Zoeken

Roofs 2001-01-10 Zink als ecologisch verantwoord bouwmateriaal

          Metalen daken zijn tegenwoordig zeer populair en het zink als dakbedekkingmateriaal neemt daarbij een belangrijke plaats in. De resultaten van een recent Nederlands rapport zorgden er echter voor dat de milieuaspecten van dit metaal het afgelopen jaar nogal in vraag werden gesteld. Tijdens een recente studiedag over hellende daken bracht mevr. Ir. N. Houben van Union Minière daarom een uiteenzetting die grotendeels gebaseerd was op een tekst van de heer R. Racek (UM France) en die precies moest aantonen dat zink wel degelijk een ecologisch verantwoord bouwmateriaal is. (Red.)
Zink is een metaalsoort waarvan over de hele wereld nog steeds grote voorraden aanwezig zijn. Sinds de oudheid wordt het materiaal gebruikt omwille van zijn bijzondere metallurgische eigenschappen en de eerste industriële productie-eenheid nabij Luik dateert al uit de 19e eeuw. De industriële toepassingen bestonden in eerste instantie uit het galvaniseren van ferro-metalen om hen tegen corrosie te beschermen of het gebruik van zinkoxides bij de productie van autobanden.

In dit artikel gaan we het echter vooral hebben over gewalst zink dat gebruikt wordt in de bouwsector. Voor de allereerste toepassingen moeten we terug naar het Parijs van de 19e eeuw waar Baron Haussman, die het uitzicht van de middeleeuwse stad grotendeels omtoverde in wat hij noemde het “nieuwe Parijs”, besloot dat zink het standaard dakbedekkingproduct moest worden. Zink op rollen wordt tegenwoordig gebruikt voor drie grote bouwtoepassingen: dak- en wandbekleding, regenwaterafvoer en afwerkingen en accessoires. De voornaamste afzetmarkten situeren zich in Noordwest-Europa: Frankrijk, Duitsland, Denemarken, Zwitserland en de Benelux-landen maar het gebruik begint ook toe te nemen in landen zoals Spanje, Oost-Europa, Noord-Amerika en Azië.

Omdat de markt voor de bouwtoepassingen zich voornamelijk in Europa situeert, zijn ook hier de meeste fabrikanten terug te vinden. Sinds het begin van de jaren ’70 zijn steeds meer zinkproducenten overgeschakeld op een nieuwe legering bestaande uit zeer zuiver zink waaraan 0,1 tot 0,2% koper en titanium wordt toegevoegd. Deze nieuwe legering zorgde in combinatie met de modernisering van de productie voor sterk verbeterde materiaaleigenschappen zoals een aanzienlijke vermindering van de thermische uitzetting, een verhoogde kruipweerstand en herkristallisatietemperatuur, en een merkelijk betere beheersing van de fysische, mechanische en dimensionele karakteristieken. De laatste 10 jaar werden er ook diverse oppervlaktebehandelingen bedacht om voornamelijk architecturale en esthetische redenen.

Gebruik van primaire metaalvoorraden
Zink vindt men terug in de aardkorst in een gemiddelde verhouding van 80 g per ton. De ontginningterreinen zijn hoofdzakelijk terug te vinden in politiek stabiele landen in Noord-Amerika en Canada en zijn samen goed voor een reserve aan zinkerts van om en bij de 430 miljoen ton. Het jaarlijks zinkverbruik schommelt rond de 6,7 miljoen ton en neemt sinds het eind van de tweede wereldoorlog jaarlijks met ca. 2% toe. Aangezien 36% van het verbruikt zink al bestaat uit gerecycleerd materiaal moeten de natuurlijke reserves elk jaar zo’n 5 miljoen ton prijsgeven. Er vanuit gaand dat het toenemend zinkverbruik gecompenseerd zal worden door de groeiende recyclemogelijkheden en dat er geen nieuwe ontginningsterreinen zullen worden ontdekt komen we met de bestaande reserves zeker nog 80 jaar toe. Het is zelfs zo dat de ontginning tot hiertoe beperkt is gebleven vanwege de zekerheid over het bestaan van grote voorraden en de relatief lage zinkprijzen. De ertsreserves die in de toekomst nog kunnen worden aangesproken worden geraamd op zo’n 3400 miljoen ton, een hoeveelheid die de zinkbehoeftes nog diverse eeuwen kan dekken aan het huidige jaarlijkse ontginningstempo. We kunnen dus gerust besluiten dat er niet het minste risico bestaat voor uitputting van de zinkreserves in de nabije toekomst.

