Estrazione e lavorazione dei metalli nel Vicino Oriente antico e in Egitto

Estrazione e lavorazione dei metalli nel Vicino Oriente antico e in Egitto

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

Nel Vicino Oriente, il primo metallo ad essere lavorato dall’uomo è il rame e la fase più arcaica della lavorazione consiste nella martellatura a freddo del metallo, trovato allo stato nativo, per produrre oggetti a scopo decorativo. Questa fase primitiva, totalmente indipendente dalla padronanza delle tecniche del fuoco, risale all’VIII millennio a.C. e si sviluppa in Anatolia in comunità egualitarie e poco gerarchizzate. Un processo di avanzamento tecnico continua durante quello che gli storici chiamano calcolitico o eneolitico, il periodo della preistoria (V-IV millennio a.C. nel Vicino Oriente) caratterizzato dalla presenza contemporanea di manufatti in rame e in pietra. Nelle civiltà proto-urbane si producono oggetti in rame con arsenico e antimonio e, successivamente, in lega con lo stagno. Il IV millennio a.C. segna lo sviluppo della produzione di oggetti di metallo, non solo ornamentali, ma anche utensili e armi. La diffusione della ghisa e dell’acciaio nel Vicino Oriente antico inizia intorno al XIII secolo a.C. e ha notevole impatto sui sistemi economici e politici del Vicino Oriente e del Mediterraneo.

Dal neolitico al calcolitico

Le varie fasi della metallurgia prima del ferro sono legate alla lavorazione del rame, che allo stato nativo si trova in molti luoghi sotto forma di particelle, di granuli e, raramente, in grandi masse. Nel Vicino Oriente, i depositi di rame si esauriscono presto e si deve far ricorso ai minerali di rame: cuprite, malachite, azzurrite, che possono facilmente ridursi a metallo attraverso il riscaldamento a mezzo di carbone di legna. Il rame si estrae anche da minerali quali la calcopirite, uno dei più comuni solfuri di rame (CuFeS2), che contiene spesso tracce di arsenico e antimonio. La calcopirite è molto diffusa nel Vicino Oriente, ma l’estrazione del rame da questo minerale richiede un processo piuttosto complesso, con fasi successive di arrostimento, fusione con carbone e fusione in corrente d’aria. L’arrostimento consiste nel preparare cataste di minerale e combustibile, quinidi si riscaldano i minerali all’aria a elevata temperatura (inferiore comunque ai punti di fusione) per eliminare le parti volatili e ossidare le parti fisse. Nell’arrostimento della calcopirite lo zolfo si trasforma per ossidazione in anidride solforosa, mentre gli ossidi metallici costituiscono le ceneri. La fusione porta il rame a una purezza di circa il 9 percento. L’affinazione è realizzata mediante la fusione del rame grezzo in un crogiolo o direttamente su un fuoco di carbone di legna e usando una corrente d’aria per l’ossidazione. I primi lingotti di rame hanno struttura colonnare cristallina, successivamente si hanno lingotti sagomati a forma di pelli di bue, che pesano circa 70 chilogrammi. Il rame può essere indurito mediante martellatura a freddo, ma questa non conferisce resistenza. Gli utensili di rame vengono riscaldati e martellati una seconda volta. Il rame è duttile, resistente alla corrosione, malleabile, e notevolmente riciclabile. Per queste caratteristiche, e per la sua bassa temperatura di fusione, il rame è stato il primo metallo ad essere lavorato dall’uomo.

Il primitivo processo di lavorazione prevede una prima “cottura” per eliminazione delle tracce di zolfo, poi una fusione che faccia salire in superficie eventuali scorie e quindi una colata in stampi ricavati nel terreno, ottenendo forme simili a dischi, poi lavorati tramite martellatura.

I primi reperti archeologici che attestano la lavorazione di metalli risalgono all’VIII millennio a.C. e provengono dalle regioni montuose dell’Anatolia orientale e centro-meridionale. Si tratta di piccoli oggetti (per lo più ornamentali) ottenuti mediante taglio, piegatura e martellatura di rame nativo. Nel sito di Çayönü Tepesi nell’alta valle del Tigri, nell’attuale Turchia sud-orientale, sono stati rinvenuti sia manufatti in rame ottenuti per martellatura a freddo, sia oggetti in rame (uncini e punteruoli) ottenuti per mezzo del fuoco. A Çayönü Tepesi non si raggiungono le temperature necessarie per estrarre il rame dal minerale metallifero. Sempre in Anatolia, nell’insediamento neolitico di Çatal Höyük, a sud-est della moderna città di Konya, nel VII millennio a.C., oggetti di rame sono ottenuti martellando e arrotolando fogli di metallo. Dalle scorie possiamo inferire che a Çatal Höyük si fonde il rame e si producono oggetti di piombo – forse dovuti ad una prima manipolazione del piombo nativo. Dopo alcuni secoli si comincia a fondere e colare il rame negli stampi, così da produrre pezzi più grandi e più elaborati.

