Arquitectura de cobre y medio ambiente

Durante los últimos 15 años, el profesor Inger Odnevall Wallinder (IOW) ha participado en estudios de campo y laboratorio interdisciplinarios sobre la corrosión y la escorrentía en las cubiertas y fachadas de cobre, llevados a cabo en el Departamento de Ciencias de la Corrosión y las Superficies, en el Real Instituto Tecnológico KTH de Estocolmo.

Chris Hodson (CH): ¿Qué sucede cuando el cobre utilizado en el exterior de los edificios cambia su color a marrón y luego a verde?

IOW: Todos los metales, con la excepción de lo más nobles como el oro y el platino, se oxidan y corroen en diferentes grados debido a las condiciones de exposición en exteriores. Esto se puede observar con la herrumbre en el acero y la manchas blancas en el acero galvanizado. Sin embargo, la oxidación de metales y aleaciones como el titanio y el acero inoxidable no se aprecian generalmente a simple vista.

En el caso del cobre expuesto a la intemperie, el oxido de cobre (cuprita) se forma inicialmente dando una apariencia marrón cada vez más oscura. Entonces los diferentes sulfatos y cloruros de cobre crean una superficie verde. La composición de la pátina depende de las condiciones ambientales y, en particular, de las concentraciones de dióxido de azufre y cloruro de sodio. En ambientes costeros, la formación de cloruros básicos de cobre hace que la superficie de cobre sea de un color más azul. A pesar de estas superficies verdes/azules, la capa interna sigue siendo predominantemente cuprita negra-pardusca. En ausencia de contaminación atmosférica y alejada de la costa, la pátina mantendrá su color marrón.

CH: ¿Qué efecto tiene la pátina en la corrosión de la superficie de cobre?

IOW: La pátina se adhiere con fuerza a la superficie y actúa como una barrera eficiente que reduce significativamente la velocidad de corrosión del metal de cobre subyacente. En superficies de cobre que llevan más de 100 años patinadas, el metal subyacente sigue sin oxidarse: esto no sería así si los productos de corrosión fácilmente solubles, tales como las sales de cobre, hubiesen estado presentes.

CH: ¿Por qué la pátina no se disuelve rápidamente y se escurre por la superficie, como en el caso de las sales solubles en agua?

IOW: En primer lugar, los compuestos básicos de cobre que se desarrollan en las pátinas de cobre son químicamente muy diferentes a las sales solubles de cobre. En segundo lugar, los compuestos básicos de cobre se integran dentro de la pátina, en gran parte compuesta de cuprita. En tercer lugar, las condiciones de la fina película de agua, en combinación con repetidos periodos secos y húmedos que rigen las condiciones de exposición atmosférica, permiten que el cobre parcialmente disuelto liberado de los componentes de la pátina se vuelva a precipitar durante los ciclos secos. Estas condiciones son muy diferentes de la inmersión en laboratorio donde no hay periodo seco y el cobre disuelto tiene una posibilidad limitada para volver a precipitarse.

CH: Entonces, ¿algún material se desprende de la superficie de cobre con el agua de lluvia?

IOW: Todos los metales permiten que algún material sea arrastrado de su superficie. Solamente por la acción de enjuague del agua de lluvia en las superficies, el cobre disuelto puede ser liberado. Esto depende esencialmente de las características de la lluvia (intensidad, cantidad, duración, acidez) y las direcciones predominantes del viento, junto con factores tales como la geometría de la construcción, la orientación, la inclinación y la protección. Por lo tanto la cantidad de material liberado en el agua es una proporción muy pequeña de la pátina y la mayoría de los productos de cobre que se liberan tiene poca solubilidad.

CH: ¿Qué sucede con el cobre contenido en la escorrentía de un edificio?

IOW: Se ha demostrado que varias superficies cercanas a los edificios – entre ellos la tierra, el hormigón y la piedra caliza - actúan como eficaces colectores del cobre que se libera. Las interacciones con estas superficies también reducen la biodisponibilidad del cobre de manera significativa. Por lo tanto, el cobre liberado es retenido por las superficies ya disponibles en el sistema de desagües: las tuberías de hierro fundido y hormigón han demostrado ser muy eficaces. De hecho, más del 98% de la cantidad total de cobre que se libera en la escorrentía en superficies de hormigón se retiene en un área de 20 metros.

Algunos países ya han adoptado técnicas sostenibles de desagüe incluyendo pavimentos permeables, ramblas o zanjas, pozos de absorción o sumideros invertidos y los humedales - en lugar de desagües que desembocan en ríos y arroyos. En este caso, la investigación ha demostrado que con estas técnicas se retiene un alto porcentaje de cobre desde el inicio. En resumen, a través de los procesos naturales de aglutinación de materia orgánica, la adsorción a partículas y las precipitaciones, el contenido de cobre en la escorrentía queda retenido en un estado mineral formando parte del fondo natural de cobre en la tierra, continuando con los ciclos naturales de extracción y/o mineralización.

CH: ¿Hay alguna situación en la que los arquitectos tengan que prestar especial atención a la escorrentía de un edificio de cobre?

IOW: Bueno, si has diseñado una gran cubierta de cobre que evacua el agua de lluvia directamente a un lago con organismos acuáticos sensibles, sin haber tenido en cuenta previamente la materia orgánica o las diferentes superficies, deberías consultarlo. El Instituto Europeo del Cobre cuenta con una herramienta para la evaluación de diseños.

CH: ¿Por qué algunos países todavía tienen ciertas reservas sobre el cobre en las escorrentías?

IOW: La mayoría de los estudios ecotoxicológicos se llevan a cabo con sales fácilmente solubles en agua para evaluar los efectos adversos sobre los organismos acuáticos. No tienen ningún parecido con la situación real de un edificio revestido de cobre expuesto a la intemperie, como ya hemos comentado. Las condiciones reales de los sistemas de evacuación de aguas pluviales y el entorno edificado son también muy diferentes de los ensayos ecotoxicológicos artificiales con sales de cobre donde todo el cobre se encuentra en su forma química biodisponible. Por lo tanto, las normativas y la legislación erróneas deberían ser ajustadas a las situaciones medioambientales actuales, con especial consideración al destino medioambiental del cobre.

Publicado en el número 31/2011 de la revista Copper Architecture Forum.