Zink i naturen

Generelt

Zink er et grunnstoff med kjemisk betegnelse Zn. Det er et lyst, gråblått, og lett formbart metall med tetthet 7,14. Innholdet i jordskorpen er beregnet til, i gjennomsnitt, å være 70 mg/kg. Det tas hovedsaklig ut i form av zinkblende (sphalerit).

Når zink eksponeres i fuktig luft dannes et tynt sjikt av zinkhydroksid og -karbonat på overflaten. Sjiktet er tungt løselig i vann, og beskytter delvis zinken mot videre korrosjon. Ved høyere innhold av svoveldioksid dannes zinksulfat på overflaten. Dette er lett løselig i vann, og vaskes lett bort slik at korrosjonen øker. Svoveldioksid utslipp, og atmosfærens innhold av dette, er imidlertid sterkt redusert i Europa i de siste 20 år, og er i dag meget lavt.

Ved nærvær av organiske forbindelser danner zinkioner kompleks med bl.a. aminosyrer, peptider, proteiner og nukleotider. Spesielt viser thiol- og hydroksylgrupper, og nitrogenligander affinitet overfor zink. Denne tiltrekningskraft til biomolekyler er grunnen til at zink er et livsnødvendig mikronæringsmiddel for alle organismer. 300 forskjellige enzymer, der zink har en katalytisk, strukturell, eller regulerende rolle, er kjent. Bl.a. er proteiner med zink en hovedfaktor ved reguleringen av DNA-transkripsjonen i cellekjernen. Zink spiller også en viktig rolle i mange andre cellefunksjoner.

Zink i organismer

Mennesket behøver 12-15 mg zink pr. dag for å vedlikeholde kroppens livsnødvendige funksjoner, og for å unngå zinkmangel. Norges befolkning spiser altså ca. 25 tonn zink pr. år. Mange mennesker i verden lider dessverre av zinkmangel. Hos barn gir dette seg utslag i diarésykdommer, dårlig vekst m.m.

Zink brukes i sårsalver, hudkremer, barnepudder, legemidler, sololjer, m.m. For mennesker og dyr er zink viktig for hjernefunksjoner, immunforsvar, og forplantning.

For vekster, korn o.l. gir zinkmangel betydelig dårligere vekst. Derfor tilføres åkerjord zink via gjødsel. Dyr tilføres også zink via foret for å få bedre immunforsvar, sårlegning, vekst, og hud. Flere tusen tonn zink brukes årlig som tilsats til kunstgjødsel og dyrefor.

For å bedømme et elements skadevirkning på miljøet inngår, for de fleste miljøer, elementets bioakkumulerbarhet som et sentralt kriterium. Dette uttrykkes vanligvis som elementets biokonsentrasjonsfaktor (BCF), og bestemmes eksperimentelt ved hjelp av organismer som lever i vann. Om BCF-verdien er over 100 anses elementet å ha så stort bioakkumuleringspotential at det kan betraktes som miljøfarlig. En test-organisme som eksponeres i vann med lavt zinkinnhold, tar opp, og akkumulerer mer zink for å tilfredsstille zinkbehovet, hvilket resulterer i høy BCF-verdi. Når samme testorganisme eksponeres i vann med høyere zinkinnhold blir zinkopptaket mindre, og følgelig fås en lavere BCF-verdi.

For elementer hvor opptak og akkumulering i levende organismer styres av vel utviklede reguleringssystem, som viktige metaller, er ikke BCF-verdien relevant. Dette bekreftes ved at BCF-verdien for det viktige metallet zink kan få hvilken som helst verdi som vist i det følgende:

  1. For et blåskjell varierte BCF-verdien fra 600 til 55000 etter 8 døgns eksponering. Zinkinnholdet i kroppsvevet varierte, tross disse høye verdier, bare med en faktor 2.
  2. For en type ferskvannssnegle varierte BCF-verdien fra 1100 til 9000 etter 8 døgns eksponering. Zinkinnholdet i sneglen varierte bare med en faktor 2.

Zinkens biotilgjenglighet

Biotilgjenglighet er et mål på hvor lett en organisme kan ta opp et element, for eks. et næringsmiddel, et metall, eller en miljøgift. Zink kompleksbindes ofte i tungtløslige forbindelser, som normalt har liten biotilgjenglighet, og derved liten innvirkning på miljøet.

Bruksområder

Zink brukes i første rekke til korrosjonsbeskyttelse av stål i form av metallbelegging eller som metallisk pulver (pigment) i maling, og i messing og andre zinklegeringer. Zinkkjemikalier brukes i legemidler, trebeskyttelsesmidler, tørkemidler, flotasjonsreagenser, garvingsmidler, katalysatorer, som tilsats i livsmidler, dyrefor, oljer mm. Zinkoksid er det vanligste kjemikaliet, og brukes i gummi, hudbeskyttelsesmidler, sårsalver etc.

I Norden går ca 70% av zinkforbruket til korrosjonsbeskyttelse. Hoveddelen av dette er til varmforzinking av kaldvalsede plater og konstruksjoner. Zinkproduksjon i Norden foregår i Finland og Norge.

Avrenning av zink fra varmforzinkede produkter

Det er en utbredt oppfatning hos mange mennesker at bruk av metaller utgjør et problem ved at korrosjonsproduktene lekker ut og har en negativ innvirkning på miljøet. Dette gjelder også for zink da store mengder varmforzinkede produkter står ute i naturen. For å kunne imøtegå disse oppfatninger med vel underbygde fakta, har zinkbransjen fått utført omfattende undersøkelser av hvordan jord og vann forurenses ved korrosjon av varmforzinkede konstruksjoner i utendørs miljø. Selv i miljøer der det er mange ”zinkkilder”, som ved motorveier der zink kan komme både fra dekk- og veislitasje, smøreoljer og korrosjon, har undersøkelsene vist at zinken ikke gir noen negative effekter.

Avdelingen for Korrosionslære ved Tekniska Høgskolan (KTH) i Stockholm har undersøkt hvordan avrenning av zink, kopper og rustfritt stål fra taktekker påvirker miljøet. Ved regn skylles en del av korrosjonsproduktene bort med regnvannet. Mengden korrosjonsprodukter som skylles av avhenger av en rekke faktorer, slik som mengden av luftforurensninger, kjemisk sammensetning, regnvannets pH, regnværets intensitet og varighet.

Metaller som finnes i det avrennende vannet er vanligvis frie ioner. Undersøkelsen viste at etter at vannet hadde gått igjennom jord eller vært i kontakt med betong eller kalkstein var mer enn 96 % av det totale metallinnholdet forsvunnet. Hovedmengden var bundet opp i jorden, og det resterende metallet i vannet hadde liten biotilgjenglighet, og derved liten mulighet til å innvirke på miljøet.

Produksjon og energiforbruk

Zink fremstilles i hovedsak fra malmen sphalerit (sulfidmalm), som etter knusing, anriking, og røsting løses i en elektrolytt (svovelsyre). Gjenvunnet zink fra bl.a. stålverksstøv, og andre råvarer løses direkte i elektrolytten. Ved elektrolyse felles zinken ut på aluminiumsplater (katoder). Den utfelte zinken strippes av katodeplatene, smeltes, og støpes ut i blokker. Zinken har en renhet på 99,995%.

En beregning av det relative energibehovet ved primær fremstilling av zink viser at energiforbruket er det laveste for samtlige basis metaller, bortsett fra jern, beregnet på både vekt- og volumenhet. Fra zinkprodusent angis energiforbruket til 12 – 13 GJ/tonn zink. (Giga Joule)
Ved gjenvinning av zink fra forzinkede plater er energiforbruket kun 5% av dette.
Zink har derfor et lavt forbruk av naturressurser sammenlignet med andre basis metaller.

Gjenvinning

Ved varmforzinking dannes en del avfall, sekundære råvarer som hardzink, zinkaske, og filterstøv, som gjenvinnes.

Av verdens totale årlige zinkproduksjon kommer i dag ca 35 % fra gjenvunnet zink. Zinkens omløpstid er 30 til 40 år, hvilket betyr at nærmere 80 % av tilgjengelig zink gjenvinnes. Det som ikke kan gjenvinnes er kjemikalier som forbrukes, samt zink som korroderer av zinkbelegg.

Zink kan gjenvinnes gang på gang. Dette innebærer at den har en selvsagt plass i dagens samfunn. Ved å beskytte stål mot korrosjon i mange tiår spares jernmalm, energi, transport, samt, og ikke minst, utslipp av karbondioksid.

Nesten 80% av tilgjengelig zink gjenvinnes.

For members
Norsk bokmål