מה יודעים אדריכלים על היווצרות פלאק ופטינה על נחושת, מבנים והשפעתם על שפכי מי גשמים ועל הסביבה? האדריכל כריס הודסון, כתב אתר www.copperconcept.org, מבקש ממומחה מוביל לקבל תשובות ישירות.
במשך 15 שנה, פרופסור אינג'ר אודניוול וולינדר (IOW) עוסק במחקר שדה ומעבדה רב תחומי רחב היקף על קורוזיה והדחת מתכות מגגות נחושת וחזיתות שנערכו על ידי הפקולטה למשטח וקורוזיה, המכון הטכנולוגי המלכותי, שטוקהולם.
כריס הודסון (CH): מה קורה כאשר נחושת הופכת חומה ואז ירוקה במגע עם האטמוספירה?
Inegra Onewall Wallinder (IOW): כל המתכות היקרות מלבד הזהב והפלטינה מתחמצנות ומתאכלות בדרגות שונות בחוץ. אנו יכולים לראות זאת בצורה של חלודה על פלדה ומשקעים לבנים על פלדה מגולוונת. עם זאת, חמצון של מתכות או סגסוגות כגון טיטניום ונירוסטה אינו נראה לעין בלתי מזוינת. כאשר הוא נחשף לאוויר אטמוספרי, נחושת יוצרת תחמוצת נחושת (cuprite), שלוקח בהדרגה צבע חום-שחור כהה יותר. ואז גופרתי נחושת בסיסיים וכלורידים צובעים את פני השטח בירוק. נוסחת הפטינה תלויה בתנאי האטמוספירה, ובמיוחד ריכוז הגופרית הדו-חמצנית והנתרן כלורי מכריעים. בסביבה הימית, היווצרות כלורידים נחושתיים בסיסיים הופכת את המשטחים לצבע כחול יותר. למרות משטחים ירוקים / כחולים אלה, השכבה הפנימית נותרת בעיקר כופרת שחומה-חומה. בהיעדר זיהום באוויר והרחק מהחוף, הפלאק יכול לשמור על צבעו החום.
CH: כיצד הפלאק משפיע על קורוזיית משטח הנחושת?
IOW: הציפוי נצמד היטב למשטח ומשמש כמחסום יעיל, ומפחית משמעותית את הקורוזיה של שכבת הנחושת הבסיסית. אם הלוח נוצר במשך 100 שנה, אז המתכת למטה עדיין לא תחמצן. אך כלל זה אינו חל במקרה של מוצרים מאכלים בקלות כגון מלחי נחושת, אם בכלל.
CH: מדוע הרובד לא מתמוסס במהירות ונשטף את פני השטח כמו מלחים מסיסים במים?
IOW: ראשית, לתרכובות הנחושת הבסיסיות הנוצרות בתצהיר הנחושת הרכב כימי שונה מאוד ממלחי הנחושת המסיסים במים. שנית, תרכובות הבסיס הן חלק מהפלאק, המורכב בעיקר מכופרת. שלישית, קיומה של שכבת סרט דקה, בשילוב עם תקופות יבשות ורטובות חוזרות ונשנות המשפיעות על גורמי התנאים האטמוספריים, מאפשרת לנחושת מומסת חלקית המשתחררת מהרכב הפלאק להתיישב חלקית במהלך מחזורי הייבוש. תנאים אלה נבדלים באופן משמעותי מתנאי מעבדה של טבילה בתפזורת, כאשר אין תקופות ייבוש ונחושת מומסת היא בעלת יכולת שקיעה מחדש מוגבלת.
CH: אז האם מי הגשמים שוטפים חומר כלשהו מעל פני הנחושת?
IOW: חלק מהחומרים נשטפים מעל פני השטח של כל המתכות. אך רק באמצעות התגובה של מי גשמים עם משטחים יכולה להתמוסס כמות מסוימת של נחושת משוחררת.זה, בעיקרון, תלוי במאפייני הגשם (עוצמת, כמות מים, משך, חומציות) וכיווני הרוח הרווחים, יחד עם גורמים כמו הגיאומטריה של הבניין, כיוונו, שיפועו והצללתו. לפיכך, כמות החומרים המשתחררים למים היא חלק קטן מאוד מהפלאק, ורוב המוצרים המבודדים מסיסים בצורה גרועה במים.
CH: מה קורה לנחושת שנשטפה מהבניין?
IOW: אושר כי חומרים שונים בסביבת מבנה - כולל אדמה, בטון ואבן גיר - סופגים למעשה את הנחושת המשוחררת. אינטראקציה עם משטחים אלה מפחיתה משמעותית גם את ההצטברות הביולוגית מנחושת. לפיכך, הנחושת המשוחררת תילכד על ידי המשטח כבר במערכת הניקוז: היעילות של צינורות בטון וברזל יצוק אושרה. למעשה, מעל 98% מסך הנחושת המשתחררת בשפכים על משטחי בטון מוגבלת בטווח של 20 מטר מהאינטראקציה. יש מדינות שכבר אימצו טכנולוגיות ניקוז בר-קיימא, כולל בגדי דרך סופגים, נקזים או תעלות, בארות הפוכות או מיכלי שקיעת אדמות ניקוז - ולא נגר צינורות לנחלים ונהרות. כאן, מחקרים הראו אחוז גבוה של החזקת נחושת בשלבים הראשונים בעת השימוש בטכנולוגיות אלה. לסיכום, אנו יכולים לומר כי בתהליך של קשירת חומר אורגני, ספיגת חלקיקים ומשקעים, הנחושת המופרדת נשארת במצב המינרלי כחלק ממאגר הנחושת הטבעי בכדור הארץ, וממשיך במעגל הטבעי של שחרור / מינרליזציה.
CH: האם ישנם מצבים בהם אדריכלים צריכים לשים לב היטב לניקוז מבניין נחושת?
IOW: ובכן, אם תכננתם גג נחושת גדול שזורם ישירות לאגם עם אורגניזמים ימיים רגישים, ללא כל תגובה מוקדמת עם חומר אורגני או משטחים שונים, עליכם לפנות לייעוץ. ניתן לקבל עזרה ועצות רבות ממכון הנחושת האירופי, כולל כלי הערכת פרויקטים.
CH: מדוע במדינות מסוימות יש עדיין חששות לגבי נחושת בשפכים?
IOW: מרבית המחקרים האקוטוקסיקולוגיים נערכים על מלחים מסיסים במים כדי להעריך את ההשפעות השליליות על אורגניזמים במים, כולל מתכות בצורתם היונית. אין להם שום קשר למצב האמיתי של בניין לבוש נחושת החשוף למזג האוויר, כפי שדנו קודם. התנאים בפועל של מערכת הניקוז, ארכיטקטורת הנוף המחוספסת וסביבת הבניין שונים גם הם מאוד מתנאי הבדיקות האקוטוקולוגיות עם מלחי נחושת, כאשר כל הנחושת היא בצורה כימית הניתנת להטמעה ביולוגית. לכן, כעת יש לתקן נורמות וחקיקה שגויות תוך התחשבות במצב הסביבתי האמיתי, במיוחד בהתחשב בהשפעה על אופי הנחושת.
פורסם בגיליון "פורום אדריכלי נחושת" # 31 2011. ובאתר www.copperconcept.org
מאת כריס הודסון