Energieverbruik
Voor de productie van elk materiaal is natuurlijk energie nodig. Het energieverbruik bij de productie van zink uit erts is laag in vergelijking met andere non-ferro metalen die gebruikt worden in de bouwsector. De gebruikte energiehoeveelheid ligt zelfs nog beduidend lager wanneer men gebruik maakt van gerecycled zink in plaats van zinkerts. Ook het energieverbruik voor de transformatie van het metaal in zinkrollen voor bouwtoepassingen is laag in vergelijking met andere metalen omdat de mechanische sterkte van zink behoorlijk afneemt bij de hoge oproltemperatuur waardoor de verwerking en het oprollen een stuk makkelijker verlopen.

Recyclen
In West-Europa worden oude zinken producten afkomstig van renovatiewerken of de vervanging van goten of dakbedekkingen traditiegetrouw opgehaald door dakdekkers en loodgieters. Ze zijn namelijk makkelijk te verwijderen en men krijgt er nog een goede prijs voor ook. De voornaamste afnemers van oud zink zijn secundaire zinkraffinaderijen zoals messing- en zinkoxideproducenten, allen gevestigd in Europa. Het gebruik van gerecycled zink laat zoals eerder vermeld ook toe behoorlijk wat energie te besparen bij de productie. Alhoewel het oude zink voor 100% recyclebaar is stellen we vast dat de hergebruikgraad - dit is het percentage zink dat effectief werd opgehaald voor recyclen – momenteel rond de 90% schommelt.

Duurzaamheid
De levenscyclus van bladzink in bouwtoepassingen is zeer goed gekend aangezien het materiaal reeds gebruikt wordt sinds het begin van de 19e eeuw. Er zijn in Europa dan ook talloze voorbeelden van zinken daken die pas gerenoveerd moesten worden na ongeveer 100 jaar dienst. De redenen voor deze lange levensduur zijn ondertussen genoegzaam bekend. Het metalen zinkoppervlak reageert met de hoofdbestanddelen van de lucht (O2, CO2 en H2O) en vormt zo een beschermende patinalaag die compact is, goed hecht, onoplosbaar is in regenwater en elke verdere interactie tussen zuurstof en zink verhindert en zodoende de corrosie van het metaal tot een minimum beperkt.

Sommige zure vervuilingen zullen de corrosiegraad verhogen en dus de levensduur van het product doen afnemen. De voornaamste vervuiler op dit vlak is zwaveldioxide afkomstig van fabrieken, sommige centrale verwarmingen en het wegverkeer. Dit product reageert met de beschermende patinalaag die aldus wordt omgevormd tot zinksulfaat en met de regen wordt weggespoeld. Diverse wereldwijde studies hebben aangetoond dat de corrosiegraad van zink zich lineair verhoudt tot de concentratie zwaveldioxide in de lucht. Aangezien de SO2 –vervuiling in het begin van de jaren ’70 in Europa erkend werd als een serieus probleem, heeft de Europese Unie maatregelen getroffen om de uitstoot van dit product drastisch te verminderen. Deze acties waren bijzonder succesvol en hebben geleid tot een serieuze daling van de atmosferische SO2-concentratie in vervuilde gebieden zoals steden en industriezones. De huidige en toekomstige EU-richtlijnen op dit vlak zullen er zelfs voor zorgen dat de SO2–uitstoot en –concentraties in de lucht nog verder zullen dalen.

Ook de corrosie van het zink is daardoor sterk verminderd gedurende de tweede helft van afgelopen eeuw. Theoretische waarden werden bevestigd door experimentele metingen op stalen verspreid over de hele wereld in het kader van internationale studies. De levensverwachting van het zink dat gebruikt wordt in de bouw is in de loop der jaren dan ook enorm gestegen en zal verder blijven toenemen in de nabije toekomst.