Nel VI millennio a.C., a Mersin, in Cilicia, si ottengono asce piatte e circa al 5000 a.C. risale la fabbricazione dell’ascia ad occhio di Can Hasan, in Anatolia. Sempre nel VI millennio a.C., la lavorazione del rame e del piombo è attestata anche in siti nel Nord dell’Iraq, come ad esempio a Yarim Tepe.

In Europa, la produzione di oggetti di rame si sviluppa a partire dalla metà del V millennio a.C. nelle regioni centro-orientali (odierne Bulgaria, Romania, Serbia e Ungheria). Utensili, armi e oggetti ornamentali in rame sono molto diffusi nell’area balcanica; recentemente, numerosi oggetti in rame e oro sono stati rinvenuti nella necropoli di Varna, sulle coste del Mar Nero nell’odierna Bulgaria. In Palestina, in età calcolitica (3750-3500 a.C.), si producono oggetti (incluse armi) in rame e in lega. In quest’area è attestato uno dei primi usi della tecnica di fusione a cera persa, e forse l’estrazione di rame dal minerale metallifero.

Se paragonata ad aree in cui vi è disponibilità di rame nativo, come l’Anatolia (la Palestina è un’eccezione), la Mesopotamia presenta una diffusione tardiva della metallurgia. È probabile che non vi sia stato il bisogno di utensili in rame nei villaggi dalle dimensioni piuttosto modeste della Mesopotamia nel periodo che precede il V millennio a.C. Gli utensili rinvenuti sono per lo più in pietra e terracotta.

Il IV millennio a.C. rappresenta un periodo di rapido sviluppo della metallurgia del Vicino Oriente. Si diffondono le tecniche di estrazione e fusione, la costruzione di forni più complessi consente il raggiungimento di temperature molto più elevate di quelle ottenute in epoca precedente. Il processo di estrazione richiede la riduzione, ovvero un’operazione in grado di estrarre un metallo dal minerale nel quale si trova combinato con altri elementi (p. es. ossigeno, zolfo, cloro, fluoro). L’addizione di un fondente (silice o calce) permette di eliminare la ganga del minerale sotto forma di scoria. Una forma primitiva di fornace consiste in una cavità praticata nel terreno e rivestita di argilla e pietre. È probabile che i primi forni usati per estrarre i metalli dai loro minerali non siano stati molto dissimili dai tipi usati per la cottura della ceramica, nei quali si raggiungono temperature piuttosto elevate. Il minerale di rame può essere fuso a circa 800°C, mentre il metallo puro deve essere fuso a 1083°C – temperature che sono raggiungibili nelle antiche fornaci per la cottura e smaltatura del vasellame. La costruzione di forni a cupola e di crogioli utilizzati per la trasformazione del minerale è attestata tra le popolazioni della cultura di El Halaf, che va dai monti dello Zagros (tra Iran e Iraq), fino alla Cilicia e al Libano. In quest’area, già tra il 5500 e il 5000 a.C., si sviluppano processi di arrostimento. I forni più semplici possono essere utilizzati per l’arrostimento, ma la riduzione vera e propria richiede una struttura più complessa che si realizza in una fase posteriore. Si tratta di forni con alla base fori per spillare il metallo e ottenere il tiraggio. Quest’ultimo consente l’espulsione di fumi caldi e l’ingresso di aria nuova. L’introduzione del tiraggio forzato, con l’immissione di aria per mezzo di soffiatoi a canna, è attestata in Egitto almeno dal III millennio a.C. L’immissione forzata di aria è essenziale per realizzare il salto di temperatura necessario a rendere possibili i processi metallurgici. Inizialmente, i forni sono di dimensioni ridotte e sono interrati, successivamente si ha la costruzione di muri di pietra convergenti a camino intorno alla coppa: il forno a tino in cui la coppa funge da focolare e la carica è costituita dal minerale e dal carbone di legna. Dalla grandezza dei lingotti preistorici (20-25 cm di diametro e 4 cm di spessore) si inferisce che i primi forni metallurgici abbiano un diametro di 30 cm. Oltre al metallo, importato dai centri minerari sotto forma di lingotto, è frequente l’uso di rottami recuperati: getti di fusione, masselli, strumenti vecchi divenuti inservibili o spezzati. L’utilizzazione dei rottami si accentua a partire dalla media Età del Bronzo, come dimostra la composizione dei ripostigli e dei resti di fonderia scoperti in molti abitati.

