Mineralogia e metallurgia

Il contributo è tratto da Storia della civiltà europea a cura di Umberto Eco, edizione in 75 ebook

Nel corso del Cinquecento, lo sviluppo dell’industria mineraria dà impulso alla pubblicazione di trattati sulle tecniche di estrazione e di lavorazione dei metalli. Tra i vari autori di trattati su miniere e metalli, i più innovativi sono l’ingegnere senese Biringuccio e il medico umanista tedesco Agricola, ambedue sostenitori di un approccio empirico allo studio di minerali, miniere e metalli. Biringuccio presenta una trattazione sistematica delle arti del fuoco, mentre Agricola produce una summa di tutte le conoscenze relative all’attività mineraria.

Miniere e tecniche di estrazione

A partire dalla metà del XV secolo, l’Europa centrale e in particolare le aree dello Harz, Tirolo, Ungheria, Boemia, Sassonia vedono un imponente sviluppo dell’industria mineraria, in particolare dell’argento. Questa comincia a declinare intorno alla metà del Cinquecento a causa dell’arrivo di ingenti quantità di argento dal Nuovo Mondo. L’argento americano in parte è frutto di saccheggio, in parte è estratto dalle miniere, soprattutto quelle di Potosì, dove si estrae per mezzo della tecnica di amalgama al mercurio.In questo periodo si sviluppa in Europa l’estrazione dell’argento da minerali cupriferi per mezzo del piombo e si scavano miniere a profondità sempre maggiori, con la conseguente necessità di creare complessi sistemi di drenaggio. A causa della crescente necessità di ferro per gli armamenti e delle esigenze delle nascenti manifatture, l’industria mineraria attraversa un periodo di rapido sviluppo soprattutto in Germania, Francia, Ungheria e Italia. Le miniere acquistano dimensioni crescenti e richiedono considerevoli investimenti: in un bacino minerario e metallurgico del Tirolo lavorano – intorno alla metà del XVI secolo – più di 10.000 persone, di cui 600 con il compito di liberare le miniere dall’acqua. In Germania, i principi autorizzano, in cambio di una percentuale dei guadagni, imprese private a scavare e sfruttare giacimenti minerari. Attive in questo campo sono soprattutto le imprese di Augusta e Norimberga, nonché la famiglia Fugger, potenti imprenditori tedeschi, che investono ingenti somme nello sfruttamento delle miniere e nella lavorazione dei minerali e dei metalli. L’introduzione di forni a tino di nuova concezione che abbinano un maggiore sviluppo in altezza a più efficienti impianti per il pompaggio dell’aria consentono di ottenere ferro, acciaio e rame con caratteristiche tecniche migliori e in maggior quantità per soddisfare la crescente domanda di mercato.

L’accresciuta importanza delle miniere e la continua domanda di metalli per scopi militari e civili rende necessaria la formazione di personale qualificato nella costruzione di macchine per estrarre l’acqua e per la ventilazione delle miniere, nella lavorazione dei minerali e metalli e nella gestione degli aspetti amministrativi dei bacini minerari. Si ha una sistematizzazione delle conoscenze del suolo, di mineralogia e metallurgia, che, all’inizio del secolo, sono ancora puramente empiriche e spesso trasmesse oralmente. Questi i principali fattori che, soprattutto in Germania, determinano la pubblicazione di trattati sulle tecniche di estrazione e di lavorazione dei metalli, che cominciano a vedere la luce nei primi decenni del secolo. Il loro scopo è essenzialmente pratico: la formazione di competenze per coloro che lavorano nelle miniere e affinano i metalli. Al 1505 circa è pubblicato Ein nützlich Bergbüchlein (Un utile libriccino delle miniere), anonimo ma attribuito a Colbus, funzionario pubblico che controlla le miniere di Friburgo. Il breve trattato, che contiene illustrazioni relative al lavoro in miniera, fornisce indicazioni su come trovare le miniere, sui minerali e la loro estrazione. Nel 1524 è pubblicato un altro trattato di carattere pratico, il Probierbüchlein (Il libretto del saggiatore), anch’esso anonimo, contenente ricette e consigli pratici per affinare i metalli e per la saggiatura. Ripubblicato più volte nel Cinquecento, il Probierbüchlein è indirizzato soprattutto a un pubblico di artigiani e commercianti di metalli. Nel 1532 esce Von Stahel und Eysen (Sul ferro e sull’acciaio), il primo trattato a stampa di siderurgia, in cui si presentano le tecniche per la tempera, per la saldatura, per corrodere e colorare i metalli, derivanti dalla tradizione metallurgica di Norimberga. Scritte in volgare, queste sono le prime opere a stampa che diffondono conoscenze tecniche in fatto di miniere, minerali e metalli tradizionalmente trasmesse in manoscritti o oralmente. A questi primi trattati fanno seguito le opere, di gran lunga più ambiziose in scopo e meglio organizzate, di Vannoccio Biringuccio e di Gerorg Bauer, latinizzato Agricola.

