Piombo Pb

Il contesto scientifico dell'epoca

Il piombo occupa un posto singolare nella tavola periodica: è l'elemento con il numero atomico più alto fra quelli stabili. Dopo il piombo, ogni nucleo è radioattivo. Questa posizione di confine non è un dettaglio da manuale, perché tre delle grandi catene di decadimento della materia pesante finiscono dentro un isotopo del piombo: la serie dell'uranio termina in piombo-206, quella dell'attinio in piombo-207, quella del torio in piombo-208. L'uranio e il torio che si trovano nelle rocce si stanno trasformando lentamente in piombo mentre leggete questa frase. Il metallo più terreno che l'umanità abbia maneggiato è, dal punto di vista nucleare, il punto in cui la materia pesante smette di disfarsi.

Il piombo-208, che da solo è poco più della metà del piombo naturale, è il nuclide stabile più pesante che si conosca, e c'è una ragione di struttura. I suoi ottantadue protoni e i suoi centoventisei neutroni corrispondono entrambi a gusci nucleari chiusi: in gergo è un nucleo «doppiamente magico», la configurazione più stabile che la fisica nucleare conosca, l'equivalente per il nucleo di ciò che i gas nobili sono per gli elettroni. È il motivo per cui le catene di decadimento si fermano lì e non proseguono. Il piombo è pesante, molle e sgraziato, e nondimeno è uno dei punti di quiete della materia: tutto quello che sta più in là, prima o poi, cade verso di lui.

Per un metallo così pesante, il piombo è sorprendentemente comune nella crosta terrestre: quattordici parti per milione, il trentaseiesimo elemento per abbondanza. La ragione è che i suoi minerali sono leggeri, e nel corso della storia della Terra sono rimasti in superficie invece di sprofondare verso l'interno con il resto della materia densa. Il minerale principale è la galena, solfuro di piombo, che si accompagna quasi sempre ai minerali di zinco; gli altri sono suoi derivati, come l'anglesite, che è galena ossidata, e la cerussite, che è galena decomposta. Il piombo, insomma, l'umanità se l'è trovato a portata di mano, in un minerale che si riconosce a occhio.

La galena è uno di quei minerali che sembrano fatti apposta per farsi notare. Cristallizza nel sistema cubico e si presenta in cubi e ottaedri dagli spigoli netti, di un grigio piombo argenteo con lucentezza metallica sulle superfici di sfaldatura; si rompe seguendo piani perpendicolari, così che un frammento colpito produce altri cubi più piccoli. È fra i solfuri più abbondanti e diffusi della crosta, spesso in compagnia di blenda, calcite e fluorite. Un minerale pesante, geometrico e lucente in mezzo alla roccia opaca: non serviva una teoria mineraria per capire che valeva la pena raccoglierlo.

C'è un capitolo della galena che appartiene alla storia dell'elettronica più che a quella della metallurgia. Il solfuro di piombo è un semiconduttore naturale, con un intervallo di banda di circa quattro decimi di elettronvolt, e questa proprietà fu sfruttata agli albori della radio: un cristallo di galena toccato da un filo metallico appuntito, chiamato baffo di gatto, funziona come diodo a contatto puntuale e raddrizza la corrente alternata, rendendo udibile il segnale. Le prime radio a cristallo non avevano bisogno di alimentazione: bastava l'antenna, un pezzo di minerale e la pazienza di cercare a mano il punto giusto dove appoggiare il filo.

A temperatura ambiente il piombo è un conduttore mediocre: la sua resistività è quasi un ordine di grandezza più alta di quella del rame, il che lo esclude da qualunque impiego elettrico serio. Ma raffreddandolo abbastanza cambia natura e diventa superconduttore, cioè perde del tutto la resistenza. La soglia è 7,19 kelvin, poco sopra lo zero assoluto, e nonostante sia un valore bassissimo in termini assoluti si tratta della temperatura critica più alta fra i superconduttori del cosiddetto tipo I, nonché della terza più alta fra tutti gli elementi che diventano superconduttori. È l'ennesima doppiezza di questo elemento: mediocre nella condizione in cui lo si userebbe, primatista in una che sulla Terra non esiste in natura e che bisogna costruirsi in laboratorio.

Il piombo è anche, fra i metalli d'uso comune, uno dei più deboli. La sua resistenza alla trazione è quindici volte inferiore a quella di un acciaio dolce, e il modulo di compressibilità racconta la stessa storia: quarantasei gigapascal contro i centosessanta dell'acciaio e i centotrentotto del rame. Per renderlo utilizzabile dove serva un minimo di tenuta lo si lega a piccole quantità di rame o di antimonio. Quanto alla densità, che è la sua qualità più celebre, conviene ridimensionare: tungsteno e oro arrivano a 19,3 grammi per centimetro cubo e l'osmio a 22,6, quasi il doppio del piombo. Il piombo non è il metallo più pesante, è il metallo pesante che costa poco.

Tre proprietà spiegano perché il piombo sia fra i primissimi metalli che l'uomo abbia saputo produrre. Fonde a trecentoventisette gradi, una temperatura che un fuoco di legna ben tirato raggiunge senza artifici, mentre il rame ne chiede quasi il triplo e il ferro molto di più. È tenero: durezza 1,5 nella scala di Mohs, si scalfisce con l'unghia, si martella a freddo, si taglia. Ed è denso, undici grammi e mezzo per centimetro cubo, più del ferro e del rame, tanto che un oggetto di piombo sorprende sempre la mano che lo solleva. Facile da ottenere, facile da lavorare, inconfondibile al tatto: il piombo era il metallo della minima resistenza.

