Kupfer

Produktgruppeninformation


Kupferblech

Begriffsdefinition

Kuper

Kupfer ist heute neben Aluminium das wichtigste Nichteisenmetall und dient zur Herstellung zahlreicher Legierungen mit Zink zu Messing und Zinn zu Bronze. 
Fast die Hälfte der Produktion wird in der Elektroindustrie verwendet. Außerdem findet Kupfer Verwendung in der Galvanotechnik und ist Bestandteil verschiedener Malerfarben und Schutzanstriche im Schiffsbau. Von den Kupfer-Verbindungen hat Kupfersulfat größere technische Bedeutung, da es in der Landwirtschaft bei Kupfer-Mangel dem Grünfutter zugesetzt wird. Größter Abnehmer ist das Bauwesen. Dort wird Kupfer für Rohre und Formteile für Wasser- und Heizungsinstallationen und Solarkollektoren verwendet. Walzprodukte aus Kupfer werden als Dachdeckungs-, Fassaden- und Wandbekleidung eingesetzt.

Des Weiteren findet Kupfer Anwendung „als anorgnischer Bestandteil von Wirkstoffkombinationen im 
hemischen Holzschutz (Kupfer-Salze) sowie als Bestandteil wasseremulgierbarer Holzschutzmittel.“1

Kupferlegierungen

Bei Messing beträgt der Kupfergehalt mindestens 50 %. Legierungen mit geringerem Gehalt sind so spröde, dass sie technisch nicht verwendbar sind. Vom Zinkgehalt und den weiteren Legierungsbestandteilen hängen die Verarbeitungs- und Anwendungsmöglichkeiten ab. Mit Zusätzen von Al, Fe, Ni, Mn, Sn und Si steigen je nach Zusammensetzung Zug- und Verschleißfestigkeit, aber auch die Korrosionsbeständigkeit. Die gelbe Metallfarbe, die gute Polierbarkeit und die Korrosionsbeständigkeit machen Messing auch für dekorative Zwecke verwendbar.

Bronze ist eine Kupfer-Zinn-Legierungen mit bis zu 13% Zinn. Für Legierungen mit Zink-Zusatz ist der Handelsname Rotguss üblich aufgrund seiner charakteristischen rot-goldenen Farbe.

Wesentliche Bestandteile

Hauptbestandteil

  • Kupfer

Legierungselemente

  • Nickel
  • Zink
  • Zinn
  • Aluminium
  • Silizium
  • Mangan
  • Beryllium
  • Silber
  • Gold

Charakteristik

Kupfer ist gut verformbar, besitzt eine hohe elektrische und Wärmeleitfähigkeit sowie einen hohen Korrosionswiderstand.

Besonders wichtige Eigenschaft hinsichtlich Umwelt- und Gesundheitsrelevanz

Metallisches Kupfer wird nicht als gesundheitsgefährdend eingestuft. Trotzdem metallisches Kupfer im Allgemeinen als nicht wassergefährdend zählt wird empfohlen ein Einleiten in Abwasser, Gewässer oder Erdreich zu vermeiden bzw. das Eindringen von abgewittertem Kuper z. B. von Kupferdachdeckungen in Boden und Gewässer zu verhindern. Oral aufgenommene Kupfersalze führen bei Erwachsenen zu Erbrechen und Schwäche und stellen bei Säuglingen eine große Gefahr dar (beispielsweise aufgenommen durch das Trinkwasser). Kupfersalze (zu unterscheiden von metallischem Kupfer) sind in die Wassergefährdungsklassen 2 und 3 (wassergefährdend bis stark wassergefährdend) eingestuft.1

Gesundheitsgefahren gehen überwiegend von der ätzenden Wirkung der aus den Weichlöten freiwerdenden Ammoniak- und Salzsäuredämpfen aus.

Lieferzustand

  • Draht
  • Blech

Anwendungsbereiche (Besonderheiten)

Kupfer

  • Bleche
  • Dachrinnen
  • Rohre (Fallrohre, Heizungsrohre)

Kupfer-Zink-Legierungen (Messing)

  • Armaturen
  • Fassadenprofile
  • Zierbleche und Beschläge

Kupfer-Zinn-Legierungen (Bronze)

  • Armaturen und Fittings

Hinweise für die ökologische Produktauswahl

Für die Mehrzahl der Anwendungen von Kupfer stehen alternative Materialien, zumeist ebenfalls Metalle zur Verfügung. Als Ersatzstoffe bei der Sanierung oder im Neubau stehen als alternative Materialien Aluminium, Zink, Titanzink, Kunststoffe, Edelstahl, verzinntes Kupfer oder organisch beschichtetes Zink zur Verfügung.
Die Beeinflussung des baulichen Entwurfs bzw. die architektonischen Ausdruckskraft sind dabei natürlich zu berücksichtigen. Darüber hinaus sind die Vor- und Nachteile der unterschiedlichen Materialien detailliert zu untersuchen und jeweils der gesamte Lebenslauf des Produkts zu berücksichtigen. Bedingt durch die lange Lebensdauer von Kupferdächern und der hohen Recyclingrate sortenrein zurück gewonnener Metallbaustoffe sind geeignete Alternativen mit geringerer Gesamtbelastung nicht einfach zu finden.
Die Vor- und Nachteile alternativer Materialien und Beschichtungen sind im Einzelfall abzuwägen.