Vannoccio Biringuccio

La Pirotechnia (1540) è la prima opera che tratta in maniera unitaria le tecniche relative all’arte mineraria, alla metallurgia, all’uso dei metalli nell’ingegneria militare e civile (cannoni e campane), alla lavorazione del vetro, alla polvere da sparo, alla distillazione, alla preparazione degli acidi. Scritta in volgare, come i trattati pubblicati in Germania, è l’opera dell’ingegnere senese Vannoccio Biringuccio. Biringuccio è un uomo che ha acquisito competenze “sul campo”, lavorando come tecnico minerario, fonditore e ingegnere militare al servizio prima di Siena poi della Repubblica fiorentina e infine dell’esercito pontificio. Il titolo dell’opera indica in modo significativo la scelta dell’autore: comporre un trattato sull’arte del fuoco, con la quale si conoscono le caratteristiche chimiche delle sostanze affinché l’arte possa trasformarle. L’autore dedica particolare attenzione ai metalli, di cui studia la struttura e le proprietà. Quanto alla loro composizione, Biringucio propone una sintesi tra la dottrina aristotelica dei quattro elementi e la concezione corpuscolare della materia; ne esamina inoltre le proprietà tecnologiche e mediche, basandosi su dati sperimentali e sulla letteratura antica e medievale. Biringuccio descrive i processi di separazione e affinamento dei metalli, fornendo in particolare la descrizione (tra le prime in un’opera a stampa) del metodo di amalgamazione con il mercurio applicato nella metallurgia dell’argento, utilizzato nelle miniere di Potosì. Per mezzo di macine, il minerale o gli scarti di lavorazione sono frantumati e amalgamati con il mercurio dal quale l’argento è successivamente recuperato sottoponendo l’amalgama prima a filtraggio per mezzo di una borsa di cuoio e poi ad evaporazione. Tra gli aspetti più innovativi dell’opera vi sono le descrizioni di vari tipi di forno e la trattazione sistematica degli impianti di pompaggio, macchine alimentate da energia animale e da energia idraulica.

Agricola (Georg Bauer)

Di formazione umanistica e medica, il naturalista tedesco Georg Bauer, latinizzato in Agricola, coniuga l’interesse per i classici a un meticoloso studio dei minerali e delle miniere. La sua opera principale, il De re metallica (1556), è una summa delle conoscenze necessarie all’arte mineraria: dai minerali alle tecniche di estrazione, fino alle malattie dei minatori.

