Alment
Zink er et lyst, gråblåt, let formbart metal med densiteten 7,14 g/cm3. Den er en naturlig byggesten i miljøet, og indtager en 24. plads i rangordnen over de emner, der forekommer i jordoverfladen. Middelværdien for zink beregnes til 70 mg/kg. I udvundet form forekommer zink først og fremmest i zinkblende (sphalerit).
Når zink udsættes for fugtig luft, dannes et tyndt lag af hydroxid og karbonat på overfladen. Laget har lav opløselighed i vand og beskytter delvis zinken for videre korrosion. I nutidens høje indhold af svovldioxid dannes zinksulfat på overfladen. Zinksulfatet har høj opløselighed i vand, og vaskes derfor let af, så den ny zinkoverflade udsættes for korrosion. Indholdet af svovldioxid er dog formindsket betydeligt i Europa og Danmark de seneste 20 år, og i dag måles meget lave værdier.
Tilstedeværelse af organiske emner danner zinkioner kompleks med bl.a. aminosyrer, peptider, proteiner og nukleotider. Frem for alt thiol- og hydroxylgrupper samt kvælstoflignende viser affinitet (tiltrækningskraft) for zink. Denne tiltrækningskraft til biomolekyler er baggrunden for zinks betydningsfulde rolle som essentielt (livsnødvendigt) mikronæringsemne for alle typer af organismer. Man kender til over 300 forskellige enzymer, hvor zink spiller en katalytisk, strukturel eller regulerende rolle. Bl.a. er proteiner med et zinkindhold en hovedfaktor ved regulering af DNA-transkriptionen i cellekernen. Zink indtager også en vigtig rolle i en række andre cellefunktioner, f.eks. til at opretholde membraners strukturelle integritet ved hormonreceptor-bindingen og ved overføring af signaler i nervesystemet.
Zink i organismer
Mennesket behøver 12-15 mg zink pr dag for at opholde kroppens livsnødvendige funktioner samt undgå zinkmangel.
Dette indebærer, at Danmarks befolkning bruger ca. 30 tons zink pr år. Desværre lider mange mennesker i verden af zinkmangel, hvilket hos børn udmønter sig i diarrésygdomme, forringet vækst mv.
Zink bruges i sårsalve, hudcreme, børnepudder, lægemidler, sololie mm. Hos dyr og mennesker er zink betydningsfuld for vigtige hjernefunktioner, immunforsvaret og forplantning.
Zinkmangel hos planter udmønter sig ved betydeligt dårligere vækst. For at modvirke dette, tilsættes tusindvis af tons zink ved gødning af marker. Hos dyr får f.eks. pattegrise zink i foderet for at forbedre immunforsvaret, sårheling, vækst og hud.
I de fleste systemer til at bedømme et emnes miljøfarlighed indgår emnets bioakkumulerbarhed som et centralt kriterium. Dette udtrykkes i almindelighed som emnets biokoncentrationsfaktor (BCF), og bestemmes eksperimentelt med hjælp af vandlevende organismer. Hvis BCF-værdien er over 100, anses emnet for at have et så højt bioakkumuleringspotentiale, at det betragtes som miljøfarligt. En testorganisme, som udsættes for vand med et lavt zinkindhold, optager og akkumulerer mere zink for at tilfredsstille zinkbehovet, hvilket resulterer i højere BCF-værdier. Når den samme testorganisme udsættes for vand med et højere zinkindhold, bliver optagelsen af zink lavere, og derfor opnås en lavere BCF-værdi.
For emner, hvor optagning og akkumulering i levende organismer styres af veludviklede regelsystemer, såsom essentielle metaller, er BCF-værdien ikke relevant. Dette bliver tydeligt, eftersom BCF-værdien for det essentielle zinkmetal kan antage hvilken som helst af følgende værdier:
For en blåmusling varierede BCF-værdien mellem 600 og 55000 efter 8 døgns eksponering. Zinkindholdet i kroppens væv varierede på trods af disse høje værdier kun med en faktor 2.
For en snegleart varierede BCF-værdien mellem 1100 til 9000 efter 8 døgns eksponering. Zinkindholdet i sneglen varierede kun med en faktor 2.
Zinkens biotilgængelighed
Biotilgængelighed er et mål for, hvor nemt en organisme optager et bestemt stof, f.eks. et næringsstof, et metal eller en miljøgift. Zink har en evne til at knytte sig i komplekse bindinger i svært opløselige forbindelser, der generelt har lav biotilgængelighed og dermed lav miljøpåvirkning.