Il piombo sta nel gruppo del carbonio, ma non si comporta come i suoi parenti. Carbonio e silicio costruiscono reticoli in cui ogni atomo tiene quattro legami; il piombo, che pure ha quattro elettroni esterni, ne usa abitualmente due e tiene gli altri due per sé. Il fenomeno si chiama effetto della coppia inerte ed è un effetto relativistico: negli atomi pesanti gli elettroni più interni viaggiano così veloci che l'orbitale s si contrae e i suoi due elettroni diventano riluttanti a impegnarsi. Per questo il piombo nei composti è quasi sempre bivalente, mentre lo stato tetravalente è raro e instabile. È anche la ragione per cui, invece di un reticolo rigido come quello del diamante, il piombo adotta una struttura cubica a facce centrate, tenuta insieme dai soli elettroni p: la sua chimica e la sua cedevolezza hanno la stessa causa.

La vicenda umana

Il piombo non ha uno scopritore, e per novemila anni non ha avuto nemmeno un accusatore credibile. Che facesse male si sapeva: autori greci e romani descrivono i sintomi nei minatori, e il riconoscimento sistematico arriva con la medicina del lavoro di fine Ottocento. Ma sapere che un veleno avvelena chi lo maneggia è un'altra cosa dal sapere quanto ce n'è nell'aria che respirano tutti. Quella domanda non se l'era posta nessuno, perché misurare il piombo diffuso nell'ambiente era tecnicamente impossibile: gli strumenti erano sporchi di piombo quanto il mondo che avrebbero dovuto misurare. La vicenda umana di questo elemento comincia quindi tardissimo, e comincia per sbaglio, da un uomo che non stava cercando un veleno ma l'età della Terra.

Prima che ci fosse una spiegazione c'erano i nomi, e i nomi dicono chi si ammalava. Saturnismo, dal pianeta che l'alchimia associava al piombo; colica dei pittori, perché i pittori macinavano biacca; colica del Devon, dalla contea inglese dove il sidro veniva prodotto con presse di piombo. La malattia si manifestava con dolori addominali, stitichezza, mal di testa, irritabilità, disturbi della memoria, infertilità, formicolii alle mani e ai piedi: un elenco così generico da potersi confondere con dieci altre condizioni. È la ragione per cui il piombo ha potuto avvelenare per millenni restando invisibile. Oggi una radiografia lo tradisce, perché deposita nelle ossa in crescita bande dense caratteristiche.

Il meccanismo con cui il piombo fa danno spiega perché sia sfuggito così a lungo. Il metallo assomiglia chimicamente al calcio e allo zinco abbastanza da prenderne il posto: si deposita nelle ossa, dove può restare per decenni come una riserva che si svuota lentamente nel sangue, e si intromette nei sistemi enzimatici che usano quei metalli, guastandoli senza distruggere nulla di visibile. Non c'è un organo che collassa, c'è un funzionamento che peggiora ovunque un po'. La terapia esiste, e consiste nel somministrare sostanze chelanti che legano il metallo e ne favoriscono l'eliminazione, ma non restituisce ciò che il sistema nervoso in sviluppo ha già perduto.

Il conto attuale è più alto di quanto la parola «storia» lasci intendere. Nel 2016 l'avvelenamento da piombo veniva associato a circa cinquecentoquarantamila morti l'anno nel mondo, e si stima che sia responsabile di quasi il dieci per cento dei casi di disabilità intellettiva di causa altrimenti sconosciuta. I bambini sono i più vulnerabili per due ragioni che si sommano: assorbono dall'intestino una quota maggiore del piombo ingerito rispetto agli adulti, e hanno più occasioni di ingerirlo, soprattutto se mordono oggetti verniciati. Questo non è il passato del piombo: è la sua attualità, e riguarda in prevalenza i paesi dove le norme sono più deboli.

Clair Cameron Patterson, nato in Iowa nel 1922, arriva alla spettrometria di massa dalla porta di servizio della storia: durante la guerra lavora come scienziato civile al Progetto Manhattan, prima a Chicago e poi a Oak Ridge, nel Tennessee, ed è lì che impara a contare gli atomi di un isotopo alla volta. Aveva sposato Laurie McCleary nel 1944, anche lei spettroscopista. Finita la guerra torna a Chicago per il dottorato con Harrison Brown, e Brown gli affida un problema che sembra elegante e circoscritto: misurare il piombo dentro i minerali per datare le rocce. L'idea è che l'uranio si trasformi in piombo a ritmo noto, e che perciò il rapporto fra i due dica da quanto tempo una roccia esiste.

Il metodo si regge sulla proprietà che apre questa storia: siccome le catene di decadimento finiscono nel piombo, ogni roccia che contenga uranio accumula piombo radiogenico a un ritmo fissato dalla fisica e non modificabile da nulla. Contare quanto piombo si è formato rispetto all'uranio rimasto significa leggere un cronometro partito il giorno in cui la roccia si è solidificata. Con George Tilton, Patterson mette a punto una variante raffinata, la datazione piombo-piombo, che confronta fra loro gli isotopi del piombo invece di misurare l'uranio. Sulla carta è un lavoro di tesi. In pratica, per farlo funzionare bisogna misurare quantità di piombo così piccole che qualunque granello di polvere del laboratorio le sommerge.

È a questo punto che l'esperimento si rompe, e la rottura vale più del risultato. I campioni di Patterson davano valori di piombo assurdi e irriproducibili. Cercando l'errore, lo trovò dappertutto: il piombo contaminava l'intero laboratorio, i reagenti, la vetreria, l'aria, e perfino i suoi stessi capelli. Non era un guasto dello strumento, era il mondo a essere sporco. Per chiunque altro sarebbe stata una seccatura tecnica; per Patterson divenne l'osservazione della vita, perché implicava una domanda che nessuno aveva formulato: se il piombo è ovunque, da dove viene, e c'è sempre stato?