Agricola è in contatto con umanisti italiani e dell’Europa del Nord, tra cui Erasmo da Rotterdam, che raccomanda al prestigioso editore di Basilea Johann Froben la pubblicazione del Bermannus (1530), la prima opera mineralogica di Agricola nella quale sono esposte le sue idee basilari sull’arte mineraria. Il Bermannus, che si apre con una lettera di Erasmo, è un trattato in forma di dialogo, composto quando l’autore era nella città mineraria di Joachimsthal. Agricola esamina i minerali nell’ambito di un’indagine della struttura della superficie della Terra: essi sono disposti in forma di rocce, vene e strati. Procede quindi a classificare i minerali, raggruppandoli in quattro classi: metalli, pietre, terre e succhi congelati (per lo più sali). Si oppone alla concezione, sostenuta dagli alchimisti e dai paracelsiani, secondo cui metalli e minerali nascerebbero (non diversamente da quanto si verifica nelle piante) da semi specifici. A suo parere, pietre e minerali sono prodotti da “succhi lapidifici”, che si solidificano per l’azione del calore nelle viscere della terra. La descrizione di minerali e metalli non è disgiunta da informazioni sulla loro lavorazione e i loro possibili usi in medicina; tra questi viene segnalato l’uso esterno del mercurio per la cura di alcune ferite e ulcerazioni.

Seguendo Aristotele, Agricola spiega le proprietà dei minerali sulla base della proporzione in cui sono presenti i quattro elementi (terra, aria, fuoco, acqua) e le loro qualità (caldo, freddo, secco e umido). Alla lista delle sostanze tradizionalmente considerate metalli (oro, argento, ferro, rame, stagno, piombo) aggiunge il mercurio (il cui status all’epoca è ancora piuttosto controverso), il bismuto e l’antimonio.Agricola non manca di polemizzare con gli alchimisti, cui rimprovera l’uso di una terminologia inutilmente oscura, nonché le pretese di operare la trasmutazione dei metalli vili in oro. Conformemente all’insegnamento aristotelico, Agricola contrappone rigidamente le opere della natura a quelle dell’uomo, reputando impossibili le trasmutazioni dei metalli, in quanto il processo attraverso cui l’oro è prodotto nelle viscere della terra non può essere ripetuto in laboratorio. Particolare attenzione è rivolta alla terminologia mineraria, sia per mezzo dello studio dei termini minerari degli antichi sia di una verifica empirica. Lo scopo è di arrivare a una terminologia meno ambigua e fondata su dati sperimentali.

Agricola, che mescola scienza sperimentale e cultura umanistica, pubblica nel 1533 un trattato sui pesi e le misure dall’antichità fino alla sua epoca, il De mensuris et ponderibus . Lo scopo non è solo erudito, ma è parte di un diffuso tentativo di superare gli ostacoli frapposti alla produzione e agli scambi dal caos dei pesi e delle misure, che variavano da regione a regione, spesso da città a città.

Agricola

Opera di erosione delle acque

De ortu et causis subterraneorum

È evidente che molte, e forse la gran parte, delle montagne devono la loro origine all’azione dell’acqua. I piccoli ruscelli in un primo momento lavano la superficie della terra e quindi si insinuano nelle più solide rocce, trascinando con sé piccoli frammenti, fino a distaccare, col passare del tempo, blocchi di roccia di dimensioni maggiori. In pochi anni scavano profondi solchi, fino a formare il letto di un fiume (...). Nel corso del tempo, i letti dei torrenti possono raggiungere profondità considerevoli, mentre le loro rive divengono straordinariamente alte. Dalle ripide rive piccoli frammenti di roccia sono continuamente distaccati dalla pioggia (...). In questo modo i ripidi pendii divengono più dolci e dall’originaria pianura si formano rilievi e vallate (...). Tutti questi vari e meravigliosi processi, per mezzo dei quali l’acqua distruggendo costruisce e costruendo distrugge, alterando la superficie terrestre, sono all’opera dall’antichità più remota. Cominciarono in epoche così lontane che nessuno è in grado di dire quando ebbero inizio. Tuttavia, la natura continua ad operare anche oggi, giorno dopo giorno e sempre nella stessa maniera e neanche lo sguardo più penetrante è in grado di seguire la natura nella sua opera creatrice.

G. Agricola, De ortu et causis subterraneorum, Basilea, 1546 (trad. it. di A. Clericuzio)

Il De re metallica

Agricola

Dell’arte di cavare i metalli

De re metallica

Il metalliere oltre a ciò bisogna che habbia conoscenza di molte altre scienze e arti. Primieramente de la Filosofia, a fine che conosca il nascimento, le cause, e le nature delle cose di sottoterra. Perché così più agevolmente, e con maggior comodità verrà a cavar le vene e de le cavate trarrà più abbondante frutto. Appresso, de la Medicina, a ciò provveder possa che i cavatori, e altri lavoranti non caschino in quelle malattie, nelle quali sopra tutte l’altre in cotal mestiero, sono atti a cadere, e inchinativi di natura: e se pur vi cadranno, che esso stesso possa o medicarli, o procurare che da altri medici guariti siano. Inoltre gli conviene essere dotto in Astrologia, a ciò conosca le parti del cielo, e da quelle giudichi quanto che le vene si distendano in là, e per che vie. Appresso gli bisogna aver conoscenza de le misure, a fine che possa misurare quanto che profondo sia da cavarli il pozzo, ch’egli arrivi infin al canale che inverso quel si distende, e dar confini e termini certi alla cava, massimamente nel profondo. Bisogna eziandio che sia ben instrutto nell’abbaco, perché possa molto ben calculare, e tener minutissimo conto delle spese che s’hanno a far negl’instrumenti, e nel cavare. L’Architettura gl’è anco necessaria, per poter fare egli stesso le machine, e l’armature, ovvero dar meglio ad intender ad altri il modo di farle. Non men che l’altre arti gli fa bisogno la Dipintura per poter dipingere i disegni degli strumenti.

G. Agricola, De re metallica, Basilea, 1563

Nel 1556 esce il De re metallica di Agricola, una summa di tutte le conoscenze necessarie all’attività mineraria. Uno degli scopi del De re metallica è di presentare al mondo dei dotti la mineralogia come una disciplina degna di rispetto e non semplicemente come un’arte pratica. Agricola persegue anche uno scopo di carattere pratico, quello cioè di fornire a coloro che in vario modo operano nelle miniere una guida per la loro attività. Accanto ai consigli per la scoperta di giacimenti metalliferi, l’opera contiene dettagliate informazioni sull’attività estrattiva nel suo complesso. Come nell’opera anatomica di Vesalio, le tavole del De re metallica hanno una funzione essenziale, che integra il testo. Facendo uso di accurate incisioni, Agricola descrive differenti tipi di vene, macchine per estrarre l’acqua dalle miniere, tecniche per la costruzione delle gallerie e procedimenti per l’eliminazione delle scorie e la lavorazione dei metalli. La ricca messe di informazioni contenuta nella sua opera costituisce in realtà una sistemazione di conoscenze già presenti nell’attività mineraria, piuttosto che la presentazione di nuove scoperte e nuove tecniche. Lo studio dei classici, che Agricola considera sempre come complementare alla sua attività scientifica, lo spinge a intraprendere la riforma della terminologia mineralogica sulla base di un raffronto tra la tradizione classica, la terminologia tedesca corrente e le osservazioni dirette delle miniere. Agricola scopre e dà nome a numerosi minerali, identifica ben sette minerali dell’argento, e si sofferma a lungo sulle tecniche per separare e purificare i metalli: il processo da lui suggerito per separare l’argento dal rame per liquazione e coppellazione sarà a lungo adottato in Germania.

La stretta connessione di scienza teorica e pratica e l’insistenza sull’osservazione diretta della natura rappresentano un indubitabile segno del carattere innovativo dell’opera di Agricola. Il suo pensiero mostra comunque un intreccio di innovazione e di motivi tradizionali. La condanna dell’alchimia, infatti, è strettamente legata alla ferma adesione alla concezione aristotelica che separa i prodotti della natura da quelli dell’arte. Lo studio delle tecniche di estrazione si accompagna a una credulità – comune a molti naturalisti del Rinascimento – che lo porta ad affermare l’esistenza di fantasiose creature che abiterebbero nelle miniere, di animali sotterranei e della cosiddetta virgula divinatoria, un bastone dotato della straordinaria capacità di segnalare l’esistenza di miniere.