Il ferro norvegese

Foto: Colourbox

Gli antichi norvegesi producevano ferro di ottima qualità. Da dove provenivano le conoscenze per produrre questo ferro? Un professore emerito dell’Università norvegese di Scienza e tecnologia potrebbe aver risolto questo enigma.

Per secoli, la gente della regione norvegese di Trøndelag, nel mezzo del paese, ha prodotto grandi quantità di ferro di prima classe dal cosiddetto “bog ore”, ovvero da un minerale ferro che si trova in terreni paludosi o torbiere e l’ha utilizziato per creare armi e strumenti. La produzione ha raggiunto un picco di circa 40 tonnellate all’anno intorno al 200 d.C. Con livelli di produzione così elevati, è probabile che essi esportassero ferro anche nel continente europeo.

Ma da dove proveniva l’esperienza per lavorare quel minerale? E come è arrivata in Norvegia?

Arne Wang Espelund, deceduto a 90 anni lo scorso agosto 2019, professore emerito presso l’Università norvegese di Scienze e Tecnologie (NTNU) Dipartimento di Scienze dei Materiali e Ingegneria, si è interessato alla metallurgia fin dagli anni ’70 e ha lavorato fino agli ultimi mesi su questa materia.

Arne Wang Espelund, professore emerito presso l'Università norvegese di Scienze e Tecnologie (NTNU) (Foto: NTNU)
Arne Wang Espelund, professore emerito presso l’Università norvegese di Scienze e Tecnologie (NTNU) (Foto: NTNU)

Lui stesso ha sperimentato la fusione del ferro con un metodo descritto nel 1700 da Ole Evenstad a Stor-Elvdal, a nord di Lillehammer.

Tuttavia, questo metodo è diverso dalle tecniche usate in Norvegia per circa 900 anni fino al 600 d.C., quando la peste e una crisi economica in Europa hanno causato il rallentamento e l’arresto della produzione e l’arte del ferro è stata dimenticata. Al momento, nessuno sa veramente come i norvegesi di quell’epoca abbiano imparato a produrre il ferro.

Espelund, tuttavia, ha trovato alcuni indizi che portano all‘Impero Romano.

Un forno in Austria

Gli scienziati in Austria hanno trovato un forno con le stesse misure e progettazione dei forni in Norvegia. Questa parte dell’Austria apparteneva all’Impero Romano.

L’archeologa Brigitte Cech trovò una fornace a Semlach, un villaggio che durante l’epoca romana apparteneva alla regione del Noricum. La fornace risale a circa il 100 d.C.

“È una copia esatta dei forni di Trøndelag. Ha le stesse dimensioni e un’apertura laterale “, spiega Espelund.

Gli scienziati in Austria hanno trovato una fornace con le stesse misure e design delle fornaci in Norvegia. Foto: Brigitte Cech

È vero che la cava di scorie è costruita in argilla, mentre quelle in Norvegia erano in pietra. E questa particolare fornace in Austria è più giovane dei forni norvegesi dello stesso design. Ma anche forni più antichi si trovano nelle vicinanze, a Populonia in Italia e Burgenland in Austria.

Pozzo delle scorie, Heglesvollen, Norvegia. Foto: Arne Espelund

Espelund riteneva un progetto molto emozionante per uno studente di master indagare su altri aspetti dei forni. “Credo che la tecnologia per estrarre il ferro debba avere avuto origine al di fuori della Norvegia”, erano le sue parole.

Il suo parere è rafforzato dal fatto che nessuno ha ancora trovato prove di sperimentazione nel produrre ferro in Norvegia. Ciò significa che i norvegesi antichi avrebbero imparato l’arte di realizzare ferro di alta qualità con appena 0,2% di contaminazione del carbonio senza alcuna testimonianza di prove e relativi errori. Potrebbe significare che abbiano imparato l’arte da qualche altra parte.

I padri dei Romani

Forse furono gli Etruschi i primi in Europa a imparare a produrre ferro. Vivevano in quelle che ora sono l’Italia e la Corsica da circa 700 prima della corrente era. Gli etruschi dominarono Roma all’inizio dell’impero. Tuttavia, ci sono anche prove della produzione di ferro in Turchia fin da 4000 anni fa.

I Celti migliorarono il metallo aggiungendo un certo quantitativo di carbonio e producendo così acciaio. La tecnica si diffuse nell’impero romano e forse anche in Norvegia.

