Mitä arkkitehdit tietävät plakin ja patinan muodostumisesta kuparissa, rakennuksissa ja niiden vaikutuksista sadeveden jätevesiin ja ympäristöön? Www.copperconcept.org -yhtiön kirjeenvaihtaja arkkitehti Chris Hodson pyytää suoraa vastausta johtavalta asiantuntijalta.
Professori Ingre Odnywall Wallinder (IOW) on ollut mukana 15 vuoden ajan laajamittaisessa poikkitieteellisessä kenttä- ja laboratoriotutkimuksessa korroosion ja metallien huuhtoutumisen kuparikattoilta ja julkisivuista Tukholman kuninkaallisen teknillisen instituutin pinta- ja korroosiotieteiden tiedekunnan toimesta.
Chris Hodson (CH): Mitä tapahtuu, kun kupari muuttuu ruskeaksi ja vihreäksi joutuessaan kosketuksiin ilmakehän kanssa?
Inegra Onewall Wallinder (IOW): Kaikki paitsi arvokkaimmat metallit, kuten kulta ja platina, hapettavat ja syövyttävät vaihtelevasti ulkona. Voimme nähdä tämän ruostumisen muodossa teräksessä ja valkoisten kerrostumien sinkittyyn teräkseen. Metallien tai seosten, kuten titaanin ja ruostumattoman teräksen, hapettuminen ei kuitenkaan ole paljaalla silmällä näkyvää. Ilmakehään joutuessaan kupari muodostaa kuparioksidia (kupriitti), joka saa vähitellen tummemman ruskeanmustan värin. Sitten erilaiset emäksiset kuparisulfaatit ja kloridit maalavat pinnan vihreäksi. Patinakaava riippuu ilmakehän olosuhteista, erityisesti rikkidioksidin ja natriumkloridin pitoisuudet ovat ratkaisevia. Meriympäristössä emäksisten kuparikloridien muodostuminen tekee pinnoista sinisemmän. Näistä vihreistä / sinisistä pinnoista huolimatta sisäkerros pysyy pääasiassa mustanruskea kupriitina. Ilman saastumisen puuttuessa ja kaukana rannikosta plaketti voi säilyttää ruskean värinsä.
CH: Kuinka plakkia vaikuttaa kuparin pintakorroosioon?
IOW: Pinnoite tarttuu tiiviisti pintaan ja toimii tehokkaana estona, mikä vähentää merkittävästi alla olevan kuparikerroksen korroosiota. Jos plakkia on muodostunut 100 vuoden aikana, alla oleva metalli ei silti hapeta. Tätä sääntöä ei kuitenkaan sovelleta helposti syövyttäviin tuotteisiin, kuten kuparisuoloihin, jos sellaisia on.
CH: Miksi plakkia ei liukene nopeasti ja pese pois pinnalta kuin vesiliukoiset suolat?
IOW: Ensinnäkin kuparikerroksessa muodostuneilla kupariyhdisteillä on hyvin erilainen kemiallinen koostumus kuin vesiliukoisilla kuparisuoloilla. Toiseksi emäsyhdisteet ovat osa plakkia, joka koostuu pääasiassa kupriitista. Kolmanneksi ohuen kalvokerroksen läsnäolo yhdistettynä toistuviin kuiviin ja märiin jaksoihin, jotka vaikuttavat ilmakehän tekijöihin, antaa osittain liuenneen kuparin, joka vapautuu plakin koostumuksesta, osittain laskeutua kuivausjaksojen aikana. Nämä olosuhteet poikkeavat merkittävästi irtotavaran upottamisen laboratorio-olosuhteista, kun kuivumisjaksoja ei ole ja liuenneella kuparilla on rajallinen uudelleenlaskumiskyky.
CH: Peseekö sadevesi siis materiaalia kuparin pinnalta?
IOW: Osa materiaaleista pestään kaikkien metallien pinnalta. Mutta vain sadeveden reagoimalla pintojen kanssa tietty määrä vapautunutta kuparia voi liueta. Tämä riippuu periaatteessa sateen ominaisuuksista (voimakkuus, veden määrä, kesto, happamuus) ja vallitsevista tuulen suunnista sekä tekijöistä, kuten rakennuksen geometria, sen suunta, kaltevuus ja varjostus. Siten veteen vapautuvien materiaalien määrä on hyvin pieni osa plakkia, ja suurin osa eristetyistä tuotteista liukenee huonosti veteen.
CH: Mitä tapahtuu rakennukselle huuhdellulle kuparille?
IOW: On vahvistettu, että rakennuksen läheisyydessä olevat erilaiset materiaalit - mukaan lukien maa, betoni ja kalkkikivi - absorboivat vapautunutta kuparia tehokkaasti. Vuorovaikutus näiden pintojen kanssa vähentää merkittävästi myös kuparin biokertyvyyttä. Siten vapautunut kupari tarttuu jo viemäröintijärjestelmän pintaan: betoni- ja valurautaputkien tehokkuus on vahvistettu. Itse asiassa yli 98% betonipintojen jätevesiin vapautuvasta kuparin kokonaismäärästä on sitoutunut 20 metrin päähän vuorovaikutuksesta. Jotkut maat ovat jo omaksuneet kestävän viemäröintitekniikan, mukaan lukien imukykyiset tienvaatteet, viemärit tai ojat, ylösalaisin olevat kaivot tai sedimenttisäiliöt ja viemärimaat - pikemminkin kuin putkien valuminen puroihin ja jokiin. Tässä tutkimukset ovat osoittaneet, että kuparin retentio on korkea varhaisvaiheessa näitä tekniikoita käytettäessä. Yhteenvetona voidaan sanoa, että orgaanisen aineen sitomisprosessissa, absorboivassa hiukkasessa ja sedimentissä, erotettu kupari pysyy mineraalitilassa osana luonnollista kuparipitoisuutta maassa, jatkaen luonnollista vapautumisen / mineralisaation kiertoa.
CH: Onko tilanteita, joissa arkkitehtien on kiinnitettävä erityistä huomiota kuparirakennuksen viemäriin?
IOW: No, jos olet suunnitellut suuren kuparikaton, joka virtaa suoraan järveen herkillä vesieliöillä ilman etukäteen reaktiota orgaanisen aineen tai erilaisten pintojen kanssa, sinun tulee kysyä neuvoa. Paljon apua ja neuvoja, mukaan lukien hankkeiden arviointityökalut, saa Euroopan kuparinstituutilta.
CH: Miksi joissakin maissa on edelleen huolta jäteveden kuparista?
IOW: Suurin osa ekotoksikologisista tutkimuksista tehdään helposti vesiliukoisille suoloille, jotta voidaan arvioida haitallisia vaikutuksia vesieliöille, mukaan lukien metallit niiden ionimuodossa. Heillä ei ole juurikaan tekemistä säälle altistuvan kuparipäällystetyn rakennuksen todellisen tilanteen kanssa, kuten aiemmin keskustelimme. Viemäröintijärjestelmän todelliset olosuhteet, karu maisema-arkkitehtuuri ja rakennusympäristö eroavat myös hyvin paljon kuparisuoloilla tehtyjen ekotoksikologisten testien olosuhteista, joissa kaikki kupari on biologisesti omaksutavissa olevassa kemiallisessa muodossa. Siksi virheelliset normit ja lainsäädäntö on nyt oikaistava ottaen huomioon todellinen ympäristötilanne, erityisesti ottaen huomioon vaikutukset kuparin luonteeseen.
Julkaistu "Copper Architectural Forum" # 31 2011 -lehdessä. ja osoitteessa www.copperconcept.org
Kirjoittanut Chris Hodson
