Que savent les architectes de la formation de plaque et de patine sur le cuivre, les bâtiments et leur impact sur les eaux pluviales et l'environnement? L'architecte Chris Hodson, correspondant de www.copperconcept.org, demande à un expert principal des réponses directes.
Depuis 15 ans, le professeur Ingre Odnywall Wallinder (IOW) est impliqué dans des recherches interdisciplinaires à grande échelle sur le terrain et en laboratoire sur la corrosion et le lessivage des métaux des toits et des façades en cuivre, menées par la Faculté des surfaces et de la corrosion du Royal Institute of Technology de Stockholm.
Chris Hodson (CH): Que se passe-t-il lorsque le cuivre devient brun puis vert au contact de l'atmosphère?
Inegra Onewall Wallinder (IOW): Tous les métaux sauf les plus précieux tels que l'or et le platine s'oxydent et se corrodent à des degrés divers lorsqu'ils sont à l'extérieur. Nous pouvons le voir sous forme de rouille sur l'acier et de dépôts blancs sur l'acier galvanisé. Cependant, l'oxydation de métaux ou d'alliages tels que le titane et l'acier inoxydable n'est pas visible à l'œil nu. Lorsqu'il est exposé à l'air atmosphérique, le cuivre forme de l'oxyde de cuivre (cuprite), qui prend progressivement une couleur brun-noir plus foncée. Ensuite, divers sulfates et chlorures de cuivre basiques peignent la surface en vert. La formule de la patine dépend des conditions atmosphériques, en particulier la concentration de dioxyde de soufre et de chlorure de sodium est déterminante. En milieu marin, la formation de chlorures de cuivre basiques rend les surfaces plus bleues. Malgré ces surfaces vertes / bleues, la couche interne reste majoritairement cuprite brun noir. En l'absence de contamination dans l'air et loin de la côte, la plaque peut conserver sa couleur brune.
CH: Comment la plaque affecte-t-elle la corrosion de la surface du cuivre?
IOW: Le revêtement adhère étroitement à la surface et agit comme une barrière efficace, réduisant considérablement la corrosion de la couche de cuivre sous-jacente. Si la plaque s'est formée pendant plus de 100 ans, le métal ci-dessous ne s'oxydera toujours pas. Mais cette règle ne s'applique pas dans le cas de produits facilement corrosifs tels que les sels de cuivre, le cas échéant.
CH: Pourquoi la plaque ne se dissout-elle pas rapidement et ne lave-t-elle pas la surface comme des sels solubles dans l'eau?
IOW: Premièrement, les composés de base du cuivre formés dans le gisement de cuivre ont une composition chimique très différente de celle des sels de cuivre hydrosolubles. Deuxièmement, les composés de base font partie de la plaque, principalement constituée de cuprite. Troisièmement, la présence d'une couche de film mince, combinée à des périodes sèches et humides répétées influençant les facteurs des conditions atmosphériques, permet au cuivre partiellement dissous libéré de la composition de la plaque de se déposer partiellement pendant les cycles de séchage. Ces conditions diffèrent considérablement des conditions de laboratoire d'immersion en vrac, lorsqu'il n'y a pas de périodes de séchage et que le cuivre dissous a une capacité de re-décantation limitée.
CH: L'eau de pluie nettoie-t-elle tout matériau de la surface du cuivre?
IOW: Certains des matériaux sont lavés de la surface de tous les métaux. Mais ce n'est que par la réaction de l'eau de pluie avec les surfaces qu'une certaine quantité de cuivre libéré peut se dissoudre. Cela dépend en principe des caractéristiques de la pluie (intensité, quantité d'eau, durée, acidité) et des directions des vents dominants, ainsi que de facteurs tels que la géométrie du bâtiment, son orientation, sa pente et son ombrage. Ainsi, la quantité de matières libérées dans l'eau est une très faible proportion de plaque, et la plupart des produits isolés sont peu solubles dans l'eau.
CH: Qu'arrive-t-il au cuivre emporté du bâtiment?
IOW: Il a été confirmé que divers matériaux à proximité d'un bâtiment - y compris le sol, le béton et le calcaire - absorbent efficacement le cuivre libéré. L'interaction avec ces surfaces réduit également considérablement la bioaccumulation du cuivre. Ainsi, le cuivre libéré sera piégé par la surface déjà dans le système de drainage: l'efficacité des tuyaux en béton et en fonte a été confirmée. En fait, plus de 98% du cuivre total rejeté dans les eaux usées sur les surfaces en béton est lié à moins de 20 m d'interaction. Certains pays ont déjà adopté des technologies de drainage durables, y compris des vêtements de route absorbants, des drains ou des fossés, des puits inversés ou des réservoirs de sédimentation et des terres de drainage - plutôt que de canaliser le ruissellement dans les ruisseaux et les rivières. Ici, des études ont montré un pourcentage élevé de rétention de cuivre dans les premiers stades de l'utilisation de ces technologies. En résumé, nous pouvons dire que dans le processus de liaison de la matière organique, d'absorption des particules et des sédiments, le cuivre séparé reste à l'état minéral dans le cadre du pool naturel de cuivre dans la terre, poursuivant le cycle naturel de libération / minéralisation.
CH: Y a-t-il des situations où les architectes doivent prêter une attention particulière au drainage d'un bâtiment en cuivre?
IOW: Eh bien, si vous avez conçu un grand toit en cuivre qui se jette directement dans un lac avec des organismes aquatiques sensibles, sans aucune réaction préalable avec des matières organiques ou diverses surfaces, vous devriez demander conseil. Beaucoup d'aide et de conseils peuvent être obtenus auprès de l'Institut européen du cuivre, y compris des outils d'évaluation de projets.
CH: Pourquoi certains pays sont-ils encore préoccupés par le cuivre dans les eaux usées?
IOW: La plupart des études écotoxicologiques sont menées sur des sels facilement solubles dans l'eau pour évaluer les effets néfastes sur les organismes aquatiques, y compris les métaux sous leur forme ionique. Ils ont peu à voir avec la situation réelle d'un bâtiment revêtu de cuivre exposé aux intempéries, comme nous en avons discuté plus tôt. Les conditions réelles du système de drainage, l'architecture paysagère accidentée et l'environnement du bâtiment sont également très différentes des conditions des tests écotoxicologiques avec des sels de cuivre, où tout le cuivre est sous une forme chimique qui peut être biologiquement assimilable. Par conséquent, les normes et législations erronées doivent maintenant être corrigées en tenant compte de la situation environnementale réelle, notamment en tenant compte de l'impact sur la nature du cuivre.
Publié dans le numéro de 2011 du "Copper Architectural Forum". et sur www.copperconcept.org
Par Chris Hodson
