สถาปนิกรู้อะไรบ้างเกี่ยวกับการก่อตัวของคราบจุลินทรีย์และคราบบนทองแดงอาคารและผลกระทบต่อน้ำเสียจากน้ำฝนและสิ่งแวดล้อม สถาปนิก Chris Hodson ผู้สื่อข่าวของ www.copperconcept.org ขอคำตอบจากผู้เชี่ยวชาญโดยตรง
เป็นเวลา 15 ปีที่ศาสตราจารย์ Ingre Odnywall Wallinder (IOW) มีส่วนร่วมในการวิจัยทางสหวิทยาการขนาดใหญ่และการวิจัยในห้องปฏิบัติการเกี่ยวกับการกัดกร่อนและการชะล้างโลหะจากหลังคาทองแดงและอาคารที่ดำเนินการโดยคณะพื้นผิวและการกัดกร่อนราชสถาบันเทคโนโลยีสตอกโฮล์ม
Chris Hodson (CH): จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อทองแดงเปลี่ยนเป็นสีน้ำตาลแล้วเป็นสีเขียวเมื่อสัมผัสกับบรรยากาศ?
Inegra Onewall Wallinder (IOW): โลหะมีค่าทั้งหมดเช่นทองคำและทองคำขาวออกซิไดซ์และสึกกร่อนในระดับที่แตกต่างกันเมื่ออยู่กลางแจ้ง เราสามารถเห็นสิ่งนี้ในรูปของสนิมบนเหล็กและคราบสีขาวบนเหล็กชุบสังกะสี อย่างไรก็ตามการเกิดออกซิเดชันของโลหะหรือโลหะผสมเช่นไททาเนียมและสแตนเลสไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า เมื่อสัมผัสกับอากาศในชั้นบรรยากาศทองแดงจะก่อตัวเป็นทองแดงออกไซด์ (cuprite) ซึ่งจะค่อยๆมีสีน้ำตาลปนดำเข้มขึ้น จากนั้นซัลเฟตทองแดงและคลอไรด์พื้นฐานต่างๆจะทาสีพื้นผิวเป็นสีเขียว สูตร patina ขึ้นอยู่กับสภาพบรรยากาศโดยเฉพาะอย่างยิ่งความเข้มข้นของซัลเฟอร์ไดออกไซด์และโซเดียมคลอไรด์เป็นตัวกำหนด ในสภาพแวดล้อมทางทะเลการก่อตัวของคอปเปอร์คลอไรด์พื้นฐานทำให้พื้นผิวมีสีฟ้า แม้จะมีพื้นผิวสีเขียว / น้ำเงิน แต่ชั้นในก็ยังคงเป็นสีน้ำตาลดำเป็นส่วนใหญ่ ในกรณีที่ไม่มีการปนเปื้อนในอากาศและอยู่ห่างจากชายฝั่งคราบจุลินทรีย์สามารถคงสีน้ำตาลไว้ได้
CH: คราบจุลินทรีย์มีผลต่อการกัดกร่อนของผิวทองแดงอย่างไร?
IOW: สารเคลือบยึดเกาะแน่นกับพื้นผิวและทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันที่มีประสิทธิภาพซึ่งช่วยลดการกัดกร่อนของชั้นทองแดงที่อยู่ข้างใต้ลงได้อย่างมาก หากคราบจุลินทรีย์ก่อตัวขึ้นเป็นเวลากว่า 100 ปีโลหะด้านล่างจะยังไม่เกิดการออกซิไดซ์ แต่กฎนี้ใช้ไม่ได้กับผลิตภัณฑ์ที่กัดกร่อนได้ง่ายเช่นเกลือทองแดงถ้ามี
CH: ทำไมคราบจุลินทรีย์จึงไม่ละลายเร็วและล้างออกจากพื้นผิวได้เหมือนเกลือละลายน้ำ?
IOW: ประการแรกสารประกอบทองแดงพื้นฐานที่เกิดขึ้นในเงินฝากทองแดงมีองค์ประกอบทางเคมีที่แตกต่างกันมากจากเกลือทองแดงที่ละลายน้ำได้ ประการที่สองสารประกอบฐานเป็นส่วนหนึ่งของคราบจุลินทรีย์ซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยคัพไรท์ ประการที่สามการปรากฏตัวของชั้นฟิล์มบางรวมกับช่วงเวลาแห้งและเปียกซ้ำ ๆ ที่มีอิทธิพลต่อปัจจัยของสภาพบรรยากาศทำให้ทองแดงที่ละลายบางส่วนถูกปล่อยออกมาจากองค์ประกอบของคราบจุลินทรีย์เพื่อตกตะกอนบางส่วนในระหว่างรอบการอบแห้ง เงื่อนไขเหล่านี้แตกต่างอย่างมีนัยสำคัญจากสภาพห้องปฏิบัติการของการแช่จำนวนมากเมื่อไม่มีช่วงเวลาการอบแห้งและทองแดงที่ละลายน้ำมีความสามารถในการตกตะกอนซ้ำได้ จำกัด
CH: น้ำฝนจะชะล้างวัสดุใด ๆ ออกจากผิวทองแดงหรือไม่?