Quellen

1Zwiener, Mötzl: Ökologisches Baustofflexikon, 2006, 3. Auflage, C.F. Müller Verlag, Heidelberg

Kupfer
Kupfer

Planungs- und Ausschreibungshilfen

Grundsätzliches

Sie befinden sich in einer WECOBIS-Grundstoffgruppe. Bei den Grundstoffen in WECOBIS handelt es sich um Ausgangsstoffe für verschiedene Bauproduktgruppen.

Grundstoffe werden in der Regel nicht ausgeschrieben. Der Reiter Ausschreibung ist daher bei den Metallen nur teilweise gefüllt. Informationen finden sich in den zugeordneten Bauproduktgruppen (s. Links im rechten Navigationsmenü).

Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen (BNB) / Kriterium 1.1.6

Mit dem Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen für Bundesgebäude (BNB) steht ein zum Leitfaden Nachhaltiges Bauen ergänzendes ganzheitliches quantitatives Bewertungsverfahren zur Verfügung.
Das BNB zeichnet sich durch einen Kriterienkatalog aus, nach dem Gebäude nach ökologischen, ökonomischen und soziokulturellen Qualitäten, sowie den technischen und prozessualen Aspekten bewertet werden. (detaillierte Informationen siehe www.nachhaltigesbauen.de).

Das BNB-Kriterium 1.1.6 befasst sich dabei mit den Risiken für die lokale Umwelt.

Produkte, die Kupfer in Pulverform enthalten oder aus Kupferlegierung hergestellt werden, können unter die Stoffgruppen fallen, die zu betrachten sind. Eine genaue Einordnung finden Sie an dieser Stelle Ende 2014.

Zeichen / Labels zur Umwelt- und Gesundheitsrelevanz (z.B. Blauer Engel, Giscode)

Unter dem Reiter Zeichen & Deklarationen finden sich eine Übersichtstabelle, weiterführende Informationen und Links zu Zeichen und Labels, die diese Produktgruppe betreffen können. Auch damit lassen sich Unterschiede von Produkten innerhalb einer Produktgruppe hinsichtlich ihrer Umwelt- und Gesundheitsrelevanz feststellen.

REACH / CLP

Die REACH-Verordnung regelt die Herstellung, das Inverkehrbringen und den Umgang mit Industriechemikalien. Zur Einstufung, Kennzeichnung und Verpackung von Stoffen und Gemischen, dient die CLP-Verordnung (Verordnung über die Einstufung, Kennzeichnung und Verpackung von Stoffen und Gemischen), um ein hohes Schutzniveau für die menschliche Gesundheit und die Umwelt zu gewährleisten.

Wird ein Produkt nicht als Stoff oder Gemisch, sondern als Erzeugnis eingestuft, ist kein Sicherheitsdatenblatt (SDB) erforderlich und Gefahrstoffbezeichnungen entfallen. Lediglich besonders besorgniserregende Stoffe (SVHC) müssen ausgewiesen werden. Für diese Informationen besteht eine Auskunftspflicht. Sie müssen aber nicht in Form eines Sicherheitsdatenblattes nach den Kriterien des Anhangs II der REACH-Verordnung gegeben werden.

Kupfer wird als Stoff, Kupferlegierungen als Gemische/ Zubereitungen eingestuft.
Produkt bezogene Informationen gemäß CLP-Verordnung müssen daher in den Sicherheitsdatenblättern (SDB) der jeweiligen Produkte ausgewiesen sein.

Kupferbleche oder Formteile aus Kupfer können als Erzeugnis eingestuft werden. 

Informationen und Unterstützung zu den Auskunftsrechten finden sich unter www.reach-info.de.

Gefahrstoffverordnung

Kupfer, Kupferlegierungen und daraus hergestellte Produkte sind nicht kennzeichnungspflichtig nach Gefahrstoffverordnung.

Kupfer

Umweltdeklarationen

Zeichen und Labels zur Umwelt- und Gesundheitsrelevanz

Kupfer und KupferlegierungenStand 10/ 2013Internet-Adresse
     
Umweltzeichen (Blauer Engel) - http://www.blauer-engel.de/
EU-Umweltzeichen (Blume) http://www.eco-label.com/
Österreichisches Umweltzeichen http://www.umweltzeichen.at/
GISBAU Produkt-Code http://www.wingis-online.de/wingisonline/

Gütezeichen RAL-GZ

http://www.ral.de/
natureplus-Qualitätszeichen http://www.natureplus.org/
Zeichen / Labels aus Programmen für spezielle Produktgruppen:
FSC-Siegel ./.  http://www.fsc-deutschland.de/
Emicode ./.  http://www.emicode.com/
GUT-Signet ./.  http://www.gut-ev.org/
+ Zeichen / Label für diese Produktgruppe vorhanden
- Zeichen / Label für diese Produktgruppe nicht vorhanden
./. Zeichen / Label für diese Produktgruppe nicht relevant
x Produkte aus dieser Produktgruppe können die Kriterien des Zeichens/Labels definitionsgemäß nicht erfüllen

Die VERBRAUCHER INITIATIVE e. V. betreibt ein Internet-Portal mit umfangreicher Label-Datenbank (www.label-online.de). Die Label werden dort beschrieben und anhand von Kriterien hinsichtlich Nachhaltigkeit (umweltgerecht, sozial verträglich, gesundheitlich unbedenklich) bewertet.

