L’estrazione e la lavorazione del ferro segnarono un passo fondamentale per l’avanzamento tecnologico dei nostri antenati. Dopo aver realizzato che il ferro non è soltanto reperibile all’interno di rari meteoriti ferrosi, ma anche abbondante all’interno di depositi naturali e minerali, questo metallo rivoluzionò l’agricoltura, l’architettura, l’arte e la guerra.
In antichità, i minerali ferrosi più comuni impiegati per l’estrazione del ferro erano tre: magnetite, ematite e limonite. Questi tre minerali sono quelli che generalmente contengono la maggior quantità di ferro, ma ne esistono altri come la goethite, un idrossido di ferro relativamente ricco di prezioso metallo.
La goethite forma masse compatte che si generano grazie all’ossidazione di minerali ricchi di ferro. In alcune aree del pianeta, la goethite si forma attraverso la precipitazione dell’acqua presente nel suolo e forma agglomerati, assieme alla magnetite, che vengono definiti “ferro bruno”, o “ferro di torba”.
La formazione del ferro di torba
Le masse di ferro di torba hanno origine quando flussi d’acqua ricca di ferro, a basso pH e poco ossigenati raggiungono la superficie in prossimità di una torbiera o di una palude sfruttando fratture nel terreno o i punti di giunzione tra acqua ipogea e acqua di superficie.
Una volta raggiunta la luce, il ferro presente nell’acqua viene ossidato da batteri come il Thiobacillus ferrooxidans o il Thiobacillus thiooxidans, o legandosi con l’ossigeno secondo fenomeni naturali, causando la precipitazione di piccoli granuli ferrosi verso bacini di raccolta naturali.
Il processo di ossidazione viene favorito anche dalla presenza di alcune piante acquatiche o di superficie: queste forniscono ossigeno all’acqua e tendono ad attrarre sulle loro radici gli ossidi di ferro, facilitandone l’accumulo e la raccolta.
Il ferro di torba si forma tramite un procedimento lungo ma rinnovabile: in una torbiera sana, ricca d’acqua ferrosa e di piante, è possibile raccogliere agglomerati di minerali ferrosi circa una volta ogni generazione.
L’estrazione del ferro di torba
Le prime forme di estrazione del ferro di torba risalgono a circa il IV secolo a.C.. Il ferro di torba può essere lavorato con una tecnologia relativamente povera, dato che non deve essere fuso totalmente per rimuovere la maggior parte delle impurità.
Gli agglomerati di ferro di torba sono inoltre facilmente individuabili da un occhio esperto. Nell’antichità di identificavano i siti più promettenti osservando l’ambiente: vegetazione decolorata, ecosistema umido dominato da piante idrofile, e soluzioni o depositi rossastri in prossimità delle radici degli alberi.
Per estrarlo, si praticava un buco nel terreno con un bastone da scavo fino a raggiungere il deposito. Una volta raggiunto, si procedeva alla rimozione di strati di torba utilizzando appositi coltelli; dalle zolle di torba era possibile estrarre granuli ferrosi grandi quanto piselli.
La fusione tramite fornace o basso fuoco produceva generalmente il 10-20% di ferro rispetto alla massa iniziale di materiale, mentre il resto si accumula sotto forma di scorie. Durante la fusione, è possibile che venisse aggiunta calce per facilitare la lavorazione di materiale ricco di silicati: il ferro di torba tende a contenerne molti, e dopo la fusione creano una patina resistente alla ruggine, ideale per alcune applicazioni ma indesiderata per altre.
Nel sito scandinavo di Mosstrond, in Norvegia, sono state scoperte alcune fosse nei pressi di depositi di ferro di torba, impiegate per pretrattare i minerali ferrosi prima di fonderli. Le fosse, chiamate hellegyter, erano profonde 45 centimetri, larghe 60 cm e ricche di scorie (fino a 50 kg per fossa), suggerendo che siano state utilizzate per procedimenti di fusione di portata considerevole.