Risicobepaling voor ecotoxiciteit
Zink is een spoorelement dat in natuurlijk variërende concentraties wordt teruggevonden in zowel bodem als water over de hele wereld. Het is een essentieel bestanddeel voor elk levend organisme en ook de invloed op de menselijke gezondheid is al lang bekend: er werden nog geen ernstige problemen vastgesteld ten gevolge van een overmatige zinkinname maar er werden al wel heel wat klachten genoteerd die achteraf te wijten bleken aan een gebrek aan zink. Ook de voordelen van zink in de voeding van planten en dieren is bekend. De benodigde hoeveelheid hangt echter steeds sterk af van soort tot soort en is het laagst voor waterplanten en -organismen en vermoedelijk ook voor de microbiologische bodemprocessen.

Aangezien zink een natuurlijke en beschermende patinalaag opbouwt tijdens het gebruik, is de atmosferisch corrosie in feite een combinatie van wat overblijft in de patinalaag en wat in het milieu terecht komt. Dit afstaan aan het milieu – ook wel run-off genoemd – is te wijten aan de regenval die de zinkzouten in de patinalaag gedeeltelijk doet oplossen. Deze run-off hoeveelheden werden onlangs experimenteel vastgesteld bij diverse wereldwijde studies en de SO2-vervuiling blijft ook hier de belangrijkste factor. Zoals reeds aangegeven is deze vervuiling de afgelopen jaren sterk afgenomen en daarmee ook de run-off hoeveelheden, een trend die zich ook de komende jaren zal blijven voortzetten. Net zoals de corrosiegraad zal ook de run-off hoeveelheid sterk afhangen van de agressiviteit van de omgeving (industriezone, kust), de dakhelling en de eventuele oppervlaktebehandeling van het metaal.
Ook van de vermindering van zinkvervuiling in oppervlaktewateren hebben we een duidelijk beeld. Zo duiden metingen uitgevoerd op de Rijn en de Maas bijvoorbeeld op een merkelijke daling van de zinkconcentratie sinds 1975. Hetzelfde fenomeen doet zich voor in het waterzuiveringstation van Parijs waar veel zink werd gebruikt.

Momenteel is er een grondige risicoanalyse aan de gang die gesponsord wordt door de Europese unie en gedirigeerd wordt door Nederland. Uit het voorlopig rapport blijkt alvast dat de run-off waarden van zink slechts een piepklein deel uitmaken van oppervlaktewatervervuiling in Europa en verder geen noemenswaardige bijdrage leveren aan het ecotoxisch risico.

Besluit
Zink heeft in Europa reeds een lange traditie als bouwmateriaal. Gedurende deze hele periode werd er niet het minste ecologisch probleem vastgesteld, zelfs niet in steden zoals Parijs waar het materiaal reeds meer dan 150 jaar gebruikt wordt als dakbedekkingsmateriaal. De voornaamste punten waarbij ecologische bezwaren zouden kunnen rijzen werden uitvoerig besproken in dit artikel:

  • de zinkreserves zijn nog rijk genoeg voor de nabije en verre toekomst zodat uitputting van de natuurlijke bronnen nog lang niet aan de orde is
  • zink als bouwafval heeft interessante recyclemogelijkheden omdat het makkelijk te verzamelen is en het schroot nog een hoge waarde heeft
  • de duurzaamheid van zink is amper uit te drukken aangezien de prijs/kwaliteit verhouding en de ecologische impact bekeken moeten worden over een levensduur die voor de meeste bouwproducten ondenkbaar is.
  • de ecotoxiciteit vormt, in vergelijking met andere gevaren voor fauna en flora, niet het minste risico bij de huidige gebruikshoeveelheden, zelfs niet in zones waar zink zeer intens wordt gebruikt

We kunnen dan ook besluiten dat zink als bouwproduct over de nodige capaciteiten beschikt om gebruikt te worden in ecologisch verantwoorde bouwprojecten.