Forum | Nachhaltiges Bauen

Metallbaustoffe

Zink wird aus Zinkblende und Zinkspat gewonnen; durch Flotation zunächst Konzentratgewinnung von über 50% Zinksulfit, dann durch Abrösten Zinkoxid, daraus durch thermische Reduktion oder Auslaugen und Elektrolyse reines Zink; als Zinkblech im Bauwesen heute mit geringen Anteilen Titan und Kupfer legiert („Titanzink“).

Herstellung

Energieverbrauch (Graue Energie)

Schadstoffe

- vorwiegend aus Verbrennungsgasen der Energiebereitstellung

Bestandteile

- RHEINZINK®: 99,995% Feinzink, Zusätze ca. 0,09 %Titan und ca. 0,14 % Kupfer

Verfügbarkeit der Rohstoffe

- weltweite Zinkvorräte (1999) ca. 190 Mio. t, Weltförderung (1999) 7,9 Mio. t Zn

Nutzung

Schadstoffe bei der Verarbeitung am Bau

- nein

Schadstoffbelastung im eingebauten Zustand

- Abschwemmrate bei Zinkdächern: ca. 0,5 µm/a

Rückbau

Entsorgung

- Metallschrott, ohne Fremdanteile zu 100% wiederverwertbar

Verwertung

- Rückführung über Schrotthandel in die Zinkproduktion

Rückbauaufwand

- bei Metallblechen in der Regel gering

Zusammenfassung

Zinkbleche sind vorwiegend als legiertes Zink mit 0,2-1 % Kupfer und 0,1-0,2 % Titan im Handel. Sog. Titanzink (eigentlich: Kupfer-Titan-Zink) weist stark verbesserte mechanische Eigenschaften gegenüber Feinzink auf. Titanzink kann auch mit einem speziellen Beizverfahren vorbewittert werden. Das Bewitterungsverfahren nimmt die sich sonst mit der Zeit einstellende graublaue Patina vorweg, sie hat keinen Einfluss auf die Funktion, sondern nur eine ästhetische Wirkung. Als weitere Variante wird schwarz phophatiertes Titanzink angeboten.
(Zur Herstellung vgl. →Zink)
Den atmosphärischen Einflüssen ausgesetztes Zink bildet als Korrosionsschutz in kurzer Zeit eine festhaftende Deckschicht aus basischem Zinkcarbonat. Bei kleineren Verletzungen schließt sich diese Schutzschicht von selbst, sie gilt deshalb als „selbstheilend“. Auslöser für die Korrosionsvorgänge sind atmosphärische Einflüsse wie Feuchtigkeit und Schadgase. Bei den Schadgasen spielt das Schwefeldioxid eine maßgebliche Rolle. In Korrosionsprodukte umgewandeltes Zinkoxid verbleibt z.T. auf der Zinkoberfläche (als Patina), der andere Teil wird vom Meteorwasser abgeschwemmt. Wie eine von der Eidgenössischen Materialprüfungsanstalt (EMPA) an verschiedenen Standorten durchgeführte Untersuchung zeigt, treten bei Zinkdächern messbare Abschwemmungen in einer Größenordnung von durchschnittlich 0,5 µm/a auf. Nach vier Jahren Freibewitterung finden sich dabei zum einen deutliche Unterschiede in der Korrosionsgeschwindigkeit zwischen den einzelnen Standorten, zum anderen ist eine geringe Abnahme der Abtragsgeschwindigkeiten mit der Bewitterungsdauer zu erkennen. Die vier untersuchten Zinkblech-Typen (Titanzink bzw. verzinkter Stahl) weisen dabei unterschiedliche Abschwemmraten auf (vgl. Abb. 1). Die höchste Abschwemmrate konnte beim grau vorpatinierten Zink (0,7 µm/a), die geringste beim schwarz phosphatierten Zink (0,4 µm/a) festgestellt werden. Das walzblanke Zink und der feuerverzinkte Stahl liegen dazwischen (ca. 0,5 µm/a). Die Abschwemmrate von vorbewittertem Zink liegt nur anfänglich höher und passt sich mit der Zeit dem blanken Zinkblech an. Zu phosphatiertem Zink fehlen noch Langzeiterfahrungen, doch ist auch hier eine Anpassung des Abschwemmverhaltens in Richtung blankes Titanzink wahrscheinlich.
Je nach Art des Transportweges ist eine mittlere bis starke Zinkbelastung von Böden und Gewässern zu erwarten. Bei Ableitung über die Mischkanalisation und Anreicherung im Klärschlamm bzw. in landwirtschaftlichen Böden entsteht ein mittleres Belastungspotential, bei Ableitung über den Trennkanal (Regenwasserkanal) ein mittel-starkes Belastungspotengspotential und bei Versickerungsanlagen wie Schacht- oder Oberbodenversickerung ein starkes Belastungspotential (vgl. Tab. 1). Insbesondere bei der ökologisch an sich begrüßenswerten Regenwasserversickerung über Schacht- oder Muldenanlagen wird der Boden selbst bei mäßiger Metallbelegung in kurzer Zeit derart mit Zink kontaminiert, dass er als verschmutzter Aushub gilt und entsprechend behandelt bzw. entsorgt werden muss. Wegen der hohen Metallverluste ist vom grossflächigen Einsatz von Zink, insbesondere im Dachbereich, abzuraten. Es sind →Aluminium oder Chromnickelstahl (→Edelstahl) zu bevorzugen. Auch für kleinflächige Anwendungen wie Dachrinnen und Ablaufrohre ist Chromnickelstahl (Werkstoff Nr. 1.4301 oder 1.4401) dem Zink vorzuziehen (vgl. →Kupferblech, →Edelstahlblech).
Wie bei vergleichbaren Metallbaustoffen (→Kupferblech, →Edelstahlblech) ist die Herstellung von Zinkblech mit einem hohen Energieaufwand verbunden. Im bewitterten Außenbereich (Dächer und Fassaden) weist Zinkblech aufgrund von Metallabschwemmungen ein erhebliches Belastungspotential auf und ist im großflächigen Einsatz nicht zu empfehlen. Es sind die Metalle →Aluminium und →Edelstahl (Chromnickelstahl) zu bevorzugen. Auch aus Gründen der Baustoffbilanz sollten Metallbleche möglichst sparsam eingesetzt werden, da hohe Metallanteile die Gesamtherstellungsbilanz von Gebäuden durch die hohe Graue Energie maßgeblich belasten.

Quellen

- KBOB Koordination der Bau- und Liegenschaftsorgane des Bundes (Fachgruppe Nachhaltiges Bauen): Metalle für Dächer und Fassaden, Bern 2001 →http://www.kbob.ch
- eco-devis Nr. 363: Steildächer, Deckungen (Herausgeber: Hochbauamt des Kantons Bern)