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Rame: differenze tra le versioni

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Il '''rame''' è l'[[elemento chimico]] di [[numero atomico]] 29 e il suo simbolo è '''Cu'''. È anche chiamato "oro rosso" per via della sua colorazione.
 
Con ogni probabilità, il rame è il metallo che l'umanità usa da più tempo: sono stati ritrovati oggetti in rame datati 8.700 a.C. Il nome deriva dal [[lingua latina|latino]] parlato ''aramen'' (parola già attestata nel [[950]]) per il tardo ''aeramen'', un derivato della voce latina ''aes'' che significa "rame" o "bronzo", nomi conservati in altre lingue di origine indoeuropea.
 
Solo più tardi viene sostituito ([[Gaio Plinio Secondo|Plinio]]) dalla parola ''cuprum'', da cui deriva il simbolo chimico dell'elemento. In epoca romana la maggior parte del rame era estratta dall'isola di [[Cipro]], realtà che veniva sottolineata con il termine ''aes Cyprium'', "rame o bronzo di Cipro".<ref>{{cita web|url=https://www.britannica.com/EBchecked/topic/136794/copper-processing/81928/History|titolo=voce "Copper processing" su www.britannica.com|accesso=18 gennaio 2011}}</ref><ref>Da ''cuprum'' deriva anche l'inglese ''copper'' (confronta {{Cita libro|autore=[[Vere Gordon Childe]]|titolo=Il progresso nel mondo antico|editore=Einaudi|città=Torino|anno=1963|p=155, nota 1}}).</ref>
 
InInfatti in [[Storia romana|epoca romana]] infatti non si faceva differenza tra il rame puro e il [[bronzo]], la sua lega più importante ottenuta con l'aggiunta di [[Stagno (elemento chimico)|stagno]].
 
== Cenni storici ==
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Un pendente in rame nativo datato attorno al 9500 a.C. è stato trovato nella [[grotta]] [[Shanidar|Šhanidar]] nei [[monti Zagros]] ([[Iraq]]).<ref name=Ard330>{{Cita|Arduino|p. 330}}.</ref><ref>{{cita libro|autore=A J Wilson|titolo=The Living Rock: The story of metals since earliest times and their impact on developing civilization|editore=Woodhead Publishing Ltd.|città=Cambridge|anno=1996|annooriginale=1994|p=8}}</ref> In [[Turchia]] sono stati ritrovati altri oggetti in rame risalenti al 7000&nbsp;a.C.<ref name=Ard330/> Segni di attività del raffinamento del rame a partire dai suoi ossidi minerali (la [[malachite]] e l'[[azzurrite]]) risalgono al 5000&nbsp;:a.C., mille anni prima di quelli relativi all'uso dell'[[oro]].
 
Manufatti in rame e [[bronzo]] di origine [[Sumeri|sumera]] sono stati trovati in siti di città risalenti al 3000&nbsp;a.C. ede alla stessa epoca risalgono pezzi prodotti con lega di rame e [[Stagno (elemento chimico)|stagno]] dagli antichi [[Antico Egitto|egizi]]. Una piramide ospita un sistema di tubi di scarico in lega di rame vecchia di circa 5000 anni. Al Museo Statale di Berlino si può vedere il primo tubo di rame per l'acqua risalente al 2750&nbsp;a.C. L'uso del rame nella [[Cina]] antica risale al [[XXI secolo a.C.|2000&nbsp;a.C.]], la cui produzione di bronzo raggiunge l'eccellenza attorno al [[XIII secolo a.C.|1200&nbsp;a.C.]]
 