Nel 1953 Patterson e Brown si trasferiscono al Caltech, dove a Patterson viene concesso di costruirsi il laboratorio da zero. La sua risposta alla contaminazione è radicale: sigilla ogni via d'ingresso dell'aria e degli altri contaminanti, lava con acidi ogni apparecchio, e arriva a distillare da sé tutti i reagenti che gli vengono spediti, perché quelli commerciali sono già sporchi in partenza. Quello che ne esce è, di fatto, una delle prime camere bianche da laboratorio della storia. Per misurare una quantità minuscola di piombo aveva dovuto inventare un pezzo di mondo in cui il piombo non ci fosse: è una costruzione che oggi sta alla base della chimica delle tracce, e nacque come rimedio a un fastidio.

Nel laboratorio pulito il metodo funziona. Patterson analizza il meteorite di Canyon Diablo — materiale che risale alla formazione del sistema solare e non è stato rimaneggiato da nessuna geologia — e nel 1956 pubblica «Age of Meteorites and the Earth»: quattro miliardi e cinquecentocinquanta milioni di anni, con un'incertezza di settanta milioni. Prima di quel lavoro si riteneva che la Terra avesse circa tre miliardi e trecento milioni di anni. La cifra di Patterson non è mai stata sostanzialmente smentita: è ancora quella che si insegna. Aveva trentaquattro anni, e la voce che lo ricorda annota che divise generosamente il merito con i colleghi.

Datata la Terra, Patterson torna alla domanda che gli era rimasta in sospeso: da dove viene tutto quel piombo. Per rispondere gli serve un archivio dell'aria del passato, e lo trova nei ghiacci. Analizza carote prelevate a Camp Century, in Groenlandia, nel 1964, e in Antartide nel 1965, dove ogni strato annuale ha intrappolato la polvere dell'atmosfera del suo anno. Il risultato è una curva che non lascia margini interpretativi: le concentrazioni di piombo nell'aria cominciano a salire in modo costante e pericoloso poco dopo l'introduzione del piombo tetraetile nella benzina. Il contaminante che gli aveva rovinato la tesi veniva dai tubi di scappamento.

Nel 1965 pubblica «Contaminated and Natural Lead Environments of Man», e da quel momento la sua carriera cambia natura. Il punto dell'articolo non è che il piombo sia velenoso, cosa nota da secoli, ma che i livelli considerati normali non siano affatto naturali: sono il prodotto recente dell'industria, e il confronto con l'ambiente preindustriale lo dimostra. Era una tesi scomoda per tutti, perché implicava che l'intera popolazione vivesse in una condizione di intossicazione lieve e permanente accettata come normale. Consapevole di ciò che aveva trovato, Patterson dedicò il resto della vita a fare togliere il piombo dall'ambiente.

L'impatto industriale e sociale

Per capire perché il mondo antico si sia ritrovato sommerso di piombo bisogna guardare all'argento. I due metalli stanno quasi sempre nello stesso minerale, e la tecnica che li separa, la coppellazione, consiste nel fondere il piombo argentifero in un recipiente poroso soffiandovi aria: il piombo si ossida e viene assorbito dalle pareti, l'argento resta a galleggiare puro. Ogni volta che una civiltà ha voluto argento per coniare moneta ha dovuto trattare enormi quantità di piombo, e se n'è ritrovato fra le mani molto più di quanto ne cercasse. Il piombo dell'antichità non è il prodotto di una domanda: è il residuo di un'altra fame.

La coppellazione è un procedimento più ingegnoso di quanto il nome lasci pensare, e il segreto sta nel recipiente. Il fondo del focolare veniva scavato a forma di casseruola e rivestito di un materiale poroso ricco di calcio, come conchiglie, calce o cenere d'ossa: doveva essere calcareo, perché con la silice dell'argilla il piombo forma un silicato vischioso che impedisce l'assorbimento dell'ossido. Per le operazioni piccole si usavano coppelle a forma di cono tronco rovesciato fatte di cenere d'ossa; secondo Georg Agricola il materiale migliore veniva dalle corna di cervo bruciate, benché anche le lische di pesce funzionassero. Metallurgia di precisione, con gli strumenti di una cucina.

Il caso più celebre è il Laurio, in Attica, sfruttato sistematicamente dal VI secolo a.C. Intorno al 483 a.C. vi si scopre un filone d'argento ricchissimo, e Temistocle convince gli ateniesi a non distribuirsi il ricavato ma a investirlo in duecento triremi. Su quella flotta si fonda la potenza navale di Atene, e con essa l'esito delle guerre persiane. Le miniere erano proprietà dello Stato, date in concessione dietro un canone fisso e una percentuale, e il lavoro era esclusivamente schiavile. Vale la pena tenere insieme le due cose: la flotta che difese la città più orgogliosa della sua libertà fu pagata con argento estratto da uomini che libertà non ne avevano, in gallerie sature di polvere di piombo.

Roma porta la produzione a una scala che il mondo antico non aveva mai visto e che non si rivedrà per più di un millennio. Il piombo diventa il materiale generico dell'ingegneria idraulica: tubi, cisterne, giunti, sigilli, grappe per tenere insieme le pietre. Si lavora a freddo, si salda con se stesso, si ripara battendolo, e resiste alla corrosione perché si riveste di un ossido che protegge il metallo sotto. La parola che ancora usiamo per il mestiere ne conserva la memoria: plumbum è il piombo, e da lì viene l'inglese plumber. In Britannia le miniere di piombo furono fra le prime risorse che i Romani misero a reddito dopo la conquista.