Lo sviluppo della metallurgia in Mesopotamia è dovuto a un’accresciuta domanda di beni di prestigio, di armi e a una maggior divisione del lavoro, così come all’estendersi del commercio di materie prime e prodotti finiti – in particolare tra la Mesopotamia e l’Anatolia orientale. Il flusso di materie prime va dall’Anatolia orientale e dalle regioni a sud del Caucaso verso la Mesopotamia meridionale, che è priva di metalli. Nelle società protourbane della Mesopotamia aumenta la gamma dei prodotti metallici disponibili: non solo oggetti ornamentali di prestigio, ma anche utensili e armi. Si diffondono oggetti realizzati con altri metalli, in particolare l’oro, l’argento e l’elettro. Giacimenti auriferi sono molto diffusi nel Vicino Oriente e in Nubia, ma la produzione di oggetti in oro non è particolarmente rilevante prima del IV millennio a.C.

L’oro si trova in natura di solito come oro metallico, in giacimenti di tipo alluvionale ed è quasi sempre in lega con l’argento. In giacimenti sotterranei, è presente insieme al quarzo e anche a solfuri, come la galena e la pirite.

Il procedimento di estrazione consiste in un’azione meccanica di separazione del metallo dai depositi alluvionali o dalle rocce. La setacciatura è praticata almeno dal IV millennio a.C. I frammenti di roccia sono sgretolati in pezzi mediante martellatura, pestati in mortai e ridotti in polvere per mezzo di macine. La polvere è succesivamente lavata su tavole di legno sotto un leggero flusso d’acqua, che porta via le particelle più leggere, mentre quelle di oro, più pesanti, si depositano e sono raccolte in spugne o velli. I primi oggetti d’oro contengono impurità di argento, ferro e rame. L’affinamento dell’oro si effettua mediante coppellazione – processo che si utilizza anche per l’estrazione dell’argento dal piombo. Il processo si svolge in un crogiolo di argilla porosa detto coppella. Nella coppellazione si aggiunge piombo all’oro grezzo e i metalli sono fusi insieme. Si fa passare una corrente di aria cosicché il piombo e gli altri metalli di base siano ossidati formando litargirio fuso, che scioglie anche tutti gli ossidi dei metalli di base; il litargirio galleggia, mentre l’oro o l’argento non ossidabili rimangono sul fondo. Il litargirio viene in parte eliminato, in parte assorbito dalle pareti della coppella, lasciando sul fondo i metalli preziosi raffinati. La tecnica di coppellazione era utilizzata in Anatolia occidentale, nel tardo calcolitico (V-IV millennio a.C.) per affinare l’argento.

Le leghe di rame

In Egitto e Mesopotamia si producono oggetti in elettro, lega di oro e argento, come ad esempio una testa di lupo rinvenuta in una tomba di Tepe Gawra, nell’Alta Mesopotamia, che risale al tardo calcolitico. La produzione di rame in cui sono presenti arsenico e antimonio (che hanno l’effetto di indurirlo) potrebbe essere iniziata accidentalmente, come è probabile che sia avvenuto nella produzione di manufatti prodotti nel IV millennio a.C. in Anatolia. La presenza dell’arsenico e dell’antimonio è in una prima fase da attribuire a impurità presenti nel minerale di rame, ma in seguito l’arsenico viene introdotto artificialmente. La presenza di quantità variabili di arsenico determina differenti proprietà fisiche del metallo: può aumentarne la durezza o la lucentezza. Oggetti di rame arsenicato e minerali di rame con impurità rinvenuti ad Arslantepe (in Anatolia orientale, presso Malatya) sembrano indicare un uso pianificato, non casuale di tale rame. Le scorie e minerali di vario tipo rinvenute a suggeriscono che gli artigiani del metallo hanno posto particolare attenzione alla raccolta e selezione della materia prima.

