Ce știu arhitecții despre formarea plăcii și a patinei asupra cuprului, clădirilor și impactul acestora asupra apelor reziduale ale apelor pluviale și asupra mediului? Arhitectul Chris Hodson, corespondent pentru www.copperconcept.org, cere unui expert principal răspunsuri directe.
De 15 ani, profesorul Ingre Odnywall Wallinder (IOW) a fost implicat în cercetări interdisciplinare pe scară largă pe teren și în laborator privind coroziunea și spălarea metalelor de pe acoperișurile și fațadele din cupru, efectuate de Facultatea de Suprafață și Coroziune, Institutul Regal de Tehnologie din Stockholm.
Chris Hodson (CH): Ce se întâmplă când cuprul devine maro și apoi verde la contactul cu atmosfera?
Inegra Onewall Wallinder (IOW): Toate metalele, cu excepția celor mai prețioase, cum ar fi aurul și platina se oxidează și se corodează în grade diferite în aer liber. Putem vedea acest lucru sub formă de rugină pe oțel și depozite albe pe oțel zincat. Cu toate acestea, oxidarea metalelor sau aliajelor precum titanul și oțelul inoxidabil nu este vizibilă cu ochiul liber. Când este expus la aerul atmosferic, cuprul formează oxid de cupru (cuprit), care ia treptat o culoare mai închisă la maro-negru. Apoi, diferiți sulfați și cloruri de cupru de bază vopsesc suprafața verde. Formula patinei depinde de condițiile atmosferice, în special concentrația de dioxid de sulf și clorură de sodiu sunt decisive. În mediul marin, formarea clorurilor de cupru de bază conferă suprafețelor o culoare mai albastră. În ciuda acestor suprafețe verzi / albastre, stratul interior rămâne predominant cuprit negru-maro. În absența contaminării în aer și departe de coastă, placa își poate păstra culoarea maro.
CH: Cum afectează placa coroziunea suprafeței cuprului?
IOW: Acoperirea aderă strâns la suprafață și acționează ca o barieră eficientă, reducând semnificativ coroziunea stratului de cupru subiacent. Dacă placa s-a format peste 100 de ani, atunci metalul de mai jos nu se va oxida încă. Dar această regulă nu se aplică în cazul produselor ușor corozive, cum ar fi sărurile de cupru, dacă există.
CH: De ce placa nu se dizolvă rapid și nu se spală pe suprafață ca săruri solubile în apă?
IOW: În primul rând, compușii de cupru de bază formați în depozitul de cupru au o compoziție chimică foarte diferită de sărurile de cupru solubile în apă. În al doilea rând, compușii de bază fac parte din placă, constând în principal din cuprit. În al treilea rând, prezența unui strat subțire de film, combinat cu perioade repetate de uscare și umezeală care influențează factorii condițiilor atmosferice, permite cuprului dizolvat parțial eliberat din compoziția plăcii să se depună parțial în timpul ciclurilor de uscare. Aceste condiții diferă semnificativ de condițiile de laborator de imersiune în vrac, atunci când nu există perioade de uscare și cuprul dizolvat are o capacitate limitată de restabilire.
CH: Deci apa de ploaie spală vreun material de pe suprafața cuprului?
IOW: Unele dintre materiale sunt spălate de pe suprafața tuturor metalelor. Dar numai prin reacția apei de ploaie cu suprafețele se poate dizolva o anumită cantitate de cupru eliberat. Aceasta, în principiu, depinde de caracteristicile ploii (intensitate, cantitate de apă, durată, aciditate) și direcțiile predominante ale vântului, împreună cu factori precum geometria clădirii, orientarea, panta și umbrirea acesteia. Astfel, cantitatea de materiale eliberate în apă este o proporție foarte mică de placă, iar majoritatea produselor izolate sunt slab solubile în apă.
CH: Ce se întâmplă cu cuprul spălat din clădire?
IOW: S-a confirmat că diverse materiale din vecinătatea unei clădiri - inclusiv sol, beton și calcar - absorb efectiv cuprul eliberat. Interacțiunea cu aceste suprafețe reduce, de asemenea, semnificativ bioacumularea cuprului. Astfel, cuprul eliberat va fi prins de suprafață deja în sistemul de drenaj: a fost confirmată eficiența țevilor din beton și fontă. De fapt, peste 98% din cuprul total eliberat în apele uzate pe suprafețele de beton este legat la 20m de interacțiune. Unele țări au adoptat deja tehnologii durabile de drenaj, inclusiv haine absorbante de drum, canalizări sau șanțuri, fântâni inversate sau rezervoare de sedimentare și terenuri de drenaj - mai degrabă decât scurgeri de țevi în râuri și râuri. Aici, studiile au arătat un procent ridicat de reținere a cuprului în etapele incipiente atunci când se utilizează aceste tehnologii. Rezumând, putem spune că în procesul de legare a materiei organice, absorbirea particulelor și sedimentelor, cuprul separat rămâne în stare minerală ca parte a bazinului natural de cupru din pământ, continuând ciclul natural de eliberare / mineralizare.
CH: Există situații în care arhitecții trebuie să acorde o atenție deosebită drenajului dintr-o clădire din cupru?
IOW: Ei bine, dacă ați proiectat un acoperiș mare de cupru care curge direct într-un lac cu organisme acvatice sensibile, fără nicio reacție prealabilă cu materie organică sau diferite suprafețe, ar trebui să cereți sfatul. Se poate obține mult ajutor și sfaturi de la Institutul European al Cuprului, inclusiv instrumentele de evaluare a proiectelor.
CH: De ce unele țări au încă îngrijorări cu privire la cuprul din apele uzate?
IOW: Majoritatea studiilor ecotoxicologice sunt efectuate pe săruri ușor solubile în apă pentru a evalua efectele adverse asupra organismelor acvatice, inclusiv a metalelor în forma lor ionică. Au puțin de-a face cu situația reală a unei clădiri îmbrăcate în cupru expuse la intemperii, așa cum am discutat mai devreme. Condițiile reale ale sistemului de drenaj, arhitectura peisagistică accidentată și mediul clădirii sunt, de asemenea, foarte diferite de condițiile testelor ecotoxicologice cu săruri de cupru, unde tot cuprul este într-o formă chimică care poate fi asimilată biologic. Prin urmare, normele și legislația eronate trebuie acum corectate ținând seama de situația reală de mediu, în special luând în considerare impactul asupra naturii cuprului.
Publicat în „Copper Architectural Forum” numărul 31 2011. și pe www.copperconcept.org
De Chris Hodson