Non tutte le acque sciolgono il piombo allo stesso modo, e il fenomeno ha un nome tecnico: plumbosolvenza. Un'acqua plumbosolvente aggredisce i tubi di piombo, le condotte di allacciamento e perfino il piombo delle saldature usate per unire il rame. Il rimedio, oggi, è governare la chimica dell'acqua invece del metallo: portare il pH intorno a 7,5 con calce o soda, oppure aggiungere fosfati all'impianto di trattamento perché depositino un rivestimento protettivo dentro il tubo. Che funzioni è dimostrato, perché dove lo si è fatto la piombemia della popolazione è scesa. È il motivo per cui un tubo di piombo vecchio può restare innocuo per decenni e diventare pericoloso il giorno in cui cambia l'acqua che ci scorre dentro.

Il veleno più efficiente entrava dalla dispensa. I Romani addolcivano vino e conserve con la sapa, uno sciroppo ottenuto facendo bollire a lungo il mosto, e le ricette che ci sono arrivate prescrivono di cuocerlo in recipienti di piombo. L'acido dell'uva attacca il metallo e forma acetato di piombo, che ha una proprietà perversa: è dolce. Tanto dolce che in epoche successive verrà venduto come dolcificante col nome di zucchero di Saturno. Quanto piombo finisse davvero nello sciroppo lo ha misurato una riproduzione storicamente fedele realizzata nel 2009 in recipienti rivestiti di piombo: ventinovemila parti per miliardo, cioè duemilanovecento volte il limite statunitense odierno per l'acqua potabile. Un recipiente di piombo non rendeva soltanto tossico lo sciroppo: lo rendeva più buono, il che è il modo migliore per garantire che una cattiva abitudine sopravviva a lungo.

L'estrazione mineraria fu una delle attività più redditizie della Britannia romana, e l'abbondanza di risorse dell'isola fu probabilmente una delle ragioni della conquista. Il piombo vi occupa un posto di riguardo: era essenziale al funzionamento dell'impero, impiegato nelle condutture degli acquedotti e nelle tubature, nel peltro, nelle bare, nelle grondaie delle ville, oltre a essere la fonte da cui si ricavava l'argento. Le miniere di Charterhouse, nel Somerset, erano le più importanti dell'isola, e cinquantadue lastre di piombo dei Mendip rivestono ancora la grande vasca delle terme di Bath, a pochi chilometri di distanza. Nel 49 d.C., sei anni dopo la conquista, le miniere dei Mendip, del Derbyshire, dello Shropshire, dello Yorkshire e del Galles lavoravano già a pieno regime. Conquistare una provincia per il suo sottosuolo non è un'invenzione dell'età moderna.

Il costo ambientale dell'estrazione si legge meglio in un fiume che in un archivio. Il Río Tinto, in Andalusia, scorre in un'area sfruttata da circa cinquemila anni per rame, argento, oro e altri minerali, e ha un'acidità estrema, con un pH intorno a due, e un colore rosso cupo dovuto al ferro disciolto. Il drenaggio acido che esce dalle miniere è un problema ambientale grave, perché un'acqua tanto acida scioglie i metalli pesanti e se li porta a valle. Va detto con onestà che non è chiaro quanta parte di quell'acidità sia naturale e quanta prodotta dall'attività estrattiva: il fiume era probabilmente già particolare prima che qualcuno vi scavasse.

Intorno al 1450 Gutenberg risolve il problema dei caratteri mobili con una lega di piombo, stagno e antimonio, e quella ricetta resterà lo standard della stampa per cinquecentocinquant'anni. La scelta è tutta pratica: la lega fonde a temperatura molto più bassa del bronzo, quindi si può colare in matrici metalliche riutilizzabili invece che in stampi di sabbia da distruggere ogni volta; l'antimonio la indurisce, e per giunta ha la proprietà rara di espandersi raffreddando, riempiendo lo stampo fino agli spigoli e restituendo lettere nitide. La diffusione della parola scritta in Europa poggia per mezzo millennio su un metallo tenero che si lascia colare sul fuoco di casa.

In edilizia il piombo è il metallo dei punti in cui l'acqua entrerebbe. Lastre di piombo si usano ancora oggi per coperture, rivestimenti, scossaline, grondaie, giunti e parapetti di tetto: si tagliano con un coltello, si modellano a mano sul colmo di un muro storto e restano dove le hai messe per un secolo. Lo stesso metallo fa da guaina protettiva ai cavi sottomarini, regge le armature interne di statue e sculture, e aggiunto all'ottone e al bronzo li rende più facili da lavorare alla macchina utensile e più scorrevoli. Sono impieghi silenziosi, in cui il piombo serve perché cede: è l'unica virtù che gli abbiamo sempre chiesto.

Nelle cattedrali il piombo fa il lavoro che nessuno guarda. I pezzi di vetro colorato di una vetrata sono tenuti insieme da profilati di piombo a sezione di H, le cosiddette bacchette o came, che si piegano a mano seguendo il disegno e si saldano agli incroci. Serve un metallo abbastanza molle da assecondare una curva senza spezzarsi e abbastanza stabile da reggere secoli di intemperie, e il piombo è l'unico candidato ovvio. Le linee scure che percorrono una vetrata gotica, e che i pittori hanno imparato a sfruttare come contorno del disegno, sono la struttura portante: il vincolo tecnico diventato tratto grafico.

