Zink i miljön

Allmänt

Zink är en ljus, gråblå, lätt formbar metall med densiteten 7,14 g/cm³. Den är en naturlig byggsten i miljön och intar 24:e plats i rangordningen av de ämnen som förekommer i jordskorpan. Medelhalten zink beräknas till 70 mg/kg. I brytvärd form förekommer zink främst i zinkblände (sphalerit). När zink exponeras i fuktig luft bildas ett tunt skikt av hydroxid och karbonat på ytan. Skiktet har låg löslighet i vatten och skyddar delvis zinken från vidare korrosion. I närvaro av höga halter svaveldioxid bildas zinksulfat på ytan. Zinksulfat har hög löslighet i vatten och tvättas därför lätt av så att ny zinkyta exponeras för korrosion. Halten av svaveldioxid har dock minskat betydligt i Europa och Sverige de senaste 20 åren och idag uppmätts mycket låga värden.

I närvaro av organiska ämnen bildar zinkjoner komplex med bl.a. aminosyror, peptider, proteiner och nukleotider. Framför allt thiol- och hydroxylgrupper samt kväveligander visar affinitet (dragningskraft) för zink. Denna dragningskraft till biomolekyler är bakgrunden till zinks betydelsefulla roll som essentiellt (livsnödvändigt) mikronäringsämne för alla typer av organismer. 300 olika enzymer, i vilka zink spelar en katalytisk, strukturell eller reglerande roll, är kända. Bl.a. är zinkinnehållande proteiner en huvudfaktor vid regleringen av DNA-transkriptionen i cellkärnan. Zink intar också en viktig roll i en rad andra cellfunktioner, t.ex. för att upprätthålla membraners strukturella integritet, vid hormonreceptorbindningen och vid överföring av signaler i nervsystemet.

Zink i organismer

En vuxen människa behöver ca 12 mg zink per dag för att upprätthålla kroppens livsnödvändiga funktioner samt undvika zinkbrist. Detta innebär att Sveriges befolkning konsumerar ca 50 ton zink per år. Tyvärr lider många människor i världen av zinkbrist, vilket hos barn yttrar sig i diarrésjukdomar, försämrad tillväxt m.m. Zink används i sårsalvor, hudkrämer, barnpuder, läkemedel, sololjor mm. Hos djur och människor är zink betydelsefullt för viktiga hjärnfunktioner, immunförsvar och fortplantning. Zinkbrist hos växter yttrar sig i betydligt sämre tillväxt. För att motverka detta tillsätts tusentals ton zink vid gödning av åkermark. Hos djur får t ex spädgrisar zink i fodret för att få bättre immunförsvar, sårläkning, tillväxt och hud. Enbart till detta åtgår i Sverige ca 70 ton zink per år. I de flesta system för att bedöma ett ämnes miljöfarlighet ingår ämnets bioackumulerbarhet som ett centralt kriterium. Detta uttrycks vanligen som ämnets biokoncentrationsfaktor (BCF) och bestäms experimentellt med hjälp av vattenlevande organismer. Om BCF-värdet är över 100 anses ämnet ha så hög bioackumuleringspotential att det kan betraktas som miljöfarligt. En testorganism, som exponeras för en låg zinkhalt i vattnet, tar upp och ackumulerar mer zink för att tillfredsställa zinkbehovet, vilket resulterar i högre BCF-värde. Då samma testorganism exponeras för högre zinkhalt i vattnet blir zinkupptaget lägre och följaktligen erhålls ett lägre BCF-värde. För ämnen, vars upptagning och ackumulering i levande organismer styrs av väl utvecklade reglersystem såsom essentiella metaller, saknar BCF-värdet relevans.

Människan behöver 12-15 mg zink per dag för att upprätthålla viktiga funktioner i kroppen och undvika infektioner.

Zinkens biotillgänglighet

Biotillgänglighet är ett mått på hur lätt en organism kan ta upp ett visst ämne, exempelvis ett näringsämne, en metall eller ett miljögift. Zink har en förmåga att komplexbindas i svårlösliga föreningar, som generellt har låg biotillgänglighet och därmed låg inverkan på miljön.

