Cosa sanno gli architetti della formazione di placca e patina su rame, edifici e del loro impatto sulle acque reflue e sull'ambiente? L'architetto Chris Hodson, corrispondente di www.copperconcept.org, chiede risposte dirette a un esperto capo.
Per 15 anni, il professor Ingre Odnywall Wallinder (IOW) è stato coinvolto nel campo interdisciplinare su larga scala e nella ricerca di laboratorio sulla corrosione e il dilavamento del metallo da tetti e facciate in rame condotto dalla Facoltà di superficie e corrosione, Royal Institute of Technology, Stoccolma.
Chris Hodson (CH): Cosa succede quando il rame diventa marrone e poi verde a contatto con l'atmosfera?
Inegra Onewall Wallinder (IOW): tutti i metalli tranne i più preziosi come l'oro e il platino si ossidano e si corrodono a vari livelli quando sono all'aperto. Possiamo vederlo sotto forma di ruggine sull'acciaio e depositi bianchi sull'acciaio zincato. Tuttavia, l'ossidazione di metalli o leghe come il titanio e l'acciaio inossidabile non è visibile a occhio nudo. Quando esposto all'aria atmosferica, il rame forma ossido di rame (cuprite), che assume gradualmente un colore bruno-nero più scuro. Quindi vari solfati di rame di base e cloruri dipingono la superficie di verde. La formula della patina dipende dalle condizioni atmosferiche, in particolare sono determinanti la concentrazione di anidride solforosa e cloruro di sodio. Nell'ambiente marino, la formazione di cloruri di rame basici conferisce alle superfici un colore più blu. Nonostante queste superfici verde / blu, lo strato interno rimane prevalentemente cuprite marrone-nero. In assenza di contaminazione nell'aria e lontano dalla costa, la placca può mantenere il suo colore marrone.
CH: In che modo la placca influisce sulla corrosione della superficie del rame?
IOW: Il rivestimento aderisce saldamente alla superficie e funge da barriera efficace, riducendo notevolmente la corrosione dello strato di rame sottostante. Se la placca si è formata in 100 anni, il metallo sottostante non si ossiderà ancora. Ma questa regola non si applica nel caso di prodotti facilmente corrosivi come i sali di rame, se presenti.
CH: Perché la placca non si dissolve rapidamente e risciacqua la superficie come i sali idrosolubili?
IOW: In primo luogo, i composti di rame di base formati nel deposito di rame hanno una composizione chimica molto diversa dai sali di rame idrosolubili. In secondo luogo, i composti di base fanno parte della placca, costituita principalmente da cuprite. In terzo luogo, la presenza di uno strato di film sottile, unita a ripetuti periodi di secco e umido che influenzano i fattori delle condizioni atmosferiche, consente al rame parzialmente disciolto liberato dalla composizione della placca di depositarsi parzialmente durante i cicli di essiccazione. Queste condizioni differiscono in modo significativo dalle condizioni di laboratorio di immersione in massa, quando non ci sono periodi di essiccazione e il rame disciolto ha una capacità di risistemazione limitata.
CH: Quindi l'acqua piovana lava via qualsiasi materiale dalla superficie in rame?
IOW: alcuni materiali vengono lavati via dalla superficie di tutti i metalli. Ma solo attraverso la reazione dell'acqua piovana con le superfici può dissolversi una certa quantità di rame rilasciato. Questo, in linea di principio, dipende dalle caratteristiche della pioggia (intensità, quantità d'acqua, durata, acidità) e dalle direzioni prevalenti del vento, insieme a fattori come la geometria dell'edificio, il suo orientamento, pendenza e ombreggiamento. Pertanto, la quantità di materiali rilasciati nell'acqua è una percentuale molto piccola di placca e la maggior parte dei prodotti isolati è scarsamente solubile in acqua.
CH: Cosa succede al rame spazzato via dall'edificio?
IOW: È stato confermato che vari materiali nelle vicinanze di un edificio - inclusi terra, cemento e pietra calcarea - assorbono efficacemente il rame rilasciato. L'interazione con queste superfici riduce anche significativamente il bioaccumulo di rame. Il rame rilasciato verrà così intrappolato dalla superficie già presente nel sistema di drenaggio: è stata confermata l'efficacia dei tubi in calcestruzzo e ghisa. Infatti, oltre il 98% del rame totale rilasciato nelle acque reflue sulle superfici in calcestruzzo è legato entro 20 m di interazione. Alcuni paesi hanno già adottato tecnologie di drenaggio sostenibili, tra cui indumenti stradali assorbenti, scarichi o fossati, pozzi invertiti o vasche di sedimentazione e terreni di drenaggio, piuttosto che il deflusso di tubi in torrenti e fiumi. Qui, gli studi hanno dimostrato un'alta percentuale di ritenzione del rame nelle prime fasi dell'utilizzo di queste tecnologie. Riassumendo, possiamo dire che nel processo di legame della materia organica, assorbimento di particelle e sedimenti, il rame separato rimane allo stato minerale come parte del pool naturale di rame nella terra, continuando il ciclo naturale di rilascio / mineralizzazione.
CH: Ci sono situazioni in cui gli architetti devono prestare molta attenzione al drenaggio da un edificio in rame?
IOW: Bene, se hai progettato un grande tetto in rame che scorre direttamente in un lago con organismi acquatici sensibili, senza alcuna reazione preventiva con la materia organica o varie superfici, dovresti chiedere consiglio. È possibile ottenere molto aiuto e consulenza dall'Istituto europeo del rame, compresi gli strumenti di valutazione del progetto.
CH: Perché alcuni paesi nutrono ancora preoccupazioni per il rame nelle acque reflue?
IOW: la maggior parte degli studi ecotossicologici sono condotti su sali facilmente idrosolubili per valutare gli effetti negativi sugli organismi acquatici, compresi i metalli nella loro forma ionica. Hanno poco a che fare con la situazione reale di un edificio rivestito di rame esposto alle intemperie, come abbiamo discusso in precedenza. Le condizioni effettive del sistema di drenaggio, l'aspra architettura del paesaggio e l'ambiente dell'edificio sono anche molto diverse dalle condizioni dei test ecotossicologici con sali di rame, dove tutto il rame è in una forma chimica che può essere biologicamente assimilabile. Pertanto, norme e normative errate devono ora essere corrette tenendo conto della reale situazione ambientale, soprattutto tenendo conto dell'impatto sulla natura del rame.
Pubblicato nel numero 31 2011 del "Copper Architectural Forum". e su www.copperconcept.org
Di Chris Hodson