Aggiunto al vetro, l'ossido di piombo produce il cristallo. I numeri spiegano l'effetto: un vetro comune ha indice di rifrazione 1,5, con il piombo si sale fra 1,7 e 1,8, e cresce la dispersione, cioè la capacità di separare la luce nelle sue lunghezze d'onda come fa un prisma. Da qui i bagliori colorati che un bicchiere ordinario non sa produrre, e che la molatura a faccette sfrutta facendo riflettere e trasmettere la luce da ogni faccia. Il piombo aumenta anche la densità, da 2,4 grammi per centimetro cubo a circa 3,1, e abbassa temperatura di lavorazione e viscosità, rendendo il vetro più docile a caldo. Lo stesso metallo che le tubature portavano di nascosto nelle case, qui arrivava in tavola per bellezza, e per secoli nessuno ha visto una contraddizione.

La biacca, carbonato basico di piombo, è stata per due millenni il bianco della pittura europea. Il procedimento olandese consisteva nel disporre sottili spirali di piombo sopra vasi contenenti aceto, impilarli e coprirli con sterco in decomposizione e scorza esausta da conceria: non per il calore, ma perché fornissero anidride carbonica. Dopo sei-quattordici settimane il piombo grigio-azzurro si era corroso in biacca bianca, che si raschiava via e si pestava in polvere. Nessun altro bianco disponibile aveva la stessa opacità e lo stesso corpo, e i pittori la usavano non solo per le zone chiare ma come base di quasi ogni impasto. La stessa sostanza, resa più fine, finiva sui volti come cosmetico: una ricetta del 1688 la descrive come una mistura di acqua, aceto e piombo. Sulla tela ha attraversato i secoli; sulla pelle provocava danni cutanei, caduta dei capelli e, in certi casi, la morte.

Sulla ceramica il piombo ha fatto il lavoro della lucentezza. Una vetrina al piombo fonde a temperatura relativamente bassa, si stende uniformemente e dà una superficie brillante e trasparente che esalta i colori sotto: per secoli è stata la soluzione ovvia per rendere impermeabile e attraente un vaso di terracotta, dalle invetriate romane alle maioliche. Il difetto sta dove uno meno se lo aspetta, cioè in cucina: se la cottura non è stata adeguata, un contenuto acido come aceto, agrumi o vino può ridisciogliere il piombo dalla vetrina e portarlo nel cibo. È un rischio che riguarda ancora oggi certe ceramiche artigianali non certificate.

Le leghe saldanti sono un altro impiego in cui il piombo è stato per lungo tempo insostituibile. Unito allo stagno abbassa il punto di fusione sotto quello dei metalli da unire, scorre bene nel giunto e solidifica in fretta: è il principio con cui si sono chiuse per decenni le scatolette di latta e si sono montati i circuiti elettronici. Nel caso delle conserve alimentari il difetto era evidente una volta che si pensava a guardarlo, perché la saldatura stava a contatto diretto con il cibo; nell'elettronica il problema si è posto più tardi, come questione di smaltimento dei rifiuti. Entrambi gli usi sono stati progressivamente eliminati a favore di leghe senza piombo.

Le vernici al piombo sono state a lungo le migliori sul mercato, e non per caso: coprivano con poche mani, resistevano all'umidità, non ingiallivano e duravano decenni su legno e ferro. Erano il prodotto che si consigliava per gli infissi e per le stanze dei bambini, proprio perché lavabili. Il guaio emerge quando la vernice invecchia e si sfoglia: le scaglie sono alla portata di un bambino piccolo e la vernice al piombo ha sapore dolce, il che elimina l'unico deterrente naturale e anzi invoglia a portarla alla bocca. Che fosse un veleno era noto per tempo: già nel 1886 le leggi sanitarie tedesche vietavano a donne e bambini di lavorare nelle fabbriche che trattavano vernici e zucchero di piombo, e nel 1921 la Società delle Nazioni avviò iniziative per metterle al bando. I divieti sono arrivati in tempi molto diversi da paese a paese, e intanto la vernice è rimasta sotto gli strati più recenti in un'enorme quantità di edifici vecchi.

Nel 1859 il fisico francese Gaston Planté costruisce il primo accumulatore ricaricabile della storia, e lo fa con il piombo: due lastre immerse in acido solforico che si possono caricare e scaricare molte volte. Il principio regge perché il piombo resiste all'acido solforico invece di esserne divorato, e perché le due forme del metallo, spugna metallica e biossido, si trasformano l'una nell'altra in modo reversibile. È una invenzione che ha centosessantacinque anni e non è stata sostituita: la batteria che avvia il motore di quasi ogni automobile a combustione è ancora una batteria al piombo, pesante ed economica, esattamente ciò che serve quando il peso non è il problema.

La densità del piombo lo ha reso per secoli il materiale dei proiettili: a parità di volume porta più massa, quindi più energia e meno deriva, e la sua bassa temperatura di fusione permetteva di colare le palle in uno stampo accanto al fuoco, sul campo. Per i pallini da caccia si arrivò a un procedimento elegante: lasciar cadere il piombo fuso dall'alto di una torre, perché nella caduta la tensione superficiale gli desse forma sferica prima che si solidificasse in una vasca d'acqua. La stessa proprietà spiega i piombi da pesca e le zavorre: quando serve peso in poco spazio, il piombo è la soluzione che costa meno.

L'ultimo grande impiego del piombo nasce nel Novecento e dipende ancora dalla sua densità, ma in un senso nuovo. Un raggio gamma o un raggio X viene assorbito tanto più facilmente quanto più sono numerosi e pesanti gli atomi che incontra, e il piombo, con ottantadue elettroni per atomo e undici grammi per centimetro cubo, è la barriera più economica disponibile. Da qui i grembiuli che si indossano dal dentista, le pareti delle sale di radiologia, i contenitori per il materiale radioattivo. C'è una simmetria che vale la pena notare: l'elemento in cui finiscono le catene di decadimento è anche quello che usiamo per ripararci dalla radioattività.