Användningsområden

Zink används främst som korrosionsskydd på stål i form av metallbeläggning eller som metalliskt pulver (pigment) i färg, mässing och andra zinklegeringar. Zinkkemikalier används inom vitt skilda områden såsom läkemedel, salvor, träskyddsmedel, torkmedel, flotationsreagens, garvningsmedel, katalysatorer, livsmedelstillsatser, djurfodertillsatser, oljetillsatser mm. Zinkoxid är den vanligaste kemikalien som ingår i gummitillverkning, hudskyddspreparat, sårsalvor osv. I Sverige används närmare 70 % av zinken till korrosionsskydd. En större del av denna mängd åtgår till varmförzinkning av kallvalsad plåt och konstruktionselement. Sveriges årliga behov av zink är 35 000 ton och importeras främst från Norge och Finland.

Avrinning av zink från varmförzinkade produkter

Det finns en utbredd föreställning hos många människor, att användande av metaller i samhället utgör ett problem genom att korrosionsprodukten “läcker” ut och har negativ inverkan på miljön. Denna uppfattning gäller även för zink, som är en vanligt förekommande metall genom den stora mängden varmförzinkade produkter i infrastrukturen. För att kunna bemöta dessa attityder med väl underbyggda fakta har zinkbranschen låtit utföra omfattande studier av hur jord och vatten förorenas vid korrosion av varmförzinkade produkter i utomhusmiljön. Även i miljöer där många källor till zink existerar, t ex längs motorvägar där zink kan frigöras både från däck- och vägslitage, smörjoljor och korrosion, har de utförda undersökningarna visat att zinken inte ger några negativa effekter

Vid ”Division for Surface and Corrosion Science” på Tekniska Högskolan (KTH) i Stockholm har man studerat hur zink, koppar samt rostfritt stål från takmaterial påverkar miljön. Vid regn sköljs en del av den bildade korrosionsprodukten på metallytorna bort och följer med regnvattnet. Mängden korrosionsprodukt som sköljs av beror på en rad faktorer, såsom mängden luftföroreningar, kemiska sammansättningen och pH-värdet hos regnet samt längden och intensiteten hos regnvädret. Metallen, som förekommer i regnvattnet som lämnar takkanten, består huvudsakligen av fria joner. Vid studien framkom, att då det metallinnehållande vattnet passerat genom ett jordlager, eller varit i kontakt med betong eller kalksten, hade över 96 % av den totala metallhalten försvunnit. Merparten av metallen bands mycket snabbt i kontakt med jorden, och den återstående metallen i vattnet hade låg biotillgänglighet och därmed liten möjlighet att inverka på miljön.

Framställning och energiförbrukning

Zink framställs främst ur malmen sphalerit, som efter krossning, anrikning och rostning löses i en elektrolyt. Återvunnen zink från bl a stålverksstoff och andra råvaror löses direkt i elektrolyten. Med hjälp av ström fälls zinken ut ur elektrolytbadet på aluminiumplåtar. Plåtarna strippas från zink, som smälts ned och gjuts till tackor för leverans till förbrukarna. Den zink som används vid varmförzinkning har en renhet på 99,995 % zink. Resterande 0,005 % utgörs främst av järn.

Naturvårdsverket har gjort en beräkning av det relativa energibehovet vid primär framställning av zink och funnit att energiförbrukningen är den lägsta jämfört med samtliga basmetaller utom järn, räknat på både vikt- och volymenhet. Uppgifter från en zinkproducent anger energiförbrukningen till 12-13 GJ/ton zink. Återvunnen zink från förzinkad plåt kräver endast 5 % av denna elåtgång för framställning av ny zink. Zink intar därför en mycket gynnsam position i jämförelse med andra basmetaller när det gäller hushållning med naturresurser.

Återvinning

Vid varmförzinkning uppstår en del processavfall, sekundära råvaror, där all zink ur hårdzink, aska, svärta och filterstoff återvinns. Av världens totala årliga zinktonnage kommer idag ca 35 % från återvunnen zink. Zinkens omloppstid är 30 till 40 år, vilket innebär att närmare 80 % av tillgänglig zink återvinns. Det som inte kan återvinnas är förbrukade kemikalier liksom den zink som korroderar bort vid skydd av stål. Detta gäller både zinkpigment i färg och metallbeläggningar.

Närmare 80 % av all tillgänglig zink återvinns.



For members
Svenska