Gütezeichen RAL
RAL-GZ 641/1: Güte- und Prüfbestimmungen für Kupferrohr – Gütesicherung (2009)
RAL-RG 641/2: Hartlote und Hartlötflussmittel für Kupferrohr – Gütesicherung (2002)
RAL-RG 641/3:Weichlote, Weichlötflussmittel und Weichlotpasten für Kupferrohr – Gütesicherung (2000)
RAL-RG 641/4: Kapillarlötfittings aus Kupferrohr – Gütesicherung (2001)

Umweltproduktdeklarationen

Für Produkte mit Umweltproduktdeklaration (Environmental Product Declaration, EPD) liegen umfassende Informationen zu wichtigen Umweltwirkungen wie z. B. Ressourcenverbrauch, globaler Treibhauseffekt, Ozonabbau oder Versauerung von Böden und Gewässern vor (genaue Erläuterungen siehe Lexikon und Textteil „Umweltproduktdeklarationen“). Diese bilden die Datengrundlage für die ökologische Gebäudebewertung.

KupferStand
10/ 2013
Download
     
PCR-Dokument* + Baumetalle 
Branchen-EPD* + Baumetalle 
+ für diese Produktgruppe vorhanden
- für diese Produktgruppe nicht vorhanden

* WECOBIS informiert produktneutral. Aus diesem Grund wird an dieser Stelle sofern vorhanden nur auf PCR-Dokumente (Produktgruppenregeln) und Branchen-EPDs verwiesen. Dies schließt nicht aus, dass für einzelne Produkte EPDs vorliegen können. Weitere Informationen und Downloads finden sich z. B. auf den Seiten des IBU Institut Bauen und Umwelt e. V.. → auch Lexikon Umweltproduktdeklaration

Ökobau.dat / Umweltindikatoren

Ökobau.dat ist ein Baustein des Informationsportals Nachhaltiges Bauen in der Rubrik Baustoff- und Gebäudedaten und enthält Datensätze mit Umweltindikatoren von Bauprodukten. Die in der Ökobau.dat beschriebenen Umweltindikatoren bilden die Grundlage der im Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen für Bundesgebäude (BNB) vorgeschriebenen Berechnung von Ökobilanzen auf Gebäudeebene.

Der hierfür betrachtete Lebenszyklus eines Bauproduktes gliedert sich in die Herstellung und die Nachnutzungsphase. Die Bewertung basiert auf Indikatoren der

  • Sachbilanz / Input (PEIr, PEInr, Sekundärbrennstoffe, Wassernutzung)
  • Sachbilanz / Output (Abraum, Hausmüll/Gewerbeabfälle, Sonderabfälle)
  • Wirkbilanz (ADP, EP, ODP, POCP, GWP, AP)

Diese umfangreiche Sammlung verifizierter Daten steht unter http://www.nachhaltigesbauen.de/oekobaudat/ zur Ansicht zur Verfügung.
Datensätze zu Kupfer siehe → Metalle (4) → Kupfer
Weitere Datensätze zu Kupfer siehe → Metalle (4) → End of life Prozesse von Metallen 
Download des gesamten Datensatzes unter → Ökobau.dat

Kupfer
Kupfer

Technisches

Baustoffklasse nach DIN 4102-1

A1

Euroklasse nach DIN EN 13501-1

A1

Färbung

lachsrosa, metallisch

Beständigkeit

Unempfindlich gegen Zement, Kalk, Gips Bei Kontakt mit unedleren Metallen (Zink, Aluminium, Eisen) können diese durch Kupfer elektrolytisch angegriffen werden.

Technische Regeln (DIN, EN)

DIN V 17912

1999

Kupfer und Kupferlegierungen - Bestimmungen und Verfahren für die Vergabe von Werkstoffnummern und die Registrierung von Werkstoffen

DIN EN 504

 

1999

Dachdeckungsprodukte aus Metallblech - Festlegungen für vollflächig unterstützte Bedachungselemente aus Kupferblech

DIN EN 506

2009

Dachdeckungsprodukte aus Metallblech - Festlegungen für selbsttragende Bedachungselemente aus Kupfer- oder Zinkblech

DIN EN 1172

2012

Kupfer und Kupferlegierungen - Bleche und Bänder für das Bauwesen

DIN EN 1173

2008

Kupfer und Kupferlegierungen - Zustandsbezeichnungen

DIN EN 1412

1995

Kupfer und Kupferlegierungen - Europäisches Werkstoffnummernsystem

DIN EN 1652

1998

Kupfer- und Kupferlegierungen - Platten, Bleche, Bänder, Streifen und Ronden zur allgemeinen Verwendung

DIN EN 1655

1997

Kupfer und Kupferlegierungen - Konformitätserklärungen

DIN EN 1758

1998

Kupfer und Kupferlegierungen - Bänder für Systemträger

DIN EN 1976

2013

Kupfer und Kupferlegierungen - Gegossene Rohformen aus Kupfer

DIN EN 1977

2013

Kupfer und Kupferlegierungen - Vordraht aus Kupfer

DIN EN 1981

2003

Kupfer und Kupferlegierungen - Vorlegierungen

DIN EN 1982

2008

Kupfer und Kupferlegierungen - Blockmetalle und Gussstücke

DIN EN 12163

2011

Kupfer und Kupferlegierungen - Stangen zur allgemeinen Verwendung

DIN EN 12166

2011

Kupfer und Kupferlegierungen - Drähte zur allgemeinen Verwendung

DIN EN 12167

2011

Kupfer und Kupferlegierungen - Profile und Rechteckstangen zur allgemeinen Verwendung

DIN EN 12502-2

2005

Korrosionsschutz metallischer Werkstoffe - Hinweise zur Abschätzung der Korrosionswahrscheinlichkeit in Wasserverteilungs- und speichersystemen - Teil 2: Einflussfaktoren für Kupfer und Kupferlegierungen