Il ferro di torba in Europa
Quando la lavorazione del ferro raggiunse la Danimarca e la Scandinavia intorno al 500 a.C., i popoli nordici iniziarono ad utilizzare il ferro di torba come materia prima. Anche in epoca vichinga il ferro di torba fu il materiale dominante nella produzione di utensili e armi, tanto da lasciar supporre che molti insediamenti norreni abbiano avuto origine grazie alla presenza di ferro di torba.
In Islanda si stabilì una fiorente industria della lavorazione del ferro di torba tramite le “fattorie del ferro”, grandi strutture dedicate alla fusione del metallo. Le piccole fattorie abitate da famiglie allargate erano sostanzialmente autosufficienti per quanto riguarda la produzione del ferro necessario a fabbricare attrezzi da lavoro.
Il ferro di torba è un ottimo materiale per fabbricare utensili per l’agricoltura. La facilità di raccolta e di lavorazione lascia supporre che qualunque contadino fosse potenzialmente in grado di produrre lingotti o barre di ferro da consegnare nelle mani di un fabbro di fiducia.
Il ferro di torba possiede inoltre caratteristiche che lo rendono ideale per l’impiego sulle navi: arrugginisce molto lentamente grazie ad una patina di silicati che protegge il metallo dall’attacco dell’acqua salata. Con il miglioramento della metallurgia norrena, il ferro di torba trovò quindi impiego anche sulle navi, sotto forma di chiodi o di giunture rinforzate resistenti all’ ossidazione.
Anche dopo il miglioramento delle procedure di fusione, il ferro di torba rimase fondamentale per la metallurgia medievale, specialmente per la fabbricazione di utensili a basso costo. In Russia il ferro di torba costituì la principale fonte di metallo fino al XVI secolo.
Il ferro di torba in America
Gli scavi condotti a L’Anse aux Meadows in Canada lasciano supporre che i primi esploratori norreni, intorno all’anno 1000, possano aver fuso e lavorato ferro di torba nel continente nordamericano. Nel sito è stato scoperto un blocco di scorie da 15 kg, formatosi a seguito della produzione di circa 3 kg di ferro lavorabile, e un cumulo di 98 chiodi di ferro, un metallo che i nativi non conoscevano e non sapevano lavorare.
E’ possibile che questi primi esploratori nordeuropei avessero la necessità di produrre chiodi e altri utensili di metallo per effettuare le riparazioni necessarie alla nave che li aveva condotti sulle coste canadesi; l’ipotesi è supportata anche dal fatto che, secondo le analisi degli archeologi, la fusione del ferro è stata condotta in modo grossolano, probabilmente da persone non esperte di metallurgia.
Nel XVII secolo, il ferro era ormai indispensabile nella vita quotidiana, da quella del contadino a quella del nobile. Considerata la vasta richiesta, la produzione di ferro era alla portata solo delle imprese estrattive più ricche. Le colonie nordamericane non producevano ferro e tutto il metallo veniva importato dall’Europa sotto forma di prodotto finito.
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John Winthrop si accorse che in Massachusetts era presente un’enorme quantità di ferro di torba in attesa di essere estratto e lavorato. Dopo aver ottenuto i fondi necessari, Winthrop fondò la Saugus Iron Works sul fiume Saugus, una rotta fluviale navigabile e ricco d’acqua ideale per la produzione di ferro di torba nei terreni umidi lungo le sponde.
L’impresa si rivelò vincente: la Saugus Iron Works iniziò a produrre ferro per tutte le colonie all’inizio del 1646. Al tempo si trattava di uno degli impianti più tecnologicamente avanzati del mondo e lavorava circa una tonnellata di metallo al giorno a partire dal ferro di torba estratto lungo le rive del fiume.
Bog Iron
VIKING EXPANSION AND THE SEARCH FOR BOG IRON
Saugus Iron Works National Historic Site
Iron Production in the Viking Age