Nella foto è raffigurato un mucchio di scorie a Broken Hill nel Nuovo Galles del Sud. La scoria è un prodotto di scarto artificiale creato durante la fusione. Credito:Anita Parbhakar-Fox, Autore fornito
Lo scorso mese, gli scienziati hanno scoperto un minerale chiamato Edscottite. I minerali sono solidi, sostanze naturali che non sono viventi, come quarzo o ematite. Questo nuovo minerale è stato scoperto dopo un esame del meteorite Wedderburn, una roccia dall'aspetto metallico trovata nel Victoria centrale nel 1951.
Edscottite è fatta di ferro e carbonio, ed è stato probabilmente formato all'interno del nucleo di un altro pianeta. È un minerale "vero", significa uno che è naturale e formato da processi geologici sulla Terra o nello spazio esterno.
Ma mentre il meteorite Wedderburn conteneva la prima scoperta conosciuta di Edscottite, altre nuove scoperte minerarie sono state fatte sulla Terra, di sostanze formate a seguito di attività umane come l'estrazione mineraria e la lavorazione dei minerali. Questi sono chiamati minerali antropogenici.
Mentre i veri minerali comprendono la maggior parte dei circa 5, 200 minerali conosciuti, ci sono circa 208 minerali prodotti dall'uomo che sono stati approvati come minerali dall'International Mineralogical Association.
Alcuni sono fatti apposta e altri sono sottoprodotti. In entrambi i casi, la capacità di produrre minerali ha vaste implicazioni per il futuro della nostra popolazione in rapida crescita.
Alchimia moderna
Il cambiamento climatico è una delle maggiori sfide che dobbiamo affrontare. Mentre i governi discutono del futuro delle centrali elettriche a carbone, l'anidride carbonica continua a essere rilasciata nell'atmosfera. Abbiamo bisogno di strategie innovative per catturarlo.
La produzione attiva di minerali come la nesqueonite è un possibile approccio. Ha applicazioni in edilizia e costruzioni, e la sua realizzazione richiede la rimozione dell'anidride carbonica dall'atmosfera.
La nesquehonite si verifica naturalmente quando le rocce magnesiache si rompono lentamente. È stato identificato nella miniera di Paddy's River nel Territorio della Capitale Australiana e in località del Nuovo Galles del Sud.
Ma gli scienziati hanno scoperto che può anche essere prodotto passando l'anidride carbonica in una soluzione alcalina e facendola reagire con cloruro di magnesio o carbonato/bicarbonato di sodio.
Questa è un'area di ricerca in crescita.
Altri minerali sintetici come l'idrotalcite vengono prodotti quando gli sterili di amianto assorbono passivamente l'anidride carbonica atmosferica, come scoperto dagli scienziati nella miniera di amianto di Woodsreef nel New South Wales.
Si potrebbe dire che questa è una sorta di "alchimia moderna" che, se sfruttato, potrebbe essere un modo efficace per aspirare l'anidride carbonica dall'aria su larga scala.
Questa è un'immagine al microscopio elettronico retrodiffusa di scorie storiche raccolte da una miniera di Rio Tinto in Spagna. Credito:Anita Parbhakar-Fox presso l'Università della Tasmania (UTAS)
Soddisfare le esigenze del metallo della società
L'estrazione mineraria e la lavorazione dei minerali sono progettate per recuperare i metalli dal minerale, che è un evento naturale di roccia o sedimento contenente minerali sufficienti con elementi economicamente importanti. Ma attraverso l'estrazione mineraria e la lavorazione dei minerali, possono essere creati anche nuovi minerali.
La fusione viene utilizzata per produrre una gamma di prodotti come piombo, zinco e rame, riscaldando il minerale ad alte temperature per produrre metalli puri.
Il processo produce anche un prodotto di scarto simile al vetro chiamato scoria, che si deposita come liquido fuso, simile alla lava.
Una volta raffreddato, le somiglianze tessiturali e mineralogiche tra lava e scorie sono cristalline.
L'ispezione su microscala mostra che i minerali prodotti dall'uomo nelle scorie hanno una capacità unica di accogliere i metalli nel loro reticolo cristallino che non sarebbe possibile in natura.
Ciò significa che il recupero del metallo dai rifiuti delle miniere (una potenziale risorsa secondaria) potrebbe essere un modo efficace per integrare la crescente domanda di metallo della società. La sfida sta nello sviluppo di processi che siano convenienti.
Gioielli di origine etica
La nostra crescente conoscenza su come produrre minerali può anche avere un impatto importante sulla crescente industria manifatturiera delle gemme sintetiche.
Nel 2010, il mondo è rimasto sbalordito dall'anello di fidanzamento regalato alla duchessa di Cambridge Kate Middleton, del valore di circa £ 300, 000 (AUD $ 558, 429).
L'anello ha uno zaffiro blu da 12 carati, circondato da 14 diamanti solitari, con una montatura in oro bianco 18 carati.
Le sue repliche sono state acquistate da persone in tutto il mondo, ma solo per una frazione del prezzo. Come?
I diamanti sintetici hanno essenzialmente la stessa composizione chimica, struttura cristallina e proprietà fisiche come i diamanti naturali. Credito:Instytut Fizyki Uniwersytet Kazimierza Wielkiego
Nel 1837, Marc Antoine Gardin ha dimostrato che gli zaffiri (conosciuti mineralogicamente come corindone o ossido di alluminio) possono essere replicati facendo reagire i metalli con altre sostanze come il cromo o l'acido borico. Questo produce una gamma di pietre colorate apparentemente identiche.
Ad un attento esame, alcune proprietà possono variare come la presenza di imperfezioni e bolle d'aria e la durezza della pietra. Ma solo un gemmologo o un appassionato di gemme probabilmente lo noterebbe.
I diamanti possono anche essere realizzati sinteticamente, attraverso un'alta pressione, alta temperatura, o processo di deposizione chimica da vapore.
La creazione di gemme sintetiche è sempre più importante poiché le pietre naturali stanno diventando più difficili e costose da reperire. In alcuni paesi, anche i diritti dei minatori sono violati e questo pone problemi etici.
Applicazioni mediche e industriali
Le gemme sintetiche hanno anche applicazioni industriali. Possono essere utilizzati nella produzione di finestre, circuiti semiconduttori e utensili da taglio.
Un esempio di un minerale interamente fabbricato è qualcosa chiamato granato di ittrio e alluminio (o YAG) che può essere utilizzato come laser.
In medicina, questi laser sono usati per correggere il glaucoma. Nella chirurgia dentale, consentono di tagliare la gomma morbida e i tessuti.
La mossa per sviluppare nuovi minerali supporterà anche le tecnologie che consentono l'esplorazione dello spazio profondo attraverso la creazione di "materiali quantistici".
I materiali quantistici hanno proprietà uniche e ci aiuteranno a creare una nuova generazione di prodotti elettronici, che potrebbe avere un impatto significativo sulle tecnologie di viaggio spaziale. Forse questo ci permetterà di visitare un giorno il luogo di nascita di Edscottite?
Nei decenni a venire, il numero di minerali prodotti dall'uomo è destinato ad aumentare. E come fa, così anche l'opportunità di trovare nuovi usi per loro.
Espandendo la nostra capacità di produrre minerali, potremmo ridurre la pressione sulle risorse esistenti e trovare nuovi modi per affrontare le sfide globali.
Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale. 