IOW: วัสดุบางส่วนถูกชะล้างออกจากพื้นผิวของโลหะทั้งหมด แต่ด้วยปฏิกิริยาของน้ำฝนกับพื้นผิวเท่านั้นที่สามารถละลายทองแดงที่ปล่อยออกมาได้จำนวนหนึ่งโดยหลักการนี้ขึ้นอยู่กับลักษณะของฝน (ความเข้มปริมาณน้ำระยะเวลาความเป็นกรด) และทิศทางลมที่พัดผ่านร่วมกับปัจจัยต่างๆเช่นรูปทรงเรขาคณิตของอาคารการวางแนวความลาดชันและการบังแดด ดังนั้นปริมาณของวัสดุที่ปล่อยลงในน้ำจึงเป็นคราบจุลินทรีย์ในสัดส่วนที่น้อยมากและผลิตภัณฑ์ที่แยกได้ส่วนใหญ่จะละลายในน้ำได้ไม่ดี
CH: เกิดอะไรขึ้นกับทองแดงที่ถูกล้างออกจากอาคาร?
IOW: ได้รับการยืนยันแล้วว่าวัสดุต่างๆในบริเวณใกล้เคียงอาคารรวมถึงดินคอนกรีตและหินปูน - ดูดซับทองแดงที่ปล่อยออกมาได้อย่างมีประสิทธิภาพ การมีปฏิสัมพันธ์กับพื้นผิวเหล่านี้ยังช่วยลดการสะสมทางชีวภาพของทองแดงได้อย่างมาก ดังนั้นทองแดงที่ปล่อยออกมาจะถูกกักไว้โดยพื้นผิวที่มีอยู่แล้วในระบบระบายน้ำ: ประสิทธิภาพของท่อคอนกรีตและเหล็กหล่อได้รับการยืนยันแล้ว ในความเป็นจริงกว่า 98% ของทองแดงทั้งหมดที่ปล่อยออกมาในน้ำเสียบนพื้นผิวคอนกรีตจะถูกผูกไว้ภายใน 20 เมตรของการโต้ตอบ บางประเทศได้นำเทคโนโลยีการระบายน้ำที่ยั่งยืนมาใช้แล้วซึ่งรวมถึงเสื้อผ้าบนถนนที่ดูดซับท่อระบายน้ำหรือคูน้ำหลุมกลับหัวหรือถังตกตะกอนและพื้นที่ระบายน้ำแทนที่จะเป็นท่อที่ไหลบ่าลงสู่ลำธารและแม่น้ำ ที่นี่การศึกษาแสดงให้เห็นเปอร์เซ็นต์การกักเก็บทองแดงในระยะแรกสูงเมื่อใช้เทคโนโลยีเหล่านี้ สรุปแล้วเราสามารถพูดได้ว่าในกระบวนการจับอินทรียวัตถุดูดซับอนุภาคและตะกอนทองแดงที่แยกออกมาจะยังคงอยู่ในสถานะแร่ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของแอ่งทองแดงตามธรรมชาติในโลกซึ่งยังคงเป็นวัฏจักรการปลดปล่อย / การใส่แร่ตามธรรมชาติ
CH: มีสถานการณ์ที่สถาปนิกต้องให้ความสำคัญกับการระบายน้ำออกจากอาคารทองแดงหรือไม่?
IOW: ถ้าคุณออกแบบหลังคาทองแดงขนาดใหญ่ที่ไหลลงสู่ทะเลสาบโดยตรงที่มีสิ่งมีชีวิตในน้ำที่อ่อนไหวโดยไม่เกิดปฏิกิริยาใด ๆ กับสารอินทรีย์หรือพื้นผิวต่างๆคุณควรขอคำแนะนำ ความช่วยเหลือและคำแนะนำมากมายสามารถขอรับได้จาก European Copper Institute รวมถึงเครื่องมือในการประเมินโครงการ
CH: เหตุใดบางประเทศจึงยังคงมีความกังวลเกี่ยวกับทองแดงในน้ำเสีย?
IOW: การศึกษาทางนิเวศวิทยาส่วนใหญ่ดำเนินการเกี่ยวกับเกลือที่ละลายน้ำได้ง่ายเพื่อประเมินผลกระทบที่ไม่พึงประสงค์ต่อสิ่งมีชีวิตในน้ำรวมทั้งโลหะในรูปไอออนิก พวกเขามีส่วนเกี่ยวข้องเพียงเล็กน้อยกับสถานการณ์จริงของอาคารหุ้มทองแดงที่สัมผัสกับสภาพอากาศดังที่เราได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ สภาพที่แท้จริงของระบบระบายน้ำสถาปัตยกรรมภูมิทัศน์ที่ขรุขระและสภาพแวดล้อมของอาคารยังแตกต่างจากเงื่อนไขของการทดสอบความเป็นพิษต่อระบบนิเวศด้วยเกลือทองแดงซึ่งทองแดงทั้งหมดอยู่ในรูปแบบทางเคมีที่สามารถดูดซึมทางชีวภาพได้ ดังนั้นบรรทัดฐานและกฎหมายที่ผิดพลาดจะต้องได้รับการแก้ไขโดยคำนึงถึงสถานการณ์ด้านสิ่งแวดล้อมที่แท้จริงโดยเฉพาะอย่างยิ่งการคำนึงถึงผลกระทบต่อธรรมชาติของทองแดง
ตีพิมพ์ใน "Copper Architectural Forum" # 31 2011 ฉบับที่ และที่ www.copperconcept.org
โดย Chris Hodson