Oggetti di rame contenente arsenico e antimonio sono anche attestati nella cultura ghassuliana, da Ghassul sito della bassa valle del Giordano, in un’area tra il Mar Morto a Gaza. Mentre in Mesopotamia la metallurgia si sviluppa in contesti sedentari, ovvero nelle prime comunità urbane, dove la produzione di oggetti metallici è destinata a un’élite, in Palestina si diffonde tra comunità seminomadi, che si approvvigionano direttamente ai giacimenti.

L’accrescersi degli scambi e la trasmissione di conoscenze in tutto il Vicino Oriente, così come l’affermarsi di società statuali, favorisce lo sviluppo della metallurgia delle leghe del rame con stagno nel III millennio a.C. nel Vicino Oriente e in Europa. Una via di approvvigionamento del rame destinato alla Mesopotamia è il Golfo Persico, attraverso cui giunge rame estratto da giacimenti situati in Oman.

In genere, i bronzi antichi contengono alte percentuali di arsenico, con l’effetto di renderli troppo duri e fragili. Il bronzo di stagno è dotato di una notevole resistenza meccanica, durezza e colabilità, ma l’approvigionamento di stagno è piuttosto difficile e i metodi di affinazione comportano rilevanti perdite del metallo sotto forma di scorie. Lo stagno in natura è alquanto raro nel Vicino Oriente (proviene dall’attuale Afghanistan), oppure si trova in miniere (non molto diffuse in Asia Occidentale). Le miniere di stagno della Spagna (Cantabria) sono sfruttate nell’Età del Bronzo e lo stagno esportato nel Mediterraneo orientale. Altre fonti di approvvigionamento di stagno sono le miniere dell’Europa centrale, in particolare in Boemia e Sassonia e quelle della Cornovaglia, anche se lo sfruttamento sistematico di queste ultime è piuttosto tardivo e risale al VI secolo a.C.

Una via dello stagno è quella, attestata all’inizio del II millennio a.C., che va dall’Iran (Susa) ad Assur, per poi raggiungere la colonia assira presso il sito di Kanesh in Cappadocia.

È probabile che oltre allo stagno estratto dalla cassiterite (biossido di stagno contenente spesso ferro), una parte significativa del metallo utilizzato all’inizio dell’Età del Bronzo sia ricavato da depositi alluvionali. Con il bronzo si diffonde l’impiego del metallo nella costruzione di strumenti di lavoro e di armi. Nella necropoli di Gerico (in Palestina) sono stati ritrovati corredi di armi in bronzo. Va comunque sottolineato che, ancora nel II millennio a.C., la presenza di rame arsenicato è ancora rilevante – proprio per la difficoltà di approvvigionamento dello stagno. In Egitto, a causa dell’assenza di stagno, le leghe del rame con altri metalli compaiono piuttosto tardi: il bronzo diviene di uso comune in Egitto solo verso il 2000 a.C. Leghe di rame e stagno sono importate in Egitto dalla Siria all’epoca della XII Dinastia (2000-1780 a.C.).

La metallurgia del ferro

Nel corso del III millennio a.C. (nel Vicino Oriente e nella Valle del Nilo), si ha una vasta produzione di oggetti in rame, rame arsenicato (che è diffuso soprattutto nell’Egitto dell’Antico Regno), bronzo, argento, oro e ferro.