Le controversie

Il 9 dicembre 1921 Thomas Midgley, chimico della General Motors, scopre che una piccola quantità di piombo tetraetile aggiunta alla benzina elimina la detonazione, il battito in testa che impediva di costruire motori a compressione più alta. Ci era arrivato dopo sei anni e circa trentatremila sostanze provate, e il piombo era il più efficace di tutte: bastava una parte su milletrecento. Che anche l'etanolo funzionasse era noto già nel 1921, ma il tetraetile fu preferito per ragioni commerciali, perché sull'etanolo, che nessuno poteva brevettare, si guadagnava pochissimo. Nel dicembre 1922 la American Chemical Society gli assegna la medaglia Nichols proprio per i composti antidetonanti. L'anno successivo Midgley si prende una lunga vacanza in Florida per curarsi da un avvelenamento da piombo, e scrive che i polmoni gli si sono rovinati e che gli serve aria fresca.

La produzione industriale comincia nel 1924 e si rivela subito una strage. In una raffineria mal ventilata della Standard Oil in New Jersey, nei primi due mesi di attività, si contano diciassette casi di avvelenamento grave con allucinazioni e follia; cinque operai muoiono uno dopo l'altro e altri trentacinque restano devastati. I giornali la chiamano la fabbrica del gas della pazzia, «loony gas», e lo Stato del New Jersey ordina la chiusura dell'impianto di Bayway pochi giorni dopo. Non era un rischio ignoto: due anni prima esperti di salute pubblica, fra cui Alice Hamilton e Yandell Henderson, avevano scritto a Midgley e a Kettering avvertendoli del pericolo.

La risposta dell'industria è una scena che vale un trattato di comunicazione del rischio. Il 30 ottobre 1924 Midgley convoca una conferenza stampa, si versa il piombo tetraetile sulle mani, si porta la bottiglia sotto il naso e ne respira i vapori per sessanta secondi, poi dichiara di poterlo fare ogni giorno senza il minimo problema. Sapeva benissimo di mentire: si era gravemente ammalato per sovraesposizione pochi mesi prima. Un divieto viene effettivamente introdotto, ma è breve: nel 1929 viene revocato su raccomandazione del Surgeon General e di un gruppo di scienziati, dopo un'intensa attività di pressione delle aziende coinvolte.

Quando Patterson pubblica i suoi dati trova davanti a sé Robert Kehoe, scienziato autorevole e sostenitore dei produttori di piombo, che aveva stabilito la dottrina corrente: i livelli osservati nel sangue, nel suolo e nell'aria erano «normali», cioè vicini alla media, e siccome erano comuni si assumeva fossero innocui. Kehoe sosteneva, senza offrire prove, che gli esseri umani si fossero adattati all'aumento del piombo ambientale. La differenza fra i due si vede nei campioni che sceglievano: Kehoe misurava il piombo negli operai di una fabbrica di tetraetile dichiarati «non esposti» e in contadini messicani; Patterson lo misurava in mummie anteriori all'età del ferro e in tonni pescati in mare aperto.

L'argomento con cui Patterson smonta l'idea dell'adattamento è di una semplicità disarmante, e viene dal suo mestiere di geocronologo: chi lavora con l'età della Terra ha il senso delle proporzioni temporali. Gli esseri umani hanno aumentato le concentrazioni di piombo in un'epoca recentissima, e qualche migliaio di anni di esposizione più alta è un istante sulla scala dei tempi darwiniana, incommensurabilmente più breve di quanto servirebbe a sviluppare un tratto adattativo. Non si può essersi adattati a qualcosa che è arrivato l'altro ieri. Il confronto con i corpi antichi non era un vezzo archeologico: era il gruppo di controllo che nessuno aveva pensato di cercare.

Le conseguenze per Patterson furono concrete. Diverse organizzazioni di ricerca formalmente neutrali, fra cui il servizio sanitario pubblico degli Stati Uniti, gli rifiutarono i contratti. Nel 1971 venne escluso da un gruppo di lavoro del National Research Council sulla contaminazione atmosferica da piombo, benché fosse ormai il massimo esperto vivente della materia: è la definizione stessa di conflitto d'interessi funzionante, un consesso sul piombo senza l'unico che l'aveva misurato davvero. Continuò comunque, e il piombo tetraetile cominciò a essere eliminato dalla benzina negli anni Settanta, come le vernici al piombo e le saldature nelle scatolette di conserva.

La coda della vicenda è lunga e poco edificante. Alla fine del 2014 la benzina al piombo era ancora legale in alcune aree di Algeria, Iraq, Yemen, Birmania, Corea del Nord e Afghanistan. Corea del Nord e Birmania compravano il tetraetile dalla Cina; Algeria, Iraq e Yemen da Innospec, l'ultima azienda al mondo legalmente autorizzata a produrlo. Nel 2011 diversi dirigenti di Innospec sono stati incriminati e incarcerati per aver corrotto compagnie petrolifere di Stato. È la fase finale di molte sostanze bandite: quando il mercato ricco si chiude, il prodotto non sparisce, si sposta dove i controlli sono più deboli e dove la corruzione costa meno della conformità.

Nel 2011 alcuni ricercatori hanno provato a mettere un numero sul danno complessivo del piombo tetraetile nel mondo, calcolandone l'impatto annuale in trecentoventidue milioni di punti di quoziente intellettivo perduti, oltre sessanta milioni di reati e il quattro per cento del prodotto interno lordo mondiale, intorno a duemilaquattrocento miliardi di dollari l'anno. Sono stime retroattive, con tutte le incertezze del caso, e vanno lette come un ordine di grandezza e non come una misura. Ma anche sbagliando di molto restano la valutazione più seria di che cosa costi davvero una soluzione tecnica presa senza guardare al di là del problema che risolve.