In [[Europa]], l'uso del rame è confermato dal ritrovamento dell'''[[Mummia del Similaun|uomo del Similaun]]'' (noto anche come ''Ötzi''), il corpo mummificato di un uomo risalente al [[XXXIII secolo a.C.|3200&nbsp;a.C.]] rinvenuto sulle [[Alpi]], la cui [[ascia]] ha una punta costituita da rame puro al 99,7%. L'elevato tenore di [[arsenico]] trovato nei suoi capelli fa presumere che tra le attività dell'uomo rientrasse anche quella di produrre il rame.
Verso la fine del [[III millennio a.C.]], a Saint-Véran ([[Francia]]) era nota la tecnica per staccare un pezzo del minerale, batterlo e scaldarlo presso una miniera di rame ada un'altitudine di 2500 metri.<ref name="Veran">{{Cita pubblicazione|titolo=Una miniera di rame preistorica nelle Alpi Occidentali|autore=Maurizio Rossi, Pierre Rostand e Anna Gattiglia|rivista=Le Scienze|numero=344|pp=74-80}}</ref> I reperti storici recuperati, risalenti a una fase avanzata dell'[[Età del bronzo]] (inizio [[II millennio a.C.]]), comprendono [[ugello|ugelli]] in [[ceramica]] e strutture in pietra a secco, interpretabili come un [[forno metallurgico]] preistorico.
I reperti storici recuperati, risalenti ad una fase avanzata dell'[[Età del bronzo]] (inizio [[II millennio a.C.]]), comprendono [[ugello|ugelli]] in [[ceramica]] e strutture in pietra a secco, interpretabili come un [[forno metallurgico]] preistorico.
 
L'uso del bronzo, lega di rame e stagno, è stato talmente diffuso nella storia da dare il nome ada uno stadio dell'evoluzione della civiltà umana: l'[[età del bronzo]]. Il periodo di transizione tra il precedente [[neolitico]] e l'età del bronzo è chiamato ''[[Età del rame|calcolitico]]'' ed è contraddistinto dalla compresenza di utensili in pietra ede utensili in rame.
 
[[File:Diffusion cuivre.png|thumb|upright=1.8|left|Mappa di diffusione dell'uso del rame nativo durante il [[Età del rame|calcolitico]].]]
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=== Stati di ossidazione ===
I due più comuni [[Stato di ossidazione|stati di ossidazione]] del rame sono +1 (ione ''rameoso'', Cu<sup>+</sup>) e +2 (ione ''rameico'', Cu<sup>2+</sup>). Due esempi sono il suo
[[ossido rameoso|ossido di rame(I)]] (Cu<sub>2</sub>O) ede [[ossido rameico|ossido di rame(II)]] (CuO).
 
Esistono inoltre due stati rari di ossidazione, +3 e +4 che formano ioni detti [[Cuprato|cuprati]] dove il rame(III) o il rame(IV) coordinano atomi più elettronegativi andando a formare ioni come [CuO<sub>2</sub>]<sup>−</sup> (dove il rame ha valenza +3), [CuF<sub>6</sub>]<sup>2-</sup> (Dove il rame ha valenza +4), i cui sali sono solitamente usati per [[Superconduttività|magneti superconduttori]] ([[Ossido di ittrio bario e rame|YBa<sub>2</sub>Cu<sub>2</sub>O<sub>7</sub>]]) e [[Complesso (chimica)|sali complessi]] (Cs<sub>2</sub>CuF<sub>6</sub>),<ref>Holleman, A. F.; Wiberg, N. (2001). Inorganic Chemistry. San Diego: Academic Press. ISBN 978-0-12-352651-9.</ref> oltre a [[Chimica metallorganica|composti organometallici]] (R<sub>2</sub>[Cu<sup>+3</sup>]<sup>−</sup>) osservabili all'interno di alcune proteine.<ref>Lewis, E. A.; Tolman, W. B. (2004). "Reactivity of Dioxygen-Copper Systems". Chemical Reviews 104 (2): 1047–1076. doi:10.1021/cr020633r. PMID 14871149.</ref>
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=== Composti ===
Gli ossidi stabili del rame sono due, l'ossido di rame(II) (o [[ossido rameico]]) CuO e l'ossido di rame(I) (o [[ossido rameoso]]) Cu<sub>2</sub>O. Gli ossidi di rame sono impiegati nella produzione dell'ossido misto di [[ittrio]], [[bario]] e rame (YBa<sub>2</sub>Cu<sub>3</sub>O<sub>7-δ</sub>), abbreviato in [[Ossido di ittrio bario e rame|YBCO]], che è la base di molti [[Superconduttività|superconduttori]] non-convenzionali. Gli unici idrossidi del rame sono il [[Idrossido di rame(II)|Cu(OH)<sub>2</sub>]] ede il [[Idrossicloruro rameoso|Cu<sub>2</sub>(OH)<sub>3</sub>Cl]].
 