DIN EN 13148

2010

Kupfer und Kupferlegierungen - Feuerverzinnte Bänder

DIN EN 14782

2006

Selbsttragende Dachdeckungs- und Wandbekleidungselemente für die Innen- und Außenanwendung aus Metallblech - Produktspezifikation und Anforderungen

DIN EN 14783

2013

Vollflächig unterstützte Dachdeckungs- und Wandbekleidungselemente für die Innen- und Außenanwendung aus Metallblech - Produktspezifikation und Anforderungen

DIN CEN/TS 13388, DIN SPEC 9700

2013

Kupfer und Kupferlegierungen - Übersicht über Zusammensetzungen und Produkte

Bauregelliste

Das Deutsche Institut für Bautechnik stellt in den Bauregellisten A, B und C die technischen Regeln für Bauprodukte und Bauarten sowie bauaufsichtlich geregelte und nicht geregelte Bauprodukte und Bauarten auf.
Nach Zustimmung der obersten Bauaufsichtsbehörden der Länder wird die Bauregelliste bekannt gegeben. Erwerb und weiterführende Informationen zu Bauregelliste und ihren Regelungsbereichen siehe unter → www.dibt.de
Eine Darstellung und Erläuterungen zur Klassifizierung von Bauprodukten siehe im Lexikon → Klassifizierung von Bauprodukten

Kupfer

Literaturtipps

Hullmann, Heinz / Kraft, Udo / Lichtnecker, Herbert / Willkomm, Wolfgang:
Natürlich oxidierende Metalloberflächen. Umweltauswirkungen beim Einsatz von Kupfer und Zink in Gebäudehüllen, Fraunhofer IRB Verlag, 1. Aufl. 2003

Deutsches Kupfer Institut: Nr. i004 Kupfer-Vorkommen Gewinnung Eigenschaften Verarbeitung Verwendung, DKI, 1999, Düsseldorf
www.kupfer-institut.de

Umweltbundesamt, UBA Texte 19/05: Einträge von Kupfer, Zink und Blei in Gewässer und Böden - Analyse der Emissionspfade und möglicher Emissionsminderungsmaßnahmen, Dessau, August 2005
http://www.umweltdaten.de/publikationen/fpdf-l/2936.pdf

Krüger Jürgen, Rombach Georg: Sachbilanz zur Kupfererzeugung unter Berücksichtigung der Endenergien, Metall Nr. 10-11/98 S. 636-642, 1998

Bundesministerium für Verkehr, Bau- und Wohnungswesen: Leitfaden Nachhaltiges Bauen, 1999, Bonn

Klärschlammverordnung (AbfKlärV) vom 15. April 1992
(BGBl. I S. 912), geändert durch Verordnung vom 6. März 1997 (BGBl. I S. 446), durch Art. 3 Gesetz zur Neuregelung des Rechts des Naturschutzes und der Landschaftspflege und zur Anpassung anderer Rechtsvorschriften vom 25. März 2002 (BGBl. I S. 1193), durch Art. 2 Verordnung zur Änderung abfallrechtlicher Nachweisbestimmungen vom 25. April 2002 (BGBl. I S. 1488), durch § 11 Düngemittelverordnung vom 26. November 2003 (BGBl. I S. 2373) und durch Artikel 4 Verordnung zur Vereinfachung der abfallrechtlichen Überwachung vom 20. Oktober 2006 (BGBl. I S. 2298)

Gaugl Heinz: Metallrecycling, Institut für Technologie + Hüttenkunde der Nichteisenmetalle, 1999, Leoben

Krüger J.: Sachbilanz einer Ökobilanz der Kupfererzeugung und -verarbeitung, Metall Heft 4/5/6,, Hüthig Fachverlage, 1995, Heidelberg

Röbert Fritz: Tecu Kupfer Planen, Gestalten, Verarbeiten

Landesgewerbeanstalt Bayern: Ökologisch geprüfte Bauprodukte, 1999, Nürnberg

Hardman David: Umweltverschmutzung Ökologische Aspekte und biologische Behandlung, Springer Verlag, 1996, Berlin

Die Zeit – Wirtschaft (2005): Wohlstand aus der Grube, Misereor-Pressemitteilung vom 22.05.2006

Berliner Zeitung vom 27.Januar 2007

Kupfer

Rohstoffe / Ausgangsstoffe

Hauptbestandteile

Metallisches Kupfer Reinheitsgrad ≥ 99,9%

  • Kupfer (≥ 99,9%)
  • Phosphor (0,015-0,040 %)

nachhaltiges-bauen Kupfer, Online-Quelle (abgerufen 04/2014)

Messing (Kupferlegierung)

  • Kupfer (63 %)
  • Zink (37%)

siehe auch Metalle

Vergleicht man die Häufigkeit aller in der Erdkruste vorkommenden Elemente, so steht Kupfer mit 0,004 bis 0,006 % Massenanteil an 23. Stelle.
Etwa 85 % der Weltkupfererzeugung stammen aus sulfidischen Erzen, die im Mittel einen Kupfergehalt von 0,4 bis 1 % aufweisen Von den zahlreichen Kupfermineralien sollen hier nur die bekanntesten genannt werden: Chalkopyrit CuFeS2 (Kupferkies), Chalkosin Cu2S (Kupferglanz), Bornit Cu5FeS4 (Buntkupfererz), Malachit Cu2(OH)2CO3 (Kupferspat), Azurit Cu3(OH)2[CO3]2 (Kupferlasur), Cuprit Cu2O (Rotkupfererz). Die Cu-Gehalte liegen dabei zwischen 34 und 79 %. Kupfermineralien kommen meist in Begleitung anderer Metalle wie Eisen, Blei, Gold und Silber vor, die aus den Galvanikschlämmen der Kupferraffination gewonnen für die Rentabilität der Kupferverarbeitung von immenser Bedeutung sind.