Anvendelsesområder
Zink anvendes først og fremmest til korrosionsbeskyttelse på stål i form af metalbelægninger eller som metallisk pulver (Pigment) i maling, messing og andre zinklegeringer. Zinkkemikalier anvendes inden for vidt forskellige områder såsom lægemiddel, salver, træbeskyttelse, tørremiddel, flotationsreagens, garvningsmiddel, katalysator, fødevaretilsætning, dyrefodertilsætning, olietilsætning mm. Zinkoxid er det mest almindelige kemikalie, der indgår i fremstillingen af gummi, præparater til beskyttelse af huden, sårsalver osv.
I Sverige er der lavet en undersøgelse, som viser, at der anvendes omkring 70% af zinken til korrosionsbeskyttelse. En større del af denne mængde bruges til varmforzinkning af koldvalset plade- og konstruktionselementer. Sveriges årlige behov for zink er 35.000 tons og importeres, som i Danmark, først og fremmest fra Norge og Finland.
Afstrømning fra varmforzinkede produkter
Der findes en udbredt opfattelse hos mange mennesker om, at brugen af metaller i samfundet udgør et problem, idet korrosionsprodukterne ”lækker” ud og påvirker miljøet negativt. Denne opfattelse gælder også zink, der er et almindeligt forekommende metal på grund af den store mængde varmforzinkede produkter i infrastrukturen. For at kunne imødegå disse holdninger med velunderbyggede fakta har zinkbranchen ladet udføre omfattende studier af, hvordan jord og vand forurenes ved korrosion af varmforzinkede produkter i det udendørs miljø. Også i miljøer med mange zinkkilder, f.eks. langs motorveje, hvor zink kan frigøres både fra dæk- og vejslitage, motorolier og korrosion, har de gennemførte studier vist, at zink ikke har nogen negative effekter (28).
Avdelningen för Korrosionslära ved Tekniska Högskolan (KTH) i Stockholm har studeret, hvordan zink, kobber samt rustfrit stål fra tagmaterialer påvirker miljøet. I forbindelse med regn bliver en del af de dannede korrosionsprodukter på metaloverfladerne skyllet bort og ledt væk med regnvandet. Mængden af korrosionsprodukter, der skylles bort, afhænger af en række faktorer, såsom mængden af luftforurening, regnens kemiske sammensætning og pH-værdi samt regnvejrets varighed og intensitet.
De metaller, der forekommer i regnvand fra tagkanten, består hovedsageligt af frie ioner. Studierne viste, at når det metalholdige vand har passeret et jordlag eller har været i kontakt med beton eller kalksten, var over 96 % af det samlede metalindhold forsvundet. Hovedparten af metallerne gik meget hurtigt i forbindelse med jorden, og restmetallerne i vandet havde lav biotilgængelighed og dermed lille miljøpåvirkning (28, 29).
Fremstilling og energiforbrug
Zink fremstilles først og fremmest af malmen sphalerit, der efter knusning, koncentration og ristning opløses i en elektrolyt. Genudvundet zink fra bl.a. stålværksstøv, og andre råvarer opløses direkte i elektrolytten. Ved hjælp af strøm fældes zinken ud af elektrolytbadet på aluminiumplader. Pladerne tømmes for zink, som smeltes ned og støbes til zinkbarrer før levering til forbrugerne. Den zink, som anvendes ved varmforzinkning, har en renhed mellem 98,5 og 99,995% zink.
Naturvårdsverket, som er den svenske pendant til Miljøstyrelsen, har lavet en beregning af det relative energibehov ved primær fremstilling af zink, og opdaget, at energiforbruget er den laveste sammenlignet med samtlige basemetaller, dog med undtagelse af jern. Dette er udregnet udfra både vægt og volumen. Oplysninger fra en zinkproducent angiver energiforbruget til 12-13 GJ/tons zink. Genudvundet zink fra forzinket stål kræver kun 5% af dette elforbrug, til fremstilling af ny zink. Zink indtager derfor en meget fordelagtig position, i sammenligning med andre basemetaller, når det gælder om besparelser af naturens ressourcer.
Genanvendelse
Ved varmforzinkning opstår en del procesaffald, sekundære råvarer, hårