiliza aproximadamente o dobro do cobre que um carro convencional com motor de combustão interna e um veículo totalmente elétrico pode conter até 10 vezes mais cobre que um carro a combustão.
No terceiro milénio a.C., foi descoberta, provavelmente por acaso, uma «variedade» de cobre especialmente dura ao aquecer juntos minerais de cobre e estanho. Esta liga de ambos os metais, o bronze, foi utilizada na fabricação de armas, armaduras e ferramentas, e conferiu um enorme poder aos povos que dominavam a sua tecnologia.
O estanho tem caráter litófilo e o seu principal mineral é a cassiterita, um óxido com fórmula SnO2, que contém quase 80% de estanho. A importância do estanho desde essa época é atestada pelo termo «casiterídeos», adotado na Grécia Antiga para designar os centros produtores de estanho no oeste europeu, cuja localização exata era desconhecida por eles. Hoje sabemos que um desses centros ficava no noroeste da Península Ibérica.
A forte demanda por bronze se deparou com um fato incontestável: a escassez de seus componentes na crosta terrestre. A quantidade de cobre é de cerca de 27 gramas/tonelada. A de estanho, 2 g/t. Os depósitos minerais são verdadeiras anomalias geoquímicas na crosta terrestre. Neles, um determinado metal concentra-se extraordinariamente em relação à sua abundância média, constituindo o que se denomina lei do depósito. Assim, por exemplo, para que um depósito de cobre seja rentável, a sua lei mínima deve ser superior a 0,5 %, ou seja, deve concentrar-se cerca de 200 vezes.
O chumbo e a prata
O chumbo, e não o cobre, pode ter sido o primeiro metal obtido através da metalurgia. Existem evidências arqueológicas do seu uso desde, pelo menos, cerca de 6500 a.C. A maior parte do chumbo presente na crosta terrestre encontra-se num mineral comum, a galena, um sulfureto que apresenta propriedades que permitem identificá-lo facilmente. A galena foi utilizada como elemento simbólico em ajuares funerários e, durante milénios, foi utilizada como remédio terapêutico e cosmético. Outras minas minoritárias de chumbo são a cerussita (um carbonato) e a anglesita (um sulfato).
O chumbo é um metal macio, pesado e resistente à corrosão. O seu baixo ponto de fusão (327 ºC) facilitou a sua metalurgia e possibilitou a fabricação de grampos para reparar utensílios. Também foi utilizado na elaboração de estatuetas, projéteis, moedas e diferentes ligas. Uma função exercida até aos nossos dias é a produção de pesos e prumo.
A grande quantidade de utilizações do chumbo e o seu valor como metal no passado estão intimamente relacionados com a produção de prata. Na crosta terrestre, a concentração de chumbo é de 11 g/t; a de prata, 0,056 g/t. Embora exista prata nativa, o mineral mais utilizado para obter este metal tem sido a galena argentífera, que contém quantidades significativas de prata (até 20 %, embora normalmente não ultrapasse 1 %). Na galena argentífera, a prata concentra-se em pequenas inclusões de diferentes minerais, essencialmente sulfuretos e sulfosais. Os sulfosais são minerais nos quais um metal (normalmente cobre, chumbo ou prata) e um semimetal (geralmente antimónio, arsénico ou bismuto) estão ligados ao enxofre.
O método de obtenção de prata a partir da galena argentífera a altas temperaturas, denominado copelação, gera grandes quantidades de chumbo, o que, aliado à sua fácil fabricação e resistência à corrosão, fez com que este metal fosse o mais utilizado pela engenharia e arquitetura romanas.
Durante a chamada Pax Romana (27 a.C.-180 d.C.), a economia experimentou um boom sem precedentes, favorecido pela elevada produção de prata a partir da galena, proveniente principalmente dos depósitos da Hispânia. Estima-se que, por cada grama de prata obtida, foram libertados para a atmosfera dez quilogramas de chumbo. Um estudo de amostras de gelo ártico correspondentes a este período aponta-o como o primeiro exemplo de poluição generalizada do ambiente provocada pela atividade humana.
A galena aparece frequentemente associada ao sulfureto de zinco, a esfalerita, que é o principal minério deste metal. Na Índia, o zinco metálico era obtido desde o final do primeiro milénio a.C., mas no Ocidente só foi reconhecido como metal no século XVIII. O latão é a liga de cobre e zinco, também conhecida desde épocas pré-históricas anteriores ao uso do zinco como metal. A obtenção do latão foi conseguida por volta do ano 3000 a.C., misturando cobre com diferentes minerais de zinco, principalmente silicatos e carbonatos, que se formam na zona mais superficial dos depósitos deste metal por alteração da esfalerita e que compõem a chamada calamina.
A conquista do ferro foi alcançada muito tempo depois da do cobre e do bronze. A causa não residiu no desconhecimento das suas vantagens, nem na dificuldade de localizar jazidas. Simplesmente, as técnicas da metalurgia primitiva não conseguiam liquefazê-lo. Foi preciso esperar pelo desenvolvimento de fornos especiais, que forneciam o calor necessário para isso.
No próximo capítulo, veremos como esta importantíssima inovação tecnológica revolucionou a estrutura das sociedades humanas e gerou uma remodelação da paisagem numa escala até então desconhecida. Desde o início da Idade do Ferro, há cerca de 4000 anos, tem sido e continua a ser o metal mais utilizado ao longo da história.