Umwelt- und Gesundheitsrelevanz

Gewinnung der Primärrohstoffe

Jährlich werden weltweit mehr als fünfzehn Millionen Tonnen Kupfer neu aus Erz gewonnen. Die inländische Produktion von raffiniertem Kupfer und Kupfergusslegierungen betrug 2007 rund 666.000 Tonnen, die Halbzeugproduktion (incl. Leitmaterial) und der Metallguss lagen zusammen bei rund 1,9 Millionen Tonnen.

Kupfer tritt in geringen Mengen gediegen auf, Einzelfunde können mehrere Tonnen wiegen. Technisch bedeutsam sind aber die verschiedenen Kupfererze, die sowohl im Tagebau als auch im Untertagebau gewonnen werden. Kupfererze enthalten 5 bis 50 g Kupfer bezogen auf 1 kg Kupfererz, Manganknollen am Meeresgrund können bis 10 g/kg enthalten. Meist baut man, von der Erdoberfläche ausgehend, zuerst die oxidischen Kupfermaterialien ab, um bei zunehmender Tiefe nach und nach die sulfidischen Erze zu erreichen. Derzeit werden etwa 50 % der Kupfererze im Tagebau abgebaut. Um 1 t Kupfer zu erhalten, müssen ca. 200 t Material bewegt werden. Durch einen sehr gezielten Abbau fällt beim Tiefbau kaum Abraum an.

Verfügbarkeit

Betrachtet man allein die in der Erde enthaltenen Bodenschätze, sind Kupfervorkommen recht häufig vertreten: derzeit werden die weltweiten Kupferreserven auf ca. 552 Mio. t geschätzt, und es werden laufend neue Vorkommen entdeckt. Die größten Lagerstätten befinden sich in den USA, in Kanada, der GUS, in Chile, Peru, Australien, Indonesien, Simbabwe, Zaire, Sambia. In Europa sind die bedeutendsten Kupfervorkommen in Polen, Finnland, Griechenland und dem ehem. Jugoslawien. In Deutschland findet derzeit kein Bergbau für Kupfer mehr statt. In der Lausitz südlich von Cottbus wird aber eine der größten Kupferlagerstätten Europas erkundet. Die Lagerstätte in 1000 Meter Tiefe befindet sich zwischen Spremberg (Brandenburg) und Weißwasser (Sachsen). Dort werden 1,5 Millionen Tonnen Kupfer und andere Metalle vermutet.

Verwendung von Recyclingmaterialien / Produktionsabfällen

Große Bedeutung hat die Sekundärindustrie, da über 50 Prozent der jährlichen deutschen Kupferproduktion aus Schrotten und kupferhaltigen Zwischenprodukten (Schlacken, Krätzen etc.) stammen.

Radioaktivität

Bei den derzeit handelsüblichen Bauproduktgruppen sind aus der Sicht des Strahlenschutzes keine Einschränkungen erforderlich. Allerdings ist auch weiterhin die vorgegebene Beschränkung des Anteils industrieller Rückstände als Zuschlag zu beachten, siehe ausführliche BfS-Informationen zu Baustoffen unter http://www.bfs.de/de/ion/anthropg/baustoffe.html.

Kupfer und Kupferlegierungen sind nicht radioaktiv und tragen daher nicht zur Strahlenexposition der Bewohner bei.

Quellen

Scholz/Hiese: Baustoffkenntnis; 17. Auflage, 2011; Werner Verlag (Wolters Kluwer Deutschland GmbH), Köln

Dehn, F.; König, G.; Marzahn G.: Konstruktionswerkstoffe im Bauwesen, Verlag Ernst und Sohn, 1. Auflage, 2003

Kupfer

Herstellung

Prozesskette

Prozesskette Kupfer

Herstellungsprozess

Aufbereitung

Die Aufbereitung der Erze erfolgt durch Trennung von taubem Gestein nach Feinmahlung und Schwimmverfahren (Flotation), d. h. Aufschwemmen mit Wasser unter Zusatz von Chemikalien und Schaumbildnern auf 25 bis 35 % Cu. Diese Konzentrate werden dann in den Verbrauchsländern zu Kupfer weiterverarbeitet. Der Wasserbedarf beträgt ca. 4 - 10 m³/t Roherz; in der Regel wird das Wasser im Kreislauf geführt.

Verhüttung

Grundsätzlich ist heute der Reaktionsablauf für alle eingesetzten schmelzmetallurgischen Gewinnungsverfahren gleich. Er führt über das Schmelzen des Kupferkonzentrates im Schwebeschmelzofen zu Kupferstein (Cu-Gehalt bis 80 %), über die Verfahrensstufe konvertieren im Konverter zu Blisterkupfer (Cu-Gehalt 96 bis 99 %) sowie mit nachfolgender Feuer-Raffination im Anodenofen zu Anodenkupfer (Cu-Gehalt ≥ 99 %, Sauerstoffgehalt ≤ 0,2 %), das in Anoden-Platten vergossen wird.