Un aneddoto che si ripete ovunque vuole che Elisabetta I d'Inghilterra si coprisse il volto di cerussa veneziana, e che il piombo l'abbia lentamente uccisa. Conviene maneggiarlo con cura. Alcune fonti dicono che possa averla usata, e la tesi dell'avvelenamento cronico come causa della morte è stata avanzata; ma studiose come Anna Riehl e Kate Maltby hanno obiettato che di prove storiche a sostegno ne esistono poche. È un caso esemplare di come funzionano le storie sul piombo: sono plausibili, moralmente soddisfacenti e facili da ricordare, il che le rende resistenti alla verifica. Che la cerussa avvelenasse chi la usava è documentato; che abbia ucciso quella particolare regina è un'altra affermazione.

Sulla caduta di Roma il piombo ha una tesi tutta sua, in circolazione dall'Ottocento: l'aristocrazia si sarebbe avvelenata con vasellame, tubature e sapa, perdendo fertilità e lucidità fino a non saper più governare. Nel 1983 il geochimico Jerome Nriagu la rilancia con uno studio sulla gotta saturnina fra gli aristocratici romani, malattia storicamente associata al piombo. La tesi resta discussa: i critici obiettano che i livelli di esposizione non erano abbastanza alti da produrre un danno di quella portata. La nota di questo vault sceglie la lettura prudente — che i Romani si avvelenassero un po' è fuori discussione, che sia stato quello a far cadere l'impero è un'altra affermazione — e qui si espone il dibattito senza chiuderlo.

Negli anni Venti di questo secolo la questione si è spostata su un terreno nuovo, e ancora una volta grazie ai ghiacci. Le analisi delle carote artiche mostrano un aumento delle emissioni di piombo a partire dal 15 a.C. circa, in coincidenza con l'ascesa dell'Impero, e livelli elevati fino al 165 d.C., cioè per tutta la Pax Romana; la causa principale è l'attività mineraria e fusoria per l'estrazione dell'argento. Con modelli atmosferici si è stimato che la concentrazione media sull'Europa superasse un nanogrammo per metro cubo, con un innalzamento della piombemia infantile intorno a 2,4 microgrammi per decilitro, associabile a una perdita stimata fra due punti e mezzo e tre di quoziente intellettivo. È un effetto diffuso e modesto, molto diverso dall'avvelenamento di corte della tesi ottocentesca.

Una controversia più recente riguarda il crimine. L'ipotesi piombo-crimine osserva che la curva dell'esposizione infantile al piombo, salita con la benzina e scesa dopo la sua eliminazione, anticipa di circa vent'anni la curva della criminalità violenta, e propone un nesso causale attraverso il danno neurologico allo sviluppo. È un'ipotesi seria e molto discussa: convincente nella coincidenza temporale, difficile da isolare da tutto ciò che nel frattempo è cambiato nelle società osservate. Vale la pena registrarla per quello che è, una spiegazione parziale e contesa, senza trattarla né come una certezza né come una stravaganza.

L'eredità contemporanea

La posizione ufficiale sul piombo è cambiata nel 2012, quando i Centers for Disease Control degli Stati Uniti hanno preso atto di un corpo crescente di studi secondo cui piombemie inferiori a dieci microgrammi per decilitro danneggiano comunque i bambini, con effetti irreversibili. La conseguenza logica è stata drastica: poiché non è stato individuato alcun livello sicuro, non ha più senso fissare una soglia d'intervento. Al suo posto si pubblica un valore di riferimento statistico, che indica dove sta la coda alta della popolazione e che si spera cali negli anni. È un modo diverso di ragionare sul veleno: non più quanto se ne può tollerare, ma quanto se ne riesce a togliere.

L'eliminazione del piombo dalla benzina è uno dei pochi casi in cui una misura ambientale ha prodotto un effetto grande, rapido e misurabile sulla popolazione intera. L'attivismo di Patterson fu determinante anche per un secondo fronte meno noto, le saldature al piombo delle scatolette per alimenti, che portavano il metallo direttamente nel cibo conservato. Qualunque cosa si pensi del suo carattere spigoloso, il risultato è quantificabile: nei paesi che hanno seguito quella strada la piombemia media è crollata nel giro di pochi anni. Poche carriere scientifiche hanno cambiato in modo così diretto il sangue di miliardi di persone.

Che il problema non sia archiviato lo ha ricordato Flint, in Michigan. Fra l'aprile del 2014 e il febbraio del 2019 un cambio di fonte di approvvigionamento senza un adeguato trattamento anticorrosivo ha fatto sì che l'acqua aggredisse le vecchie condotte di piombo della città, liberandolo nei rubinetti: fra seimila e dodicimila bambini esposti, uno stato di emergenza sanitaria, decine di cause civili e una lunga scia giudiziaria. Non era un incidente esotico ma il risultato prevedibile di una scelta di bilancio applicata a un'infrastruttura di piombo che nessuno aveva sostituito. Il dettaglio che riassume tutta la vicenda è il conto: non aggiungere l'inibitore di corrosione faceva risparmiare alla città circa centoquaranta dollari al giorno.

L'eredità materiale del piombo è sotto l'asfalto delle città vecchie. Milioni di allacciamenti idrici in piombo, posati quando era il materiale ovvio per un tubo che dovesse piegarsi e durare, sono ancora in esercizio, e la loro sostituzione è un cantiere generazionale che procede per obblighi normativi successivi. È un problema di una noia amministrativa totale e di un'ampiezza enorme, l'opposto esatto di una scoperta scientifica: non c'è nulla da capire, solo da scavare, strada per strada, casa per casa, con soldi pubblici che nessuno vede.