I sali di rame(II) hanno un tipico colore verde-azzurro; la reazione con l'[[anidride carbonica]] atmosferica produce il [[carbonato rameico|carbonato di rame(II)]], responsabile della patina verde che copre i tetti e le superfici di rame esposte all'aria.
 
Tra gli altri composti si annovera il [[Solfato rameico|solfato di rame(II)]], noto anche come ''verderame'' ede usato come fungicida in [[viticoltura]].
 
== Disponibilità ==
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I processi produttivi per passare dal minerale al metallo puro, descritti in seguito, riguardano il caso dei minerali solforati, che sono i più disponibili.
Dopo l'''estrazione'' in miniera, i minerali vengono ''frantumati e macinati'' per ottenere una granulometria adatta agli stadi successivi, in cui si separano gli inerti dalle frazioni ricche in rame.
Attraverso la ''flottazione'' le polveri emulsionate con liquidi [[tensioattivo|tensioattivi]] vengono immesse in grandi vasche dalleda qualicui si asporta lo strato schiumoso superficiale, ricco in rame ancora legato allo zolfo.
 
Si ottengono quindi dei fanghi, iche quali vengono asciugati e concentrati nei passaggi successivi: dapprima meccanicamente (''concentrazione'') e poi termicamente (''arrostimento'').
 
Nel forno, attraverso insufflaggio di aria o ossigeno, si ottiene la formazione di [[diossido di zolfo|SO<sub>2</sub>]] gassosa che si separa dal metallo liquido; contemporaneamente l'aggiunta di [[silicio]] permette l'eliminazione del [[ferro]] presente: la scoria, composta da silicati, galleggia e viene asportata.
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Per ottenere la massima purezza del rame, è necessario fare una ''[[raffinazione elettrolitica]]'': il rame ottenuto viene dissolto in una vasca contenente una soluzione conduttrice e viene depositato selettivamente su un [[catodo]]: i metalli meno nobili presenti restano in soluzione, quelli più nobili precipitano.
I catodi ottenuti sono costituiti da rame puro al 99,95%,<ref>{{Cita|Arduino|p. 322}}.</ref> in lastre di 96×95×1&nbsp;cm, dal peso di circa 100&nbsp;kg; sono una materia prima commerciabile nelle [[borsa merci|borse merci]] di [[New York]], [[Londra]] e [[Shanghai]]. La specifica chimica per il rame elettrolitico è ''ASTM B 115-00''. Il rame elettrolitico così ottenuto non è ancora pronto per essere lavorato direttamente, deve essere rifuso per farne billette, placche o vergelle, da cui si ottengono per lavorazione plastica i vari semilavorati come fili, tubi, barre, nastri, lastre, ecc.
Il rame elettrolitico così ottenuto non è ancora pronto per essere lavorato direttamente, deve essere rifuso per farne billette, placche o vergelle, da cui si ottengono per lavorazione plastica i vari semilavorati come fili, tubi, barre, nastri, lastre, ecc.
 
Bisogna aggiungere che una percentuale sempre più consistente di rame viene estratto dalle miniere sfruttando le [[Biotecnologia|biotecnologie]]. Le rocce contenenti il minerale, infatti, vengono messe in vasche nellein qualicui viene pompata acqua arricchita di [[Bacteria|batteri]], i ''Thiobacillus ferroxidans'' e i ''Thiobacillus thiooxidans''. Questi microrganismi ossidano il solfuro di rame (insolubile in acqua) trasformandolo in solfato (solubile), ottenendo energia per le loro funzioni vitali. Questo sistema permette un notevole risparmio di energia rispetto all'estrazione tradizionale (fino al 30%) e non libera in atmosfera gas nocivi.
 