Raffinationselektrolyse

Bei der Raffination von Kupfer wird das Metall von restlichen Verunreinigungen befreit. Dabei tauchen eine Anode aus Rohkupfer und eine Kathode aus Edelstahl in schwefelsaure Kupfersulfatlösung. Bei Stromfluss werden an der Anode Kupferatome zu Kupferionen oxidiert. An der Kathode werden Kupferionen zu Kupferatomen reduziert. Kathodenplatten aus reinem Kupfer (99,99%) bilden sich und werden dann von der Edelstahlplatte entfernt.
Edlere Metalle als Kupfer, wie Gold, Silber, Platin Iridium, gehen nicht in Lösung, sondern sinken auf den Boden des Gefäßes. Unedlere Verunreinigungen gehen in Lösung und werden, anders als Reinkupfer, nicht wieder abgeschieden.
Das reine Kupfer der Kathode (mit 99,5 bis 99,9% Cu) wird dann als Raffinadekupfer weiterverarbeitet.

In der Bundesrepublik gibt es eine Primärkupferhütte, die ihre Konzentrate aus dem Ausland bezieht. Aus 2,13 t Konzentrat (mit 12 % H2O) entstehen dabei durch Verhüttung und Raffination 1 t Reinmetall sowie 1,88 t Schwefelsäure (aus dem SO2-Gas gewonnen) und 1,12 t Schlacke. Sowohl Schwefelsäure wie Schlacke werden vermarktet. Für 1 t Kupfer werden etwa 200 t Erz benötigt.

Umweltindikatoren / Herstellung

Einheitliche Werte zu Umweltindikatoren in WECOBIS soll zukünftig ausschließlich die Datenbank Ökobau.dat des Informationsportals Nachhaltiges Bauen des BMUB liefern.

Die Ökobau.dat stellt Umweltprofile für Bauprodukte bereit, die als erforderliche Datengrundlage für die Lebenszyklusanalyse eingesetzt werden. Für Bauprodukte gibt es Herstellungs- und End-of-Live- Datensätze.
Weiterführende Informationen zur Ökobau.dat im Zusammenhang mit dieser Produktgruppe finden sich in WECOBIS unter Fachinformationen / Reiter Umweltdeklarationen → Ökobau.dat / Umweltindikatoren
Da in der Herstellung von Bauprodukten ein großer Anteil der verursachten Umweltbelastungen auf den Verbrauch von nicht erneuerbaren Energieträgern zurückzuführen ist, stellt die Graue Energie (kumulierter Primärenergieaufwand nicht erneuerbar) dafür einen guten Indikator dar.

Im Kapitel Energieaufwand finden sich ggf. allgemeine Informationen zum Thema, die die Produktgruppe prägen.

Energieaufwand

Je nach Erztyp, Kupfergehalt des Roherzes, Tiefbau oder Tagebau, Art der Energiebereitstellung unterscheidet sich der Energiebedarf für Bergbau und Aufbereitung sehr voneinander.

Charakteristische Emissionen

Emissionen treten insbesondere in Form von Verbrennungsgasen (CO2) auf.

Maßnahmen Gesundheitsschutz

Bei der Herstellung von Kupfer und Kupferlegierungen ist auf persönliche Schutzausrüstung zu achten (Augen-, Gesichts-, Gehör-, Hautschutz). Das gilt auch bei der Herstellung von beispielsweise Kupferblechen, die mit verdünnter Schwefelsäure gebeizt werden.

Maßnahmen Umweltschutz

Umweltschutzmaßnahmen bestehen insbesondere in der Einhausung der Produktionsanlagen und Kreislaufführung von Flüssigkeiten und Gasen (z. B. Reinigungswasser, Elektrolytlösung etc.). Des Weiteren helfen Filteranlagen zur Reinhaltung der Luft.

Transport

Da Kupfer in Deutschland nicht mehr abgebaut wird und es deshalb die angereicherten Kupfererze z. B. aus den USA, Kanada, Australien oder Simbabwe importiert werden muss, kommt es zu langen Transportwegen, vorzugsweise auf dem Wasserweg per Schiff.

Quellen

Scholz/Hiese: Baustoffkenntnis; 17. Auflage, 2011; Werner Verlag (Wolters Kluwer Deutschland GmbH), Köln

Kupfer

Verarbeitung

Technische Hinweise / Verarbeitungsempfehlungen

siehe auch Metalle

Kupfer ist ein relativ weiches, verformbares, rötliches Metall (Buntmetall), das je nach Art der Bewitterung schneller oder langsamer braunrot bis schließlich fast schwarz wird.
Es lässt sich gut walzen, ziehen, schmieden, löten und schweißen, jedoch schwer gießen. Es zeichnet sich durch eine gute Korrosionsbeständigkeit aus und ist unempfindlich gegen Zement, Kalk und Gips.

Als Verbindungstechniken von Kupferbauteilen sind das Falzen, Nieten, Schrauben, Kleben, Weichlöten, Hartlöten und Schweißen zu nennen.1
Beim Weichlöten von Kupfer werden Weichlötflussmittel auf Basis von Zink- und Ammoniumchlorid eingesetzt. Sie bewirken die Befreiung der Werkstückoberflächen von Oxid-, Sulfid- und Schmutzschichten und ermöglichen so eine feste Verankerung des Lots auf der Metalloberfläche.

Arbeitshygienische Risiken

Allgemeines

Gesundheitsgefahren gehen überwiegend von der ätzenden Wirkung der aus den Weichlöten freiwerdenden Ammoniak- und Salzsäuredämpfen aus.