Il ferro lavorato è inizialmente di origine meteorica, ma, a partire dalla seconda metà del III millennio a.C., è ottenuto anche da fusione. In Mesopotamia, gli oggetti in ferro sono inizialmente rari e di lusso: da testi paleoassiri sappiamo che il ferro è considerato il metallo più prezioso. Il ferro si diffonde soprattutto in Anatolia nei centri hittiti di Khattusha e Alaka Huyuk, in Siria e in minima parte in Egitto e a Cipro e Creta. Si tratta di amuleti (in Egitto), di bracciali, chiodi, frecce e alcune armi – anche se poco numerose. Alla fine dell’Età del Bronzo, il ferro è poco utilizzato ed è considerato un metallo prezioso. La sua diffusione nel Vicino Oriente antico, che inizierà nel XIII secolo a.C., è legata a mutamenti geopolitici ed ecologici. La lavorazione del ferro si sviluppa nei luoghi dove sono presenti i minerali di ferro facilmente riducibili ed è disponibile legname sufficiente ad ottenere il carbone di legna occorrente per il processo siderurgico. Strumenti di lavoro in ferro, ghisa e acciaio determinano l’emergere di nuove civiltà, il miglioramento della coltivazione della terra e l’abbattimento di foreste. Oltre alle meteoriti, il ferro si trova in minerali quali la magnetite, l’ematite, la limonite e la siderite. I minerali di ferro sono largamente distribuiti: il ferro è infatti mille volte più comune del rame sulla crosta terrestre. Miniere di ferro sono attestate nel Tauro, in Armenia e Persia orientale, in Etruria (Elba), in Gallia e Britannia. L’ingresso tardivo del ferro rispetto al rame è dovuto al fatto che, mentre il rame fonde a 1083°C, il ferro ha un punto di fusione a 1534°C, non raggiungbile nei forni di cui si dispone. I minerali di ferro, dopo lavaggio e arrostimento, sono fusi con carbone di legna in forni a fossa o a pozzo in creta. I forni impiegati allo scopo, che oggi chiameremmo a riduzione diretta, funzionano da principio con tiraggio naturale, più tardi il tiraggio è assicurato da cannelli e poi da mantici.Tecniche di lavorazione del ferro a contatto con carbone, con martellatura e tempra in acqua sono attestate a Cipro e in Palestina già nel XII secolo a.C. Dal XII secolo a.C. in poi si sviluppa la produzione di armi e strumenti in ferro e, a partire dal X secolo a.C. nell’area dell’Egeo, gli oggetti in ferro divengono più numerosi di quelli in bronzo.

Produzione e commercio di oggetti metallici nel II millennio a.C

La ricerca dei metalli – dapprima il rame, poi lo stagno e altri (oro, argento, piombo ecc.) – costituisce una potente motivazione per imprese commerciali marinare e interessa aree molto vaste dell’Europa e del Vicino Oriente. La seconda metà del II millennio a.C. (tra il 1600 e il 1175 a.C) vede una fioritura di produzione di oggetti metallici e una fitta rete di scambi. Cipro si afferma come il maggior esportatore di rame verso i centri del Vicino Oriente. Il ritrovamento di relitti di navi lungo le coste dell’Anatolia meridionale offre un’interessante documentazione relativa al commercio di metalli. Una nave in cedro di 15 m circa naufragata presso Uluburun, databile intorno al 1315 a.C., trasporta, tra l’altro, dieci tonnellate di rame cipriota in lingotti e una tonnellata di stagno puro – in un rapporto 1/10 utile per produrre 11 tonnellate di bronzo. Un’altra nave, naufragata intorno al 1200 a.C., trasporta utensili ciprioti di bronzo destinati ad essere rifusi e 34 lingotti di rame a pelle di bue e lingotti rettangolari di stagno. Con la specializzazione della lavorazione dei metalli, le attività degli artigiani cominciano a svolgersi in luoghi specifici: ad Arslantepe è attestata, nel III millennio a.C., la presenza di un quartiere di metallurghi, con fornaci, crogioli e scorie di fusione. Nella tomba di Rekmire, potente governatore di Tebe nel XV secolo a.C., è raffigurata l’attività di fusione: vi è un funzionario incaricato di controllare l’arrivo dei metalli e tre uomini che trasportano dei lingotti di metallo nei panieri; in fondo vi è la fucina in cui un fuoco è mantenuto vivo grazie a mantici azionati da due uomini. Il metallo è fatto fondere in un crogiolo sorretto da due operai mediante due lunghe pinze e poi colato nello stampo.

In Egitto, dove la metallurgia ha uno sviluppo molto più lento che nel Vicino Oriente, l’artigiano metallurgo, capace di controllare le forze del fuoco, assume un ruolo sacro. Sempre in Egitto, nella pianura del Nord, si è riscontrata la presenza di un dio artigiano locale, Ptah, analogo all’Efesto dei Greci.

Non è facile determinare con precisione la posizione sociale del fabbro dell’Età del Bronzo: si ha un riconoscimento della sua funzione sociale, ma in Egitto occupa un livello più basso rispetto agli orefici, che sono tenuti in altissima considerazione. Orafi e fabbri egiziani si tramandano di padre in figlio i segreti dell’arte e sembrano essere orgogliosi dell’attività che svolgono. Con il diffondersi dei traffici commerciali, viaggiano, oltre alle materie prime e ai manufatti metallici, anche gli artigiani. Si afferma la figura dell’artigiano metallurgo itinerante che presta la propria opera presso diverse comunità, a volte anche molto distanti l’una dall’altra, come è evidenziato dagli evidenti rapporti tecnologici e stilistici esistenti tra le varie cerchie metallurgiche del Vicino Oriente e d’Europa.