Τι γνωρίζουν οι αρχιτέκτονες για το σχηματισμό πλάκας και πατίνας στο χαλκό, τα κτίρια και τις επιπτώσεις τους στα λύματα των βρόχινων υδάτων και στο περιβάλλον; Ο αρχιτέκτονας Chris Hodson, ανταποκριτής του www.copperconcept.org, ζητά από έναν επικεφαλής εμπειρογνώμονα για άμεσες απαντήσεις.
Για 15 χρόνια, ο καθηγητής Ingre Odnywall Wallinder (IOW) συμμετέχει σε διεπιστημονική έρευνα και εργαστηριακή έρευνα μεγάλης κλίμακας σχετικά με τη διάβρωση και την έκπλυση μετάλλων από στέγες χαλκού και προσόψεις που διεξήχθη από τη Σχολή Επιφανειών και Διάβρωσης, Βασιλικό Ινστιτούτο Τεχνολογίας, Στοκχόλμη.
Chris Hodson (CH): Τι συμβαίνει όταν ο χαλκός γίνεται καφέ και έπειτα πράσινος σε επαφή με την ατμόσφαιρα;
Inegra Onewall Wallinder (IOW): Όλα εκτός από τα πιο πολύτιμα μέταλλα όπως ο χρυσός και η πλατίνα οξειδώνονται και διαβρώνουν σε διάφορους βαθμούς όταν βρίσκεστε σε εξωτερικούς χώρους. Το βλέπουμε με τη μορφή σκουριάς από χάλυβα και λευκών εναποθέσεων σε γαλβανισμένο χάλυβα. Ωστόσο, η οξείδωση μετάλλων ή κραμάτων όπως το τιτάνιο και ο ανοξείδωτος χάλυβας δεν είναι ορατή με γυμνό μάτι. Όταν εκτίθεται στον ατμοσφαιρικό αέρα, ο χαλκός σχηματίζει οξείδιο του χαλκού (cuprite), το οποίο σταδιακά αποκτά ένα πιο σκούρο καφέ-μαύρο χρώμα. Στη συνέχεια, διάφορα βασικά θειικά και χλωριούχα χαλκό χρωματίζουν την επιφάνεια πράσινη. Ο τύπος πατίνας εξαρτάται από τις ατμοσφαιρικές συνθήκες, ιδιαίτερα η συγκέντρωση διοξειδίου του θείου και χλωριούχου νατρίου είναι καθοριστική. Στο θαλάσσιο περιβάλλον, ο σχηματισμός βασικών χλωριδίων χαλκού καθιστά τις επιφάνειες πιο μπλε χρώμα. Παρά αυτές τις πράσινες / μπλε επιφάνειες, το εσωτερικό στρώμα παραμένει κατά κύριο λόγο μαύρο-καφέ χαλκού. Εάν δεν υπάρχει μόλυνση στον αέρα και μακριά από την ακτή, η πλάκα μπορεί να διατηρήσει το καφέ χρώμα της.
CH: Πώς επηρεάζει η πλάκα τη διάβρωση της επιφάνειας του χαλκού;
IOW: Η επικάλυψη προσκολλάται σφιχτά στην επιφάνεια και δρα ως αποτελεσματικό φράγμα, μειώνοντας σημαντικά τη διάβρωση του υποκείμενου στρώματος χαλκού. Εάν η πλάκα έχει διαμορφωθεί πάνω από 100 χρόνια, τότε το παρακάτω μέταλλο δεν θα οξειδωθεί. Αλλά αυτός ο κανόνας δεν ισχύει στην περίπτωση προϊόντων που διαβρώνουν εύκολα, όπως άλατα χαλκού, εάν υπάρχουν.
CH: Γιατί δεν διαλύεται γρήγορα η πλάκα και ξεπλένεται η επιφάνεια σαν υδατοδιαλυτά άλατα;
IOW: Πρώτον, οι βασικές ενώσεις χαλκού που σχηματίζονται στην εναπόθεση χαλκού έχουν πολύ διαφορετική χημική σύνθεση από τα υδατοδιαλυτά άλατα χαλκού. Δεύτερον, οι βασικές ενώσεις αποτελούν μέρος της πλάκας, αποτελούμενη κυρίως από χαλκού. Τρίτον, η παρουσία ενός στρώματος λεπτού υμενίου, σε συνδυασμό με επαναλαμβανόμενες ξηρές και υγρές περιόδους που επηρεάζουν τους παράγοντες των ατμοσφαιρικών συνθηκών, επιτρέπει μερικώς διαλυμένο χαλκό που απελευθερώνεται από τη σύνθεση της πλάκας να καθιζάνει μερικώς κατά τη διάρκεια των κύκλων ξήρανσης. Αυτές οι συνθήκες διαφέρουν σημαντικά από τις εργαστηριακές συνθήκες μαζικής εμβύθισης, όταν δεν υπάρχουν περίοδοι ξήρανσης και ο διαλυμένος χαλκός έχει περιορισμένη ικανότητα επανένταξης.
