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Kupferblech - Ökobilanz

Metallbaustoffe

Für Bleche findet ausschließlich die Kupferqualität SF-Cu nach DIN 1787 Verwendung. Es handelt sich um ein sauerstofffreies, phosphorarmes Kupfer mit einem Reinheitsgrad von mindestens 99,90 % Kupfer.

Herstellung

Energieverbrauch (Graue Energie)
Kupferblech (40% Recyclat)
113 MJ/kg
Titanzinkblech
92 MJ/kg
Aluminiumblech (0% Recyclat)
210 MJ/kg
Schadstoffe
- hauptsächlich Emissionen aus Verbrennungsgasen; hohes Abfallaufkommen
Bestandteile
- Kupfer mit einem Reinheitsgrad ≥ 99,9 % und 0,015-0,040 % Phosphor
Verfügbarkeit der Rohstoffe
- ausreichend: bekannte Rohstoffvorräte derzeit ca. 550 Mio. t
- stetig steigender Anteil von Sekundärkupfer

Nutzung

Entsorgung
- Abtragsrate für Kupferblech bewittert: ca. 8,0 g/(m²a)
- Abschwemmrate für Kupferblech bewittert: ca. 1,8 g/(m²a)
Schadstoffe bei der Verarbeitung am Bau
- evtl. bei Verwendung von Weichlötflussmittel
MAK-Wert: 1 mg Kupfer (Staub)/m³ Luft; 0,1 mg/m³ (für Kupfer-Rauch); MAK-Wert Ammoniak wasserfrei: 35 mg/m³; MAK-Wert Chlorwasserstoff wasserfrei: 7 mg/m³

Rückbau

Entsorgung
- Metallschrott (vgl. →Edelstahlblech, →Zinkblech, →Aluminium)
Verwertung
- aus Kupferschrott entsteht durch Umschmelzen hochwertiges Sekundärkupfer
Rückbauaufwand
- meist gering

Zusammenfassung

Zu Herstellung und Verarbeitung von Kupferblech vgl. →Kupfer.
Nachhaltigkeit:
Der Witterung ausgesetztes Kupferblech wird, abhängig von Standort und Luftqualität, durch Feuchtigkeit, Schwefeldioxid und Ozon maßgeblich in seinen Umweltauswirkungen beeinflusst. Korrosionsvorgänge wandeln auf der bewitterten Oberfläche Kupfermetalle in Korrosionsprodukte um. Ein Teil davon wird in Form fester und gelöster Stoffe abgeschwemmt und in die Umwelt eingetragen, der größere Teil des Abtrags bildet die Schutzschicht (Patina). Die Abschwemmraten für Kupfer liegen durchschnittlich bei 0,2 µm/a.
Am Fraunhofer-Institut für Systemtechnik und Innovationsforschung und der Universität Karlsruhe wurde eine Übersicht aller Schadstoffeinträge in deutsche Gewässer erstellt. Als eine der maßgeblichen Quellen für Schwermetalleinträge über das Regenwasser wurden dabei kupferhaltige Dächer ausgemacht. Da die hohen Kupferkonzentrationen Mensch und Tier schädigen, wird eine zusätzliche Beschichtung von Kupferdächern oder der Verzicht auf Kupfer im bewitterten Außenbereich gefordert. Mit Zinn beschichtete Kupferbleche sind bereits am Markt. Verzinntes Kupfer weist eine deutlich geringere Kupfer-Abschwemmrate (0,04 statt 0,2 µm/a) auf (vgl. Abb. 1), was durch die Korrosionsschutzwirkung des Zinnüberzugs erklärt werden kann. Mit einer Zinnschichtdicke von ca. 5 µm und einer Abtragsrate von 0,1 µm/a für Zinn kann eine theoretische Wirkungsdauer des Überzugs von mindestens 50 Jahren erreicht werden. Nicht untersucht ist bislang, in welchem Maße das abgeschwemmte Zinn zur Umweltbelastung beiträgt.
Bei Kupferfassaden sind, wie Messungen ergeben haben, die Kupferabschwemmraten im Vergleich zu Dächern ca. achtmal kleiner. An einer bestehenden Kupferfassade wurde nach einer effizienten Lösung gesucht, das im abtropfenden Fassadenwasser enthaltene Kupfer wirksam zurückzuhalten bzw. zu neutralisieren. Zum Einsatz gelangte eine neuartige, die Fassade umlaufende Filterschicht aus Eisenhydroxid und Kalksand. Die Filterschicht weist einen sehr hohen Wirkungsgrad von meist über 98 % auf. Es wird erwartet, dass die Kapazität des Filters in etwa mit der Nutzungsdauer der Fassade zusammenfällt. Die Filtermaterialien müssen aber nach Erreichen der Adsorptionskapazität jeweils umweltgerecht entsorgt und aufbereitet werden. Die gleiche Problematik besteht in größerem Ausmaß bei der Versickerung in Mulden und Sickerschächten.
Auch für kleinflächige Anwendungen wie Dachrinnen und Ablaufrohre oder Einfassungen sind - wenn möglich - Werkstoffe mit einem besseren Abschwemmverhalten als dasjenige von Kupfer vorzuziehen (z.B. →Chromnickelstahl). Es gibt aber technische und architektonische Gründe, wo auf Kupfer nicht verzichtet werden kann.
Fazit:
Kupferblech wird am Bau vorwiegend für Dacheindeckungen und Dachentwässerungen eingesetzt und gilt als sehr langlebiger und unkompliziert zu verarbeitender Werkstoff. Zugleich stellt Kupfer im bewitterten Außenbereich jedoch eine maßgebliche Quelle für giftige Schwermetalleinträge in Gewässer und Böden dar. Obwohl die Reduktion der Luftschadstoffgehalte in den letzten Jahren zu einer Verminderung der Abschwemmrate geführt hat, ist einerseits durch das Korrosionsverhalten von Kupferblech und andererseits durch das Transport- und Anreicherungsverhalten des emittierten Kupfers in der Umwelt weiterhin ein hohes Belastungspotential zu erwarten. Unter diesen Gegebenheiten ist der großflächige Einsatz von Kupferblech insbesondere im Dachbereich nicht zu empfehlen. →Aluminium und →Edelstahl sind dagegen sehr korrosionsbeständig und weisen im Vergleich zu Kupferblech sehr geringe Metallabschwemmungen auf. Inwieweit auch Kupferblech mit Zinnüberzug eine Alternative ist, kann derzeit nicht eingeschätzt werden, da die Umweltauswirkungen durch abgeschwemmtes Zinn noch nicht ausreichend untersucht sind.

Quellen

- KBOB Koordination der Bau- und Liegenschaftsorgane des Bundes (Fachgruppe Nachhaltiges Bauen): Metalle für Dächer und Fassaden, Bern 2001 →http://www.kbob.ch
- Bau- und Umweltchemie: Ökoprofil von Metalldächern, Zürich 2000
- Daunderer, Max: Gifte im Alltag, München 1995

Die vorliegenden Datenblätter wurden mit freundlicher Genehmigung des Blok Verlag dem Buch "Nachhaltiges Bauen in der Praxis" entnommen.

Verfasser der Baustoff-Datenblätter:
Bernhard Kolb, seit über 30 Jahren tätig im Bereich energieeffizientes und nachhaltiges Bauen. Zahlreiche Veröffentlichungen zum Thema.

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