La benzina al piombo ha una data di morte precisa. Nel luglio 2021 l'Algeria, ultimo produttore rimasto, ha cessato la produzione, e il 30 agosto 2021 il Programma delle Nazioni Unite per l'ambiente ha dichiarato la fine ufficiale del suo uso nelle automobili. Fra la scoperta di Midgley e quella dichiarazione sono passati novantanove anni e mezzo. Il piombo tetraetile non è però del tutto scomparso: resta in alcuni carburanti speciali, in particolare nella benzina avio usata dai piccoli aerei a pistoni. È il residuo tipico di queste storie: l'uso di massa finisce con un annuncio, l'uso di nicchia continua per anni senza che nessuno ne parli.

Lo strumento che ha permesso di dimostrare la contaminazione è diventato uno dei pilastri delle scienze del clima. Una calotta glaciale accumula neve che non fonde mai, strato su strato, e ogni strato conserva le polveri, i gas e gli aerosol dell'aria di quell'anno; perforandola e leggendo la carota a ritroso si ottiene un archivio continuo dell'atmosfera lungo centinaia di migliaia di anni. Patterson ci cercava il piombo, ma nello stesso ghiaccio si leggono l'anidride carbonica, il metano, le eruzioni vulcaniche e le temperature del passato. Buona parte di ciò che sappiamo del clima antico viene da una tecnica che un geochimico usò per dimostrare che l'aria di oggi è sporca.

Sul fronte dell'acqua la risposta normativa ha un nome e una data: negli Stati Uniti la Lead and Copper Rule, che impone di monitorare il piombo e il rame ai rubinetti, di trattare l'acqua perché non aggredisca le tubature e di sostituire le condotte quando i valori superano una soglia d'azione. È una norma che ha cambiato molto e che è stata rivista più volte, anche sotto la spinta di quanto accaduto a Flint. La sua logica merita attenzione perché è l'opposto di quella antica: non si chiede se l'acqua sia buona, si chiede se l'impianto che la porta stia rilasciando qualcosa, e si misura là dove l'acqua viene bevuta.

Per dare una misura alla parola «ancora»: nel 2022 la produzione mondiale annua di piombo era intorno ai dodici milioni di tonnellate, e circa due terzi venivano da materiale riciclato. Non è un metallo del passato, è un metallo che abbiamo imparato a tenere dentro un circuito chiuso. La differenza fra l'uso antico e quello contemporaneo non sta nella quantità, che è cresciuta, ma nel fatto che oggi il piombo dovrebbe restare dentro gli oggetti e dentro le fonderie invece di disperdersi nell'aria, nell'acqua e nel cibo. Tutta la storia recente di questo elemento è il passaggio da una dispersione a un contenimento.

Il paradosso del piombo contemporaneo è che la sua produzione non è calata: è cambiata di destinazione e di circuito. L'uso dominante è la batteria, e circa due terzi del piombo prodotto oggi viene dal riciclo, in gran parte dalle batterie esauste che rientrano in fonderia. Il piombo ottenuto per via secondaria è indistinguibile da quello estratto dal minerale, e la ragione del riciclo non è ambientale ma economica: il piombo vale abbastanza da rendere conveniente recuperarlo, ed è concentrato in un oggetto che si sa dove andare a prendere. Il metallo che abbiamo disperso nell'atmosfera per mezzo secolo è oggi quello che ricicliamo meglio.

C'è un settore in cui il piombo non è in ritirata e non lo sarà: la protezione dalle radiazioni. Ogni reparto di medicina nucleare, ogni acceleratore, ogni deposito di sorgenti radioattive ha bisogno di massa densa fra sé e ciò che emette, e a parità di spessore nessun materiale economico fa meglio del piombo. Qui la sua tossicità non è un problema, perché il metallo resta sigillato in una struttura e nessuno lo ingerisce, e la sua inerzia chimica diventa un pregio, perché uno schermo deve durare decenni senza degradarsi. Il metallo che abbiamo tolto dalla benzina e dalle tubature resta esattamente dov'è utile e innocuo: fermo, spesso e lontano dalla bocca.

Resta la prima delle due eredità, quella per cui Patterson aveva cominciato. La datazione uranio-piombo è ancora oggi il metodo di riferimento per le età più remote, quelle che nessun altro orologio riesce a leggere, e la cifra del 1956 non è stata sostanzialmente scalfita da settant'anni di misure successive. Un pianeta minore, il 2511, porta il suo nome. C'è una simmetria in questa storia che non è stata cercata da nessuno: lo stesso elemento ha dato all'umanità il modo di sapere quanti anni ha la Terra e la prova di quanto in fretta la stesse sporcando, e le due cose sono state scoperte dalla stessa persona, con lo stesso strumento, per sbaglio.

Il piombo è un elemento che non ha mai ingannato nessuno per malizia: ha solo offerto esattamente quello che sembrava offrire. Era facile da fondere e l'abbiamo fuso, si piegava e l'abbiamo piegato, era dolce e l'abbiamo mangiato, era denso e ce ne siamo riparati. Ogni uso era ragionevole dato ciò che si sapeva, e quasi ogni uso è stato poi smantellato quando si è saputo di più. È la storia di un materiale che ha accompagnato la civiltà per novemila anni senza che nessuno lo scegliesse davvero, e che abbiamo cominciato a togliere di mezzo soltanto dopo aver imparato a misurarlo. Nella tavola periodica è il punto in cui la materia pesante smette di decadere; nella storia umana è il punto in cui abbiamo scoperto che comodo e innocuo non sono sinonimi.