Co architekci wiedzą o tworzeniu się nalotów i patyny na miedzi, budynkach i ich wpływie na ścieki deszczowe i środowisko? Architekt Chris Hodson, korespondent www.copperconcept.org, prosi głównego eksperta o bezpośrednie odpowiedzi.
Profesor Ingre Odnywall Wallinder (IOW) od 15 lat jest zaangażowany w wielkoskalowe, interdyscyplinarne badania terenowe i laboratoryjne nad korozją i wymywaniem metalu z miedzianych dachów i fasad prowadzonych przez Wydział Powierzchni i Korozji Królewskiego Instytutu Technologicznego w Sztokholmie.
Chris Hodson (CH): Co się dzieje, gdy miedź zmienia kolor na brązowy, a następnie zielony w kontakcie z atmosferą?
Inegra Onewall Wallinder (IOW): Na zewnątrz wszystkie metale oprócz najbardziej szlachetnych, takich jak złoto i platyna, ulegają utlenieniu i korozji w różnym stopniu. Widzimy to w postaci rdzy na stali i białych osadów na stali ocynkowanej. Jednak utlenianie metali lub stopów, takich jak tytan i stal nierdzewna, nie jest widoczne gołym okiem. Pod wpływem powietrza atmosferycznego miedź tworzy tlenek miedzi (miedzi), który stopniowo przybiera ciemniejszy brązowo-czarny kolor. Następnie różne zasadowe siarczany miedzi i chlorki malują powierzchnię na zielono. Formuła patyny zależy od warunków atmosferycznych, w szczególności decydujące jest stężenie dwutlenku siarki i chlorku sodu. W środowisku morskim tworzenie się zasadowych chlorków miedzi nadaje powierzchniom bardziej niebieski kolor. Pomimo tych zielono-niebieskich powierzchni, wewnętrzna warstwa pozostaje głównie czarnobrązowym miedzianem. W przypadku braku zanieczyszczeń w powietrzu iz dala od wybrzeża płytka nazębna może zachować swój brązowy kolor.
CH: W jaki sposób płytka nazębna wpływa na korozję powierzchni miedzi?
IOW: Powłoka ściśle przylega do powierzchni i działa jako skuteczna bariera, znacznie zmniejszając korozję znajdującej się pod spodem warstwy miedzi. Jeśli płytka nazębna utworzyła się przez 100 lat, metal pod spodem nadal nie będzie się utleniał. Ale zasada ta nie ma zastosowania w przypadku produktów łatwo korodujących, takich jak sole miedzi, jeśli występują.
CH: Dlaczego płytka nazębna nie rozpuszcza się szybko i nie zmywa powierzchni jak rozpuszczalne w wodzie sole?
IOW: Po pierwsze, podstawowe związki miedzi powstałe w złożu miedzi mają bardzo inny skład chemiczny niż rozpuszczalne w wodzie sole miedzi. Po drugie, związki podstawowe są częścią płytki nazębnej, składającej się głównie z miedzianu. Po trzecie, obecność cienkiej warstwy w połączeniu z powtarzającymi się okresami suchymi i mokrymi wpływającymi na czynniki atmosferyczne, pozwala częściowo rozpuszczonej miedzi uwolnionej z kompozycji płytki osadzać się częściowo podczas cykli suszenia. Warunki te znacznie różnią się od laboratoryjnych warunków zanurzenia w masie, gdy nie ma okresów suszenia, a rozpuszczona miedź ma ograniczoną zdolność ponownego osadzania się.
CH: Czy więc woda deszczowa zmywa jakiś materiał z miedzianej powierzchni?
IOW: Niektóre materiały są zmywane z powierzchni wszystkich metali. Ale tylko w wyniku reakcji wody deszczowej z powierzchniami pewna ilość uwolnionej miedzi może się rozpuścić. Zasadniczo zależy to od charakterystyki deszczu (intensywność, ilość wody, czas trwania, kwasowość) i przeważających kierunków wiatru, a także czynników, takich jak geometria budynku, jego orientacja, nachylenie i zacienienie. Zatem ilość materiałów uwalnianych do wody stanowi bardzo małą część płytki nazębnej, a większość wyodrębnionych produktów jest słabo rozpuszczalna w wodzie.
CH: Co się dzieje z miedzią wypłukaną z budynku?
IOW: Potwierdzono, że różne materiały w sąsiedztwie budynku - w tym gleba, beton i wapień - skutecznie absorbują uwolnioną miedź. Interakcja z tymi powierzchniami również znacząco zmniejsza bioakumulację miedzi. W ten sposób uwolniona miedź zostanie uwięziona przez powierzchnię już w systemie drenażowym: potwierdzono skuteczność rur betonowych i żeliwnych. W rzeczywistości ponad 98% całkowitej miedzi uwalnianej w ściekach na powierzchniach betonowych jest związana w ciągu 20 m od interakcji. Niektóre kraje przyjęły już zrównoważone technologie odwadniania, w tym chłonną odzież drogową, dreny lub rowy, odwrócone studnie lub zbiorniki sedymentacyjne i drenaże - zamiast odprowadzania rur do strumieni i rzek. W tym przypadku badania wykazały wysoki procent zatrzymywania miedzi na wczesnych etapach stosowania tych technologii. Podsumowując, można powiedzieć, że w procesie wiązania materii organicznej, wchłaniania cząstek i osadu, oddzielona miedź pozostaje w stanie mineralnym jako część naturalnej puli miedzi w ziemi, kontynuując naturalny cykl uwalniania / mineralizacji.
CH: Czy są sytuacje, w których architekci muszą zwracać szczególną uwagę na odprowadzanie wody z miedzianego budynku?
IOW: Cóż, jeśli zaprojektowałeś duży miedziany dach, który wpada bezpośrednio do jeziora z wrażliwymi organizmami wodnymi, bez wcześniejszej reakcji z materią organiczną lub różnymi powierzchniami, powinieneś zasięgnąć porady. Wiele pomocy i porad można uzyskać od Europejskiego Instytutu Miedzi, w tym narzędzi oceny projektów.
CH: Dlaczego niektóre kraje nadal mają obawy dotyczące miedzi w ściekach?
IOW: Większość badań ekotoksykologicznych jest przeprowadzanych na łatwo rozpuszczalnych w wodzie solach w celu oceny niekorzystnego wpływu na organizmy wodne, w tym metale w ich postaci jonowej. Mają one niewiele wspólnego z rzeczywistą sytuacją budynku pokrytego miedzią, wystawionego na działanie warunków atmosferycznych, o czym mówiliśmy wcześniej. Rzeczywiste warunki systemu odwadniającego, surowa architektura krajobrazu i środowisko budowlane są również bardzo różne od warunków badań ekotoksykologicznych z solami miedzi, w których cała miedź występuje w postaci chemicznej, która może być przyswajalna biologicznie. Dlatego błędne normy i przepisy należy obecnie skorygować, biorąc pod uwagę rzeczywistą sytuację środowiskową, zwłaszcza biorąc pod uwagę wpływ na naturę miedzi.
Opublikowano w numerze „Copper Architectural Forum” nr 31 2011. i na www.copperconcept.org
Chris Hodson