CH: Έτσι, το νερό της βροχής πλένει οποιοδήποτε υλικό από την επιφάνεια του χαλκού;
IOW: Μερικά από τα υλικά ξεπλένονται από την επιφάνεια όλων των μετάλλων. Αλλά μόνο μέσω της αντίδρασης του βρόχινου νερού με επιφάνειες μπορεί να διαλυθεί μια ορισμένη ποσότητα απελευθερωμένου χαλκού. Αυτό, καταρχήν, εξαρτάται από τα χαρακτηριστικά της βροχής (ένταση, ποσότητα νερού, διάρκεια, οξύτητα) και τις επικρατούσες κατευθύνσεις ανέμου, μαζί με παράγοντες όπως η γεωμετρία του κτιρίου, ο προσανατολισμός, η κλίση και η σκίαση. Έτσι, η ποσότητα υλικών που απελευθερώνονται στο νερό είναι ένα πολύ μικρό ποσοστό πλάκας, και τα περισσότερα από τα απομονωμένα προϊόντα είναι ελάχιστα διαλυτά στο νερό.
CH: Τι συμβαίνει με τον χαλκό που ξεπλένεται από το κτίριο;
IOW: Έχει επιβεβαιωθεί ότι διάφορα υλικά κοντά σε ένα κτίριο - συμπεριλαμβανομένου του εδάφους, του σκυροδέματος και του ασβεστόλιθου - απορροφούν αποτελεσματικά τον απελευθερωμένο χαλκό. Η αλληλεπίδραση με αυτές τις επιφάνειες μειώνει επίσης σημαντικά τη βιοσυσσώρευση χαλκού. Έτσι, ο απελευθερωμένος χαλκός θα παγιδευτεί από την επιφάνεια που ήδη υπάρχει στο σύστημα αποχέτευσης: έχει επιβεβαιωθεί η αποτελεσματικότητα των σωλήνων από σκυρόδεμα και χυτοσίδηρο. Στην πραγματικότητα, πάνω από το 98% του συνολικού χαλκού που απελευθερώνεται σε λύματα σε επιφάνειες από σκυρόδεμα δεσμεύεται εντός 20 μέτρων από την αλληλεπίδραση. Ορισμένες χώρες έχουν ήδη υιοθετήσει βιώσιμες τεχνολογίες αποχέτευσης, όπως απορροφητικά ρούχα δρόμου, αποχετεύσεις ή τάφρους, ανεστραμμένα πηγάδια ή δεξαμενές καθίζησης και αποστραγγιστικές εκτάσεις - αντί για απορροή σωλήνων σε ρέματα και ποτάμια. Εδώ, μελέτες έχουν δείξει υψηλό ποσοστό κατακράτησης χαλκού στα αρχικά στάδια κατά τη χρήση αυτών των τεχνολογιών. Συνοψίζοντας, μπορούμε να πούμε ότι κατά τη διαδικασία δέσμευσης οργανικής ύλης, απορρόφησης σωματιδίων και ιζημάτων, ο διαχωρισμένος χαλκός παραμένει στην ορυκτή κατάσταση ως μέρος της φυσικής δεξαμενής χαλκού στη γη, συνεχίζοντας τον φυσικό κύκλο απελευθέρωσης / ανοργανοποίησης.
CH: Υπάρχουν καταστάσεις όπου οι αρχιτέκτονες πρέπει να δώσουν ιδιαίτερη προσοχή στην αποστράγγιση από χαλκό κτίριο;
IOW: Λοιπόν, εάν έχετε σχεδιάσει μια μεγάλη οροφή χαλκού που ρέει απευθείας σε μια λίμνη με ευαίσθητους υδρόβιους οργανισμούς, χωρίς προηγούμενη αντίδραση με οργανική ύλη ή διάφορες επιφάνειες, θα πρέπει να ζητήσετε συμβουλές. Πολλή βοήθεια και συμβουλές μπορούν να ληφθούν από το Ευρωπαϊκό Ινστιτούτο Χαλκού, συμπεριλαμβανομένων εργαλείων αξιολόγησης έργων.
CH: Γιατί ορισμένες χώρες εξακολουθούν να ανησυχούν για τον χαλκό στα λύματα;
IOW: Οι περισσότερες οικοτοξικολογικές μελέτες διεξάγονται σε εύκολα υδατοδιαλυτά άλατα για να εκτιμηθούν οι δυσμενείς επιπτώσεις στους υδρόβιους οργανισμούς, συμπεριλαμβανομένων των μετάλλων στην ιοντική τους μορφή. Δεν έχουν καμία σχέση με την πραγματική κατάσταση ενός χαλκού επενδεδυμένου κτηρίου εκτεθειμένου στον καιρό, όπως συζητήσαμε προηγουμένως. Οι πραγματικές συνθήκες του συστήματος αποχέτευσης, η τραχιά αρχιτεκτονική του τοπίου και το περιβάλλον του κτιρίου είναι επίσης πολύ διαφορετικές από τις συνθήκες των οικοτοξικολογικών δοκιμών με άλατα χαλκού, όπου όλος ο χαλκός είναι σε χημική μορφή που μπορεί να εξομοιωθεί βιολογικά. Επομένως, οι εσφαλμένοι κανόνες και η νομοθεσία πρέπει τώρα να διορθωθούν λαμβάνοντας υπόψη την πραγματική περιβαλλοντική κατάσταση, ιδίως λαμβάνοντας υπόψη τις επιπτώσεις στη φύση του χαλκού.
Δημοσιεύθηκε στο τεύχος "Copper Architectural Forum" # 31 2011. και στο www.copperconcept.org
Από τον Chris Hodson