AGW-Werte

  • 1 mg Kupfer (Staub)/m³ Luft
  • 0,1 mg/m³ (für Kupfer-Rauch)

Bei Verwenung von Weichlötflussmitteln

  • 35 mg/m³ Ammoniak wasserfrei
  • 7 mg/m³ Chlorwasserstoff wasserfrei

http://nachhaltiges-bauen.de/baustoffe/Kupfer, abgerufen 13.2.14

REACH / CLP

Die REACH-Verordnung regelt die Herstellung, das Inverkehrbringen und den Umgang mit Industriechemikalien. Zur Einstufung, Kennzeichnung und Verpackung von Stoffen und Gemischen, dient die CLP-Verordnung (Verordnung über die Einstufung, Kennzeichnung und Verpackung von Stoffen und Gemischen), um ein hohes Schutzniveau für die menschliche Gesundheit und die Umwelt zu gewährleisten.

Wird ein Produkt nicht als Stoff oder Gemisch, sondern als Erzeugnis eingestuft, ist kein Sicherheitsdatenblatt (SDB) erforderlich und Gefahrstoffbezeichnungen entfallen. Lediglich besonders besorgniserregende Stoffe (SVHC) müssen ausgewiesen werden.

Kupfer in Pulverform wird als Stoff, Kupferlegierungen als Gemische/ Zubereitungen eingestuft.
Produkt bezogene Informationen gemäß CLP-Verordnung müssen daher in den Sicherheitsdatenblättern (SDB) der jeweiligen Produkte ausgewiesen sein.

Kupferbleche oder Formteile aus Kupfer können auch als Erzeugnis eingestuft werden. Aus diesem Grund ist kein Sicherheitsdatenblatt erforderlich und Gefahrstoffbezeichnungen entfallen.

Einstufungen und Gesundheitsgefahren nach GISBAU

siehe Stoff-/Produktgruppen GISBAU (Weichlötflussmittel)

Emissionen

Bei nicht fach- und sachgerechter Verarbeitung kann es durch erhöhte Löttemperaturen zu einem Anstieg der Schadstoffemissionen (freiwerdende Ammoniak- und Salzsäuredämpfe) kommen.

Umweltrelevante Informationen

Energiebedarf

Bei der Verarbeitung von Kupferbauteilen kann Energie zum Umformen (Biegen/Anpassen) von Blechen oder Fügen (Löten) benötigt werden.

Wassergefährdung

Beuteile aus metallischem Klupfer sind im Allgemeinen nicht wassergefährdend, dennoch soll das Eindringen insbesondere von abgewitterten Kupferbestandteilen in Abwasser, Gewässer oder Erdreich vermieden werden. Kupfersalze (zu unterscheiden von metallischem Kupfer) sind in die Wassergefährdungsklassen 2 und 3 (wassergefährdend bis stark wassergefährdend) eingestuft.1

Transport

In Deutschland gibt es mehrere Kupferhütten von denen im Jahr 2005 nur eine Kupfererzkonzentrate eingeführt hat. Alle anderen verarbeiten Kupfer aus Sekundärquellen.2

Quellen

1Zwiener, Mötzl: Ökologisches Baustofflexikon, 2006, 3. Auflage, C.F. Müller Verlag, Heidelberg
2Umweltbundesamt Ableitung von Kriterien zur Beurteilung einer hochwertigen Verwertung gefährlicher Abfälle, Online-Quelle (abgerufen 10/2013)

Kupfer

Nutzung

Umwelt- und Gesundheitsrisiken bei bestimmungsgemäßer Nutzung

Schadstoffabgabe / Emissionen in den Innenraum

Nach bisherigem Kenntnisstand erfolgt keine Schadstoffabgabe bei bestimmungsgemäßer Nutzung.

Biologie

Kupfer ist als Biometall an zahlreichen körpereigenen Redox-Reaktionen, an der Elektronenübertragung, sowie der Chlorophyll- und Hämoglobinsynthese beteiligt. Es zeichnet damit für eine Vielzahl lebensnotwendiger Stoffwechselprozesse verantwortlich und ist zentraler Bestandteil verschiedener Proteine und Enzyme. Es gehört zu den essentiellen Spurenelementen und unterliegt einer ausgeprägten homöostatischen Regulierung. Ernährungsbedingte Kupfer-Mangelerscheinungen sind bekannt, krankheitsbedingte Kupferlimitationen sowie Kupfer-Überversorgungen sind hingegen sehr selten und treten nur bei genetisch verursachter Beeinträchtigung des zellulären Metabolismussystems auf.

Der Kupfergehalt eines Erwachsenen beläuft sich auf etwa 100 mg. Der Tagesbedarf schwankt zwischen 1 und 3 mg. Die Resorptionsrate für Kupfer im menschlichen Darm ist gering. Es kann nur dann giftig wirken, wenn die körpereigenen Regelmechanismen durch seltene spezielle Krankheiten bedingt nicht richtig funktionieren. Für Kleinkinder sind demgegenüber geringe Kupferionenkonzentrationen, die mit sauren Wässern aus den Kupferleitungen herausgelöst werden können, bereits giftig.

Boden

Die Grenzwert Boden nach Klärschlammverordnung (AbfklärV) liegen bei 60 mg/kg TS.