In Norvegia il ferro è stato prodotto da minerale di palude. Il minerale veniva raccolto in primavera, mentre la fusione avveniva in autunno. Nella Norvegia scarsamente popolata, dove molto rimane naturalmente conservato, esistono centinaia di luoghi con prove di questa produzione, dalle aree in cui il minerale è stato raccolto a luoghi dove il ferro è stato estratto dal minerale.

Forni, spesso quattro di fila, con pile di scorie altrettanto grandi che indicano che tutti i forni erano gestiti contemporaneamente come un’unità.  Ogni forno funzionava secondo un programma ciclico, fino a quando la fossa delle scorie era piena.  Illustrazione: Inkalill

Risolvere il puzzle con la chimica

Oggi, il segno più comune dell’antica produzione di ferro è il mucchio di scorie che ne deriva. Le analisi chimiche di questi cumuli di scorie sono una parte centrale della comprensione di come il minerale fosse fuso.

Espelund è in realtà un ingegnere minerario, non un archeologo. Tuttavia, in questa situazione i suoi studi furono un vantaggio, abituandolo ad analisi chimiche e alle scienze naturali, discipline che possono contribuire ad approfondire l’argomento.

Gli archeologi spesso descrivono i loro reperti in dettagli impressionanti ed Espelund ringraziò gli archeologi NTNU per la loro cooperazione in campo. Tuttavia, ebbe un approccio diverso quando di fronte ad un sito archeologico, utilizzando le proprie conoscenze di scienza naturale.

L’ossido di ferro contiene diversi composti ricchi di ossigeno (FeOOH). Il minerale grezzo viene prima riscaldato su un fuoco aperto per creare Fe2O3.

Quando viene collocato in un forno, questa materia prima viene trasformata in ferro molto puro, perché il monossido di carbonio nel forno reagisce con il Fe2O3. Tuttavia, una certa percentuale di ferro rimane nella scoria, come FeO, che assicura la qualità del ferro.

Bluma di ferro del peso di 17 chilogrammi, tipica della produzione di ferro nel Trøndelag intorno al 200 CE. Foto: Arne Espelund

Scorie

La scoria di tre punti in Norvegia e quelle di Islanda, Catalogna e Austria hanno una composizione notevolmente simile.

La scoria è costituita da circa il 65 per cento di una miscela di ossido di ferro (FeO) e ossido di manganese (MnO). Circa il 20% è ossido di silicio (SiO2). Questo mix è chiamato fayalite ed è di solito scritto come (Fe, Mn) 2SiO4.

Espelund ha introdotto la frazione fayalitica (% FeO +% MnO) /% SiO2 (in massa molare) per caratterizzare la scoria. Questo può dirci qualcosa sulla qualità del minerale e fornire valori comparabili tra scorie da luoghi diversi. Un elevato contenuto di SiO2 nel minerale rende impossibile la produzione di ferro. Il minerale in Norvegia, d’altra parte, sembra aver mantenuto una buona qualità.

Alta produzione

Heglesvollen nel comune di Levanger a Trøndelag nella Norvegia centrale è uno dei siti più importanti per la produzione di ferro. Dal 1982 sono stati trovati quattro forni e 96 tonnellate di scorie nella zona.

Ciò suggerisce che vi era una grande quantità di produzione di ferro che si è verificata in un certo numero di anni. I forni erano stati riparati più volte.

Gli archeologi hanno trovato resti di qualcosa che avrebbe potuto essere una presa d’aria per un forno che sarebbe stato alimentato dall’effetto camino a Vårhussetra in Hessdalen. Ma questo è l’unico luogo dove è stato trovato questo tipo di aspirazione.

“Potrebbe essere che le parti del processo produttivo siano state tenute segrete e che queste entrate d’aria siano state distrutte?” si chiese Espelund.

Non sappiamo rispondere. Ma Espelund riteneva che un possibile approccio poteva comportare cinque bocche d’aerazione, che avrebbero causato un effetto camino con elevate temperature.

Legno di pino

La datazione del carbonio e altre analisi del legno suggeriscono che le persone di Trøndelag si sono basate quasi esclusivamente su legno di pino per la produzione di ferro, o almeno lo hanno preferito. “Questo perché il pino brucia due volte”, dice Espelund.

In primo luogo, il legno brucia con una fiamma alta. Questo legno diventa quindi il carbone che scende nella fornace, che può essere nuovamente bruciato e contribuire alla fusione.

L’aggiunta di legno crea un effetto camino nel forno, qualcosa che, combinato con le prese d’aria nei punti corretti, potrebbe eliminare la necessità di utilizzare un soffietto.

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