Apa yang diketahui arsitek tentang pembentukan plak dan patina pada tembaga, bangunan, dan dampaknya terhadap air limbah hujan dan lingkungan? Arsitek Chris Hodson, koresponden untuk www.copperconcept.org, meminta jawaban langsung dari pakar utama.
Selama 15 tahun, Profesor Ingre Odnywall Wallinder (IOW) telah terlibat dalam bidang interdisipliner skala besar dan penelitian laboratorium tentang korosi dan pencucian logam dari atap dan fasad tembaga yang dilakukan oleh Fakultas Permukaan dan Korosi, Royal Institute of Technology, Stockholm.
Chris Hodson (CH): Apa yang terjadi ketika tembaga berubah warna menjadi coklat dan kemudian menjadi hijau saat bersentuhan dengan atmosfer?
Inegra Onewall Wallinder (IOW): Semua kecuali logam yang paling berharga seperti emas dan platinum teroksidasi dan menimbulkan korosi pada tingkat yang berbeda-beda saat berada di luar ruangan. Hal ini dapat kita lihat dalam bentuk karat pada baja dan endapan putih pada baja galvanis. Namun, oksidasi logam atau paduan seperti titanium dan baja tahan karat tidak terlihat dengan mata telanjang. Saat terkena udara atmosfer, tembaga membentuk tembaga oksida (cuprite), yang secara bertahap berubah menjadi warna hitam kecoklatan yang lebih gelap. Kemudian berbagai tembaga sulfat dan klorida dasar mengecat permukaan dengan warna hijau. Rumus patina bergantung pada kondisi atmosfer, khususnya konsentrasi sulfur dioksida dan natrium klorida yang menentukan. Di lingkungan laut, pembentukan klorida tembaga dasar membuat permukaan menjadi lebih biru. Terlepas dari permukaan hijau / biru ini, lapisan dalam tetap didominasi warna hitam-coklat cuprite. Dengan tidak adanya kontaminasi di udara dan jauh dari pantai, plak dapat mempertahankan warna coklatnya.
CH: Bagaimana pengaruh plak terhadap korosi permukaan tembaga?
IOW: Lapisan melekat erat pada permukaan dan bertindak sebagai penghalang yang efektif, secara signifikan mengurangi korosi pada lapisan tembaga yang mendasarinya. Jika plak sudah terbentuk lebih dari 100 tahun, maka logam di bawahnya tetap tidak akan teroksidasi. Tetapi aturan ini tidak berlaku untuk produk yang mudah korosif seperti garam tembaga, jika ada.
CH: Mengapa plak tidak cepat larut dan membersihkan permukaan seperti garam yang larut dalam air?
IOW: Pertama, senyawa tembaga dasar yang terbentuk dalam deposit tembaga memiliki komposisi kimia yang sangat berbeda dari garam tembaga yang larut dalam air. Kedua, senyawa basa merupakan bagian dari plak, terutama terdiri dari cuprite. Ketiga, adanya lapisan film tipis, dikombinasikan dengan periode kering dan basah berulang yang mempengaruhi faktor kondisi atmosfer, memungkinkan tembaga terlarut sebagian yang dilepaskan dari komposisi plak untuk mengendap sebagian selama siklus pengeringan. Kondisi ini berbeda secara signifikan dari kondisi laboratorium perendaman massal, ketika tidak ada periode pengeringan dan tembaga terlarut memiliki kapasitas pengendapan ulang yang terbatas.
CH: Jadi apakah air hujan mencuci semua bahan dari permukaan tembaga?
IOW: Beberapa bahan tersapu dari permukaan semua logam. Tetapi hanya melalui reaksi air hujan dengan permukaan, sejumlah tertentu tembaga yang dilepaskan dapat larut. Hal ini, pada prinsipnya, bergantung pada karakteristik hujan (intensitas, jumlah air, durasi, keasaman) dan arah angin yang berlaku, bersama dengan faktor-faktor seperti geometri bangunan, orientasi, kemiringan, dan naungan. Dengan demikian, jumlah bahan yang dilepaskan ke dalam air adalah proporsi plak yang sangat kecil, dan sebagian besar produk yang diisolasi sulit larut dalam air.
CH: Apa yang terjadi dengan tembaga yang hanyut dari gedung?
IOW: Telah dipastikan bahwa berbagai material di sekitar bangunan - termasuk tanah, beton, dan batu kapur - secara efektif menyerap tembaga yang dilepaskan. Interaksi dengan permukaan ini juga secara signifikan mengurangi bioakumulasi tembaga. Dengan demikian, tembaga yang dilepaskan akan terperangkap oleh permukaan yang sudah ada di sistem drainase: efektivitas pipa beton dan besi tuang telah dipastikan. Faktanya, lebih dari 98% dari total tembaga yang dilepaskan dalam air limbah pada permukaan beton terikat dalam jarak 20m dari interaksi. Beberapa negara telah mengadopsi teknologi drainase berkelanjutan, termasuk penyerap pakaian jalan, saluran air atau parit, sumur terbalik atau tangki sedimentasi, dan lahan drainase - daripada aliran pipa ke sungai dan sungai. Di sini, penelitian menunjukkan persentase retensi tembaga yang tinggi pada tahap awal saat menggunakan teknologi ini. Kesimpulannya, kita dapat mengatakan bahwa dalam proses pengikatan bahan organik, penyerap partikel dan sedimen, tembaga yang dipisahkan tetap berada dalam keadaan mineral sebagai bagian dari kolam alami tembaga di bumi, melanjutkan siklus alami pelepasan / mineralisasi.
CH: Apakah ada situasi di mana arsitek perlu memperhatikan drainase dari bangunan tembaga?
IOW: Nah, jika Anda telah merancang atap tembaga besar yang mengalir langsung ke danau dengan organisme akuatik yang sensitif, tanpa reaksi sebelumnya dengan bahan organik atau berbagai permukaan, Anda harus mencari nasihat. Banyak bantuan dan saran dapat diperoleh dari European Copper Institute, termasuk alat evaluasi proyek.
CH: Mengapa beberapa negara masih mengkhawatirkan tembaga dalam air limbah?
IOW: Sebagian besar studi ekotoksikologi dilakukan pada garam yang mudah larut dalam air untuk menilai efek merugikan pada organisme akuatik, termasuk logam dalam bentuk ioniknya. Mereka tidak ada hubungannya dengan situasi sebenarnya dari bangunan berlapis tembaga yang terkena cuaca, seperti yang telah kita diskusikan sebelumnya. Kondisi sebenarnya dari sistem drainase, arsitektur lansekap yang kokoh dan lingkungan bangunan juga sangat berbeda dengan kondisi uji ekotoksikologi dengan garam tembaga, dimana semua tembaga berada dalam bentuk kimiawi yang dapat diasimilasi secara biologis. Oleh karena itu, norma dan peraturan perundang-undangan yang keliru sekarang harus diperbaiki dengan mempertimbangkan situasi lingkungan yang sebenarnya, terutama dengan mempertimbangkan dampaknya terhadap sifat tembaga.
Diterbitkan dalam "Forum Arsitektur Tembaga" # 31 2011. dan di www.copperconcept.org
Oleh Chris Hodson