Quelle: Neufassung der AbfKlärV „Ressourcen nutzen – Böden schonen“, Stellungnahme der Bundes-Qualitätsgemeinschaft Sero-Dünger e.V. vom 15. Dezember 2006

Umwelt- und Gesundheitsrisiken im Schadensfall

Wassereinwirkung

Werden saure Wässer durch Kupferleitungen geleitet, können geringe Kupferionenkonzentrationen herausgelöst werden. Die Resorptionsrate für Kupfer aus kupferhaltigen Wässern im menschlichen Darm ist gering. Es kann nur dann giftig wirken, wenn die körpereigenen Regelmechanismen durch seltene spezielle Krankheiten bedingt nicht richtig funktionieren. Dann führen die oral aufgenommenen Kupfersalze zu allgemeiner Schwäche, Erbrechen und Entzündungen im Verdauungstrakt.1 Für Kleinkinder sind aber bereits kleine Mengen giftig

Beständigkeit Nutzungszustand

Kupfer steht in der Spannungsreihe der Metalle bei den edlen Metallen, aber noch unter Silber und Gold. Von nichtoxidierenden Säuren wie Salzsäure wird es nicht angegriffen. Von konzentrierter Schwefelsäure und Salpetersäure wird es unter Bildung entsprechender Kupfersalze oxidiert. Das Metall ist für seine hervorragende elektrische und thermische Leitfähigkeit bekannt und wird deshalb als Kabelmaterial zur Stromleitung verwendet. Nur Silber hat in dieser Hinsicht noch bessere Eigenschaften.

Beim Zusammenbau mit unedleren Metallen (Fe, Al, Zn) können diese elektrolytisch angegriffen werden.

An der Luft bildet sich rasch eine dünne, schützende Oxidschicht, die eine weitere Reaktion unterbindet. Durch Einwirkung des Luftsauerstoffs verändert sich ihre Oberfläche in braunes Kupferoxid und wird im Lauf der Zeit durch Einwirkung von Kohlendioxid und Feuchtigkeit an der Oberfläche zu grüner Patina. Sie besteht aus basischem Kupfercarbonat, welches das Kupfer vor weiterer Oxidation schützt. Diese Patina kann als „Selbstheilend“ bezeichnet werden, da kleinere Schäden auf der Oberfläche die durch mechanische Beanspruchungen entstanden sind, durch erneute Patinabildung wieder verschlossen werden.
Die Patina ist nicht zu verwechseln mit dem Grünspan, der nur in Kontakt mit Essigsäure gebildet wird.

Unter der Rubrik Baustoff- und Gebäudedaten / Nutzungsdauern von Bauteilen findet sich auf dem Informationsportal Nachhaltiges Bauen eine Datenbank mit Nutzungsdauerangaben von ausgewählten Bauteilen des Hochbaus für den Leitfaden „Nachhaltiges Bauen“.
Datenbank als PDF

Quellen

1Zwiener, Mötzl: Ökologisches Baustofflexikon, 2006, 3. Auflage, C.F. Müller Verlag, Heidelberg

Kupfer

Nachnutzung

Wiederverwendung / Wiederverwertung / Beseitigung

Es ist möglich Kupfer beliebig oft zu recyceln. Da im Gegensatz zu Stahl und Aluminium beim Wiederaufschmelzen alle Legierungsbestandteile entfernt werden können, ist die Wiederverwertung ohne Qualitätsverluste möglich.

Wiederverwendung

Bauteile aus Kupfer, z. B. Armaturen, können je nach Zustand direkt wiederverwendet werden, oder wenn das nicht möglich ist der stofflichen Verwertung zugeführt werden. Auch Verbundmaterialien sind trennbar (Debonding-Verfahren), wenngleich geschraubte Verbindungen gegenüber geschweißten oder genieteten Verbindungen wegen ihrer einfacherern Trennbarkeit vorzuziehen sind.

Stoffliche Verwertung

Die Recyclingrate von Kupfer liegt bei 95%1. Mittlerweile hat der Anteil des in den Produktionsprozess von Kupferblechen eingeführte Sekundärkupfers einen Anteil von ca. 40 % erreicht. Dieses Sekundärkupfer setzt sich zusammen aus Neuschrott (saubere Produktionsabfälle), Altschrott (Kabelschrott, Elektronikschrott, Bleche), Zwischenprodukten und Reststoffen (Krätzen, Filterstäube, Galvanikschlämme).

Beseitigung / Verhalten auf der Deponie

Da Kupfer fast vollständig im Kreislauf geführt wird (Recyclingrate 95%1), fallen nur geringe zu deponierende Mengen Kupfer an, bei denen es nach derzeitigem Wissenstand keine Probleme bei der Deponierung gibt, wobei es auch Meinungen gibt, die das Verhalten von Kupfer in Müllverbrennungsanlagen und auf Deponien für problematisch halten.1
Besondern Kupfer stünde „im Verdacht, bei der Verbrennung katalytisch die Entstehung von polychlorierten Dioxinen und Furanen zu begünstigen.“1 Gesicherte Ergebnisse liegen diesbezüglich derzeit noch nicht vor.

EAK-Abfallschlüssel

10 06 0x Abfälle aus der thermischen Kupfermetallurgie
12 01 03 NE-Metallfeil- und -drehspäne
12 01 04 NE-Metallstaub und -teilchen
12 01 13 Press- und Stanzabfälle (Abfälle aus der mechanischen Formgebung)
17 04 01 Kupfer, Bronze, Messing
19 10 02 NE-Metall-Abfälle
19 12 03 Nichteisenmetalle

Quellen

1Zwiener, Mötzl: Ökologisches Baustofflexikon, 2006, 3. Auflage, C.F. Müller Verlag, Heidelberg