Geoquímica urbana: calcantita en la corrosió de les canonades pluvials de coure

Geoquímica urbana: calcantita en la corrosió de les canonades pluvials de coure

Adolf Cortel

 

És ben conegut que el coure de les teulades d’alguns edificis es recobreix, al cap del temps, d’una pàtina verda. Aquesta crosta verda fina és una barreja de diferents compostos, que evoluciona i canvia la seva composició amb el temps. Hi pot haver: cuprita, brochantita, antlerita, atacamita, gerhardita i malaquita (3). Si l’aire no té contaminants àcids, la pàtina que s’ha format a la superfície protegeix el metall que hi ha a sota de manera que la teulada pot tenir una vida útil molt llarga.

Confiant en la resistència a la corrosió de les canonades pluvials de coure de casa meva (a Olesa de Montserrat), vaig poder constatar amb sorpresa i disgust que hi van anar apareixent, primer taques, i després perforacions amb una aurèola verdosa prima i una crosta més gruixuda de color blau clar al voltat del forat.  Les perforacions només són a la canonada vertical i no a la part horitzontal que recull l’aigua de la teulada. El mateix succeeix amb les canonades dels meus veïns.

 

corrosio coure
Figura 1. Corrosió d’una canalització pluvial de coure. El tub s’ha perforat i al voltant de cada forat hi ha una aurèola verda prima i una crosta blau clara més gruixuda. L’aigua de la pluja ha lixiviat una part d’aquesta crosta blava, que era molt més gruixuda quan es va estudiar la seva composició.

Davant d’això el primer que se’m va acudir va ser que qui va l’instal·lar les canonades (fa uns 25 anys) havia fet servir un coure de poca qualitat, o un altre metall amb un bany de coure, o ves a saber què. Per a esbrinar-ho vaig analitzar una mostra de la crosta de color blau clar. El resultat de l’espectre Raman (4) va ser molt clar: sulfat de coure pentahidratat o, en el llenguatge dels mineralogistes, calcantita. En LIBS només s’observa coure. L’espectroscopia ha alliberat de sospites l’instal·lador, ja que el coure no és de mala qualitat (el que si que s’ha de dir és que és molt prim!). I on s’ha d’anar a buscar ara el culpable?

 

raman calcantita canonada coure
Figura 2. Espectre Raman de la crosta blava al voltant dels forats del coure de la canalització. Clarament es tracta d’un sulfat hidratat i l’espectre coincideix molt bé amb el del sulfat de coure pentahidratat (calcantita). Amb LIBS es va confirmar que l’únic metall present és el coure. La crosta verda al voltant dels forats no s’ha analitzat.

És freqüent que les clavegueres deixin anar una pestilència molt desagradable i ben característica del sulfur d’hidrogen. L’olfacte detecta aquest gas en concentracions molt petites; si es vol identificar clarament, n’hi ha prou amb mullar un tros de paper de filtre amb una dissolució d’una sal soluble de plom o de plata (com ara nitrat de plom o de plata) i acostar el paper al lloc d’on surt el gas: el sulfur d’hidrogen fa que el paper es torni d’un color marró fosc o negre degut a la formació dels sulfurs de plom o de plata respectivament.

A més del desagradable que és la pudor del sulfur d’hidrogen, també és molt tòxic i corrosiu per a les canonades de les clavegueres; aquest procés de corrosió està ben documentat ja que és la causa de pèrdues econòmiques importants (1,2). Cal dir en favor seu, però, que els banys d’aigua que contenen aquest gas semblen tenir efectes terapèutics; el Balneari de la Puda, que encara es pot veure prop d’Olesa, al costat de la carretera Abrera-Manresa, tenia una clientela fidel que anava a prendre els banys de l’aigua “sulfurosa”. El Balneari de la Puda va tancar fa molts anys però sovint les clavegueres d’Olesa (i de moltes altres poblacions) han agafat el relleu en les emanacions d’aquest gas, que té un origen ben diferent del que hi ha a l’aigua dels balnearis.

La presència de sofre en la crosta (sulfat) que es forma al voltant dels forats en el coure apunta a l’autèntic responsable de la corrosió de la canonada, el sulfur d’hidrogen o, si es vol anar més enllà en la recerca de culpables, als bacteris responsables de la formació d’aquest gas en les clavegueres: els bacteris anaeròbics formen sulfur d’hidrogen a partir, essencialment, del sofre que hi ha a les proteïnes; en presència d’humitat i oxigen també hi ha bacteris que oxiden el sulfur d’hidrogen a àcid sulfúric. Si la claveguera és de ciment, l’acid sulfúric provoca el seu deteriorament i escurça molt la seva vida útil; la combinació de sulfur d’hidrogen i àcid sulfúric també pot provocar la corrosió de les canonades connectades a la claveguera.

Si es considera el coure d’una canalització com la de casa meva, el sulfur d’hidrogen que emana de la claveguera i puja per les canonades reacciona amb el metall i forma sulfur de coure (la densitat del sulfur d’hidrogen és pràcticament la mateixa que la de l’aire, així que qui provoca l’ascens és essencialment un corrent d’aire dins la claveguera). La transformació no s’atura aquí: l’àcid sulfúric arrossegat des de la claveguera en forma d’aerosol o que es forma dins de la pròpia canalització (H2S+O2+H2O) segueix atacant el sulfur de coure  i es forma sulfat de coure. En el procés s’arriba a perforar la canonada i el sulfat de coure apareix a l’exterior. A la part superior de la canalització, horitzontal i totalment oberta, que recull l’aigua de la teulada, la concentració de sulfur d’hidrogen no es prou alta ni hi ha prou humitat perquè s’hi formi àcid sulfúric; per això, allà no hi ha corrosió.

(1) Environmental Protection Agency (EPA). Hydrogen sulfide corrosion.Its consequences, detection and control. https://nepis.epa.gov/Exe/ZyPURL.cgi?Dockey=200048ZZ.TXT

(2) https://en.wikipedia.org/wiki/Biogenic_sulfide_corrosion

(3) Knotkova & K. Kreislova. Atmospheric corrosion and conservation of copper and bronze. Accessible a https://www.witpress.com/Secure/elibrary/papers/9781845640323/9781845640323004FU1.pdf

(4) Les anàlisis Raman i LIBS es van fer amb espectròmetres modulars que s’han descrit anteriorment. Vegeu  https://nouinfominer.wordpress.com/2018/05/23/espectroscopia-raman-diferenciacio-de-linarita-i-caledonita/

 

Deixa un comentari

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

Esteu comentant fent servir el compte WordPress.com. Log Out /  Canvia )

Google photo

Esteu comentant fent servir el compte Google. Log Out /  Canvia )

Twitter picture

Esteu comentant fent servir el compte Twitter. Log Out /  Canvia )

Facebook photo

Esteu comentant fent servir el compte Facebook. Log Out /  Canvia )

S'està connectant a %s