=== Dati sulla produzione ===
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I principali paesi utilizzatori di rame raffinato sono la Cina, gli Stati Uniti, il Giappone, la Germania, la Corea del Sud e l'Italia (801&nbsp;000 tonnellate).<ref>[http://www.procobre.org/procobre/pdf/01_consumo.pdf Procobre | International Copper Association<!-- Titolo generato automaticamente -->] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20081230121753/http://www.procobre.org/procobre/pdf/01_consumo.pdf |data=30 dicembre 2008 }}</ref>
 
Merita un approfondimento la produzione di rottami di rame e leghe di rame, che sono da considerarsi una vera e propria ''materia prima'' pregiata per molte industrie di semilavorati. Ciò che favorisce ede incoraggia il riciclo del rame è il ''risparmio energetico'' nella produzione (85% in meno rispetto al rame primario. Fonte: Bureau of International Recycling) e il fatto che ''può essere riciclato infinite volte senza che le sue caratteristiche meccaniche si degradino''. In Italia il ''40,5% del consumo di rame è soddisfatto dal riciclo'' (media degli anni 2003-07), mentre nel mondo talequesta percentuale si aggira intorno al 34% (vedi tabella sottostante, riferita all'anno 2004. Dati in milioni di tonnellate).
 
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|}
 
La quantità di rottame disponibile dipende dal consumo di rame di 2-3 decenni prima: infatti questa è infatti la durata media della vita utile di un manufatto in rame.
 
Il rottame può essere di due tipi:
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* ''di secondo tipo o di produzione'', quando proviene da sfridi e ritagli dal ciclo di produzione dei semilavorati e nelle lavorazioni a valle dei semilavorati stessi (es.: asportazione di truciolo per rubinetteria e valvolame, tranciatura del nastro per le monete, etc.).
 
Nel 2017 l'Italia ha prodotto 534.300 tonnellate di semilavorati in rame e 581060 tonnellate di semilavorati in leghe di rame, di cui la stragrande maggioranza delle quali in [[Ottone (lega)|ottone]] (Vedi tabelle sottostanti. Fonte: Assomet)
 
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* Maniglie, pomelli e altre finiture di arredamento;
* [[Scultura]]: la [[Statua della Libertà]], per esempio, contiene 62&nbsp;000&nbsp;[[Libbra|libbre]]<ref>{{Cita web|http://www.nps.gov/stli/historyculture/statue-statistics.htm|Statue of Liberty Statistics|editore=National Park Service|lingua=en}}</ref>, pari a circa 28,1&nbsp;[[tonnellata|tonnellate]] di rame;
* Supporto pittorico, come nel [[Pittura a olio|dipinto ada olio]] ''San Francesco di Paola ''del [[Il Moretto|Moretto]];
* Supporto per opere a [[smalti|smalto]] a fuoco a carattere decorativo e artistico;
* Nelle [[macchina a vapore|macchine a vapore]];
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* Dissipatori per componenti elettronici.
 
Il rame, puro e ridotto in fili, trova la sua maggiore applicazione per la produzione e l'utilizzo dell'[[energia elettrica]] (ma non per il trasporto: i cavi sospesi degli [[elettrodotti]] a media ede alta tensione non sono di rame ma di [[alluminio]], per via del minor peso specifico di questo metallo; il compito di sostegno del cavo è affidato a una fune d'acciaio che ne costituisce l'anima) e nella manifattura dei [[circuito stampato|circuiti stampati]] per elettronica.
 
In [[architettura]] il rame è impiegato per eseguire [[Copertura|tetti e coperture]], gronde, scossaline, pluviali ede altri elementi di lattoneria. Questo metallo è apprezzato per il suo colore, che cambia nel tempo se esposto agli agenti atmosferici: prima imbrunisce, fino a diventare marrone scuro, poi, con la carbonatazione, diventa gradualmente verde.
 
I tubi di rame vengono usati per trasportare [[acqua potabile]], gas combustibili, gas medicali, acqua per il riscaldamento e fluidi per condizionamento e refrigerazione; infatti il rame è impermeabile ai gas, è facilmente piegabile, resiste alla corrosione e non invecchia se esposto alla radiazione solare. Grazie alla sua eccellente [[conduttività termica]] è uno dei materiali che rende più efficiente lo scambio di calore: per questo lo si utilizza negli [[scambiatore di calore|scambiatori di calore]], nei [[Modulo fotovoltaico|pannelli solari]] e nei [[pannelli radianti]] a parete e a pavimento.
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Il rame si trova negli [[enzimi]], che sono quelle proteine che aumentano la velocità di reazione delle reazioni chimiche all'interno delle cellule. Sono circa una trentina gli enzimi e i co-enzimi contenenti rame.
 
Il rame, una volta assunto attraverso il cibo e l'acqua, viene assorbito dallo [[stomaco]] e dal primo tratto dell'[[intestino]]; da qua passa nel [[sangue]], legandosi ada una proteina, la ''ceruloplasmina'' e quindi portato verso il [[fegato]] e da qui distribuito ai vari organi. Si noti che ilIl fegato, (il "laboratorio chimico" del corpo umano), ha una delle maggiori concentrazioni di rame del corpo umano; oltretutto proprio il fegato svolge la funzione di regolare il contenuto di rame nel corpo umano attraverso un processo chiamato [[omeostasi]].
 
Il rame si trova un po' ovunque nel corpo. Il rame è richiesto per la formazione e il mantenimento della [[mielina]], lo strato protettivo che copre i [[neuroni]]; enzimi a base di rame intervengono nella sintesi dei neurotrasmettitori, i messaggeri chimici che permettono le comunicazioni attraverso le cellule nervose.
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Il rame attraverso la [[superossido dismutasi]], combatte l'ossidazione cellulare, aiutando a neutralizzare i [[radicali liberi]] che altrimenti causerebbero danni alle cellule stesse.
 
Le manifestazioni principali di una grave carenza di rame nell'uomo sono a livello del sistema emopoietico con la comparsa di anemia, variabilmente associata a leucopenia e piastrinopenia e a livello del sistema nervoso, con la comparsa di una grave alterazione del midollo spinale, (prevalente a livello dei cordoni posteriori e fasci piramidali), e dei nervi periferici: mieloneuropatia<ref>Spinazzi M, De Lazzari F, Tavolato B, Angelini C, Manara R, Armani M. Myelo-optico-neuropathy in copper deficiency occurring after partial gastrectomy. Do small bowel bacterial overgrowth syndrome and occult zinc ingestion tip the balance? J Neurol. 2007;254:1012-7</ref>.
 
Il rame è importante anche per la [[pelle]] e lo [[Scheletro (anatomia umana)|scheletro]]. Infatti attraverso l'enzima [[Monofenolo monoossigenasi|tirosinasi]] catalizza la formazione della [[melanina]] e attraverso la [[lisil ossidasi]] ha un ruolo importante nella formazione del [[collagene]], [[proteina]] pressoché ubiquitaria nel nostro organismo: da qui alterazioni a carico dello scheletro, cutanee, ecc. Alcune ricerche evidenziano che fratture, anomalie scheletriche e osteoporosi sono più frequenti se vi è carenza di rame.
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Il rame è coinvolto nella funzionalità del [[sistema immunitario]]. La carenza di rame ha notevoli ripercussioni su certi tipi di cellule, come i [[macrofagi]] e i [[neutrofili]]. La funzionalità del sistema immunitario è stata studiata in bambini carenti di rame, prima e dopo la cura. È stato rilevato che l'attività dei [[fagociti]] (cellule che inglobano materiale estraneo) è aumentata dopo l'assimilazione di rame. Oltre che per il collagene, la lisil-ossidasi entra in gioco anche per l'[[elastina]] ed entrambe le proteine sono importanti per il [[cuore]] e i vasi sanguigni. Tra gli effetti collaterali dovuti alla carenza di rame si registrano anche l'ingrossamento cardiaco, le arterie con muscolatura liscia degenerata e ''aneurismi'' alle arterie ventricolari e coronariche.
 
Il rame influenza anche il metabolismo del [[colesterolo]]: adulti sottoposti ada una dieta povera di rame hanno registrato un aumento dei livelli del colesterolo LDL (Low Density Lipoprotein, quello 'cattivo') e una diminuzione del colesterolo HDL (High density Lipoprotein, quello 'buono'). Basse assunzioni di rame influenzano negativamente il corretto metabolismo del [[glucosio]] e la [[pressione sanguigna]].
 
Il rame è necessario anche durante la [[gravidanza]]. Il [[feto]] dipende completamente dalla madre per il suo fabbisogno di rame. Il feto accumula rame alla velocità di 0,05&nbsp;mg/giorno (soprattutto nell'ultimo trimestre) e alla nascita ha mediamente 15&nbsp;mg di rame, di cui più della metà immagazzinata nel [[fegato]]. Queste riserve sono importanti nella ''primissima infanzia'', quando l'assunzione di rame è relativamente bassa. Gran parte del restante rame si trova nel [[cervello]].▼
Il rame è necessario anche durante la [[gravidanza]].
▲Il [[feto]] dipende completamente dalla madre per il suo fabbisogno di rame. Il feto accumula rame alla velocità di 0,05&nbsp;mg/giorno (soprattutto nell'ultimo trimestre) e alla nascita ha mediamente 15&nbsp;mg di rame, di cui più della metà immagazzinata nel [[fegato]]. Queste riserve sono importanti nella ''primissima infanzia'', quando l'assunzione di rame è relativamente bassa. Gran parte del restante rame si trova nel [[cervello]].
 
Per i neonati, il rame si trova nel [[latte materno]]. La concentrazione media di rame nel latte materno è 0,32&nbsp;mg/litro; sebbene questa concentrazione sia più bassa rispetto al latte artificiale, il rame del latte materno viene assorbito ''meglio'' essendo maggiormente biodisponibile. A dimostrazione dell'importanza del rame, il ''latte artificiale'' per i neonati prematuri arriva a contenere fino a 1–2&nbsp;mg/litro: questo è necessario poiché hanno avuto meno tempo per accumulare rame durante la gestazione.
 
Si noti che nonNon esistono malattie professionali legate al rame. Esistono, invece soloesistono due malattie genetiche,: la [[malattia di Wilson]] e la [[sindrome di Menkes]]. La prima è dovuta ada un difetto nel gene della [[ATPasi]] che interviene nel trasporto e nell'escrezione biliare del rame attraverso l'incorporazione nella [[ceruloplasmina]]; di conseguenza il metallo si accumula in organi quali il cervello, l'occhio, il rene e il fegato. IlInvece il morbo di Menkes invece rappresenta l'incapacità del ramedell'intestino di essereassorbire assorbitoil dall'intestinorame, provocando una forte carenza all'interno del corpo.
 
Ecco in sintesi la funzione di alcuni enzimi in cui è presente il rame:
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== Effetti sull'uomo e sull'ambiente ==
Nel quadro normativo dell'[[Unione europea]] e del regolamento [[REACH]], nel 2000 l'Industria del rame ha dato il via ada una valutazione volontaria dei rischi (''VRA, Voluntary Risk Assessment'')<ref>{{Cita web | 1 = http://www.eurocopper.org/rame/copper-ra.html | 2 = www.eurocopper.org/rame/copper-ra.html | accesso = 1 luglio 2009 | urlarchivio = https://web.archive.org/web/20120523064646/http://eurocopper.org/rame/copper-ra.html | dataarchivio = 23 maggio 2012 | urlmorto = sì }}</ref> connessi al rame e a quattro suoi composti: l'[[ossido rameico]], l'[[ossido rameoso]], il [[solfato rameico|solfato di rame(II)]] pentaidrato e l'[[ossicloruro di rame]]. L'[[Istituto superiore di sanità|Istituto Superiore di Sanità]] dell'Italia (in qualità di ''review Country'') ha rivisto il processo e i rapporti per conto della [[Commissione europea]]. Sono stati analizzati i livelli di esposizione al rame nell'uomo e nell'ambiente, a seguito dei processi produttivi, del riciclo e dello smaltimento nonché all'uso dei semilavorati e dei prodotti finiti.
 
Le principali conclusioni raggiunte dalla Commissione europea e dagli esperti degli Stati Membri, contenute in un dossier di 1800 pagine, sono le seguenti<ref>{{Cita web|1=http://www.eurocopper.org/rame/copper-ra.html|2=The Copper voluntary Risk assessment|lingua=en|accesso=1 luglio 2009|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20120523064646/http://eurocopper.org/rame/copper-ra.html|dataarchivio=23 maggio 2012|urlmorto=sì}}</ref>:
Estratto da "https://it.wikipedia.org/wiki/Rame"