Hvad ved arkitekter om dannelse af plak og patina på kobber, bygninger og deres indvirkning på spildevand fra regnvand og miljøet? Arkitekt Chris Hodson, korrespondent for www.copperconcept.org, beder en ledende ekspert om direkte svar.
I 15 år har professor Ingre Odnywall Wallinder (IOW) været involveret i store tværfaglige felt- og laboratorieforskninger vedrørende korrosion og metaludvaskning fra kobbertage og facader udført af Fakultetet for overflade og korrosion, Royal Institute of Technology, Stockholm.
Chris Hodson (CH): Hvad sker der, når kobber bliver brunt og derefter grønt ved kontakt med atmosfæren?
Inegra Onewall Wallinder (IOW): Alle undtagen de mest ædle metaller såsom guld og platin oxideres og korroderer i varierende grad, når de er udendørs. Vi kan se dette i form af rust på stål og hvide aflejringer på galvaniseret stål. Imidlertid er oxidation af metaller eller legeringer som titanium og rustfrit stål ikke synligt med det blotte øje. Ved udsættelse for atmosfærisk luft danner kobber kobberoxid (kobber), som gradvist får en mørkere brun-sort farve. Derefter maler forskellige basiske kobbersulfater og klorider overfladen grøn. Patina-formlen afhænger af atmosfæriske forhold, især koncentrationen af svovldioxid og natriumchlorid er afgørende. I det marine miljø gør dannelsen af basiske kobberchlorider overflader en lysere farve. På trods af disse grøn / blå overflader forbliver det indre lag overvejende sortbrun kobber. I mangel af forurening i luften og væk fra kysten kan plak bevare sin brune farve.
CH: Hvordan påvirker plak kobberoverfladekorrosion?
IOW: Belægningen klæber tæt til overfladen og fungerer som en effektiv barriere, hvilket reducerer korrosionen af det underliggende kobberlag markant. Hvis plaquen er dannet i over 100 år, oxideres metallet nedenfor stadig ikke. Men denne regel gælder ikke i tilfælde af let ætsende produkter, såsom kobbersalte, hvis nogen.
CH: Hvorfor opløses ikke pladen hurtigt og vasker overfladen af som vandopløselige salte?
IOW: For det første har de base kobberforbindelser, der dannes i kobberaflejringen, en meget anden kemisk sammensætning end de vandopløselige kobbersalte. For det andet er baseforbindelserne en del af plaketten, hovedsageligt bestående af kobber. For det tredje tillader tilstedeværelsen af et tyndt filmlag kombineret med gentagne tørre og våde perioder, der påvirker faktorerne i atmosfæriske forhold, at delvist opløst kobber, der frigøres fra sammensætningen af plak, delvist bundfældes under tørringscyklusser. Disse forhold adskiller sig væsentligt fra laboratoriebetingelser for nedsænkning i bulk, når der ikke er nogen tørringsperioder, og opløst kobber har begrænset genaflejringskapacitet.
CH: Så vasker regnvandet noget materiale af kobberoverfladen?
IOW: Nogle af materialerne vaskes af overfladen af alle metaller. Men kun gennem reaktion af regnvand med overflader kan en vis mængde frigivet kobber opløses. Dette afhænger i princippet af regnens egenskaber (intensitet, vandmængde, varighed, surhedsgrad) og de fremherskende vindretninger sammen med faktorer som bygningens geometri, dens orientering, hældning og skygge. Således er mængden af materialer, der frigives i vandet, en meget lille andel af plak, og de fleste af de isolerede produkter er dårligt opløselige i vand.
CH: Hvad sker der med kobberet, der skylles væk fra bygningen?
IOW: Det er blevet bekræftet, at forskellige materialer i nærheden af en bygning - inklusive jord, beton og kalksten - effektivt absorberer det frigivne kobber. Interaktion med disse overflader reducerer også kobberbioakkumulering betydeligt. Således vil det frigivne kobber blive fanget af overfladen, der allerede er i dræningssystemet: effektiviteten af beton- og støbejernsrør er blevet bekræftet. Faktisk er over 98% af det samlede kobber, der frigives i spildevand på betonoverflader, bundet inden for 20 m fra interaktion. Nogle lande har allerede vedtaget bæredygtige dræningsteknologier, herunder absorberende vejtøj, afløb eller grøfter, omvendte brønde eller sedimentationstanke og dræningsområder - snarere end rørafstrømning i vandløb og floder. Her har undersøgelser vist en høj procentdel af kobberretention i de tidlige stadier, når de bruger disse teknologier. Sammenfattende kan vi sige, at det adskilte kobber i processen med at binde organisk materiale, absorbere partikler og sediment forbliver i mineralsk tilstand som en del af den naturlige pool af kobber i jorden og fortsætter den naturlige cyklus med frigivelse / mineralisering.
CH: Er der situationer, hvor arkitekter skal være opmærksomme på dræning fra en kobberbygning?
IOW: Hvis du har designet et stort kobbertag, der flyder direkte ind i en sø med følsomme vandorganismer uden nogen forudgående reaktion med organisk materiale eller forskellige overflader, skal du søge råd. Meget hjælp og rådgivning kan fås fra Det Europæiske Kobberinstitut, herunder værktøjer til projektevaluering.
CH: Hvorfor er nogle lande stadig bekymrede over kobber i spildevand?
IOW: De fleste økotoksikologiske undersøgelser udføres på let vandopløselige salte for at vurdere skadelige virkninger på vandorganismer, herunder metaller i deres ionform. De har ikke meget at gøre med den faktiske situation for en kobberbeklædt bygning udsat for vejret, som vi diskuterede tidligere. De faktiske forhold i dræningssystemet, den robuste landskabsarkitektur og bygningsmiljøet er også meget forskellige fra forholdene i de økotoksikologiske tests med kobbersalte, hvor alt kobber er i en kemisk form, der kan biologisk assimileres. Derfor skal fejlagtige normer og lovgivning nu korrigeres under hensyntagen til den reelle miljøsituation, især under hensyntagen til virkningen på kobberets natur.
Udgivet i "Copper Architectural Forum" nr. 31 2011-nummer. og på www.copperconcept.org
Af Chris Hodson
