È simile a un diamante ma è forse molto più prezioso per l’economia globale: il silicio è uno dei materiali più abbondanti sulla Terra ed è un componente della maggior parte dei materiali semiconduttori. 

Una delle caratteristiche più importanti del silicio è la sua capacità di condurre l’elettricità, che sta a metà tra isolante e conduttore metallico. Questa proprietà lo rende un semiconduttore, il che significa che può essere utilizzato per controllare il flusso di corrente elettrica. È ampiamente utilizzato nell’industria elettronica per la produzione di transistor, circuiti integrati, celle solari e molti altri dispositivi elettronici.

Composizione chimica

La composizione chimica del silicio è semplicissima: Si.

Nella sua forma più comune, il silicio forma un reticolo cristallino in cui ogni atomo è legato a quattro atomi di silicio tramite legami covalenti. 

Tuttavia, è importante notare che il silicio può anche formare vari composti con altri elementi. Ad esempio, il silicio può legarsi con ossigeno per formare il biossido di silicio (SiO2), noto anche come quarzo o vetro di silice. Inoltre, può formare composti organici come i silani, che contengono legami silicio-idrogeno.

Il silicio è anche un componente fondamentale nella produzione di vetro, ceramica e materiali refrattari a causa delle sue proprietà di resistenza al calore e di isolamento termico. È presente in molti minerali e composti, ma viene generalmente estratto dalla sabbia di quarzo attraverso processi chimici.

Come si estrae il silicio

I processi e i luoghi di estrazione del silicio rappresentano oggi degli asset strategici di notevole interesse, visto l’ampio utilizzo di questo materiale nell’elettronica.

Il silicio viene estratto principalmente dalla sabbia di quarzo, composta da biossido di silicio (SiO2) e tracce di altri minerali.

Il processo chimico è noto come “riduzione del quarzo” e si compone di:

  • Una fase preparatoria: la sabbia di quarzo viene estratta e sottoposta a una serie di trattamenti per rimuovere impurità come argilla, feldspato e altre particelle indesiderate;
  • Produzione del silicio metallurgico: il quarzo purificato viene sottoposto a un trattamento termico in presenza di carbonio (carbone) a temperature elevate (circa 2000°C). Durante questo processo, il carbonio reagisce con l’ossigeno del quarzo, producendo monossido di carbonio (CO) e silicio metallico (Si). Il silicio metallico è il prodotto desiderato di questa fase.
  • Purificazione del silicio: il silicio metallico ottenuto è ancora impuro e contiene tracce di altri elementi. Viene quindi sottoposto a processi di raffinazione e purificazione, come la cristallizzazione frazionata o la zona di fusione, per rimuovere le impurità e ottenere silicio di alta purezza;
  • Produzione di silicio policristallino o monocristallino: il silicio di alta purezza ottenuto può essere ulteriormente utilizzato per la produzione di diversi tipi di silicio. Nel caso del silicio policristallino, il silicio fuso viene versato in stampi per formare blocchi solidi di silicio. Nel caso del silicio monocristallino, il silicio fuso viene estratto lentamente per formare un singolo cristallo di silicio di alta purezza.

È importante sottolineare che l’estrazione e la produzione del silicio richiedono processi industriali complessi e l’uso di elevate temperature ed energia. Gli impianti di produzione di silicio sono generalmente situati vicino alle fonti di sabbia di quarzo e richiedono un’attenta gestione ambientale per minimizzare l’impatto ambientale.

Dove si trova il silicio

In ordine di quantità di export:

  • Cina
  • Stati Uniti
  • Brasile
  • Norvegia
  • Russia

L’estrazione e la raffinazione del silicio sono processi industriali costosi e che hanno un considerevole impatto ambientale. 

È quindi importante in un’ottica di sostenibilità continuare a controllare questa filiera, strategica per l’economia mondiale ma anche in grado di compromettere il pianeta stesso, in caso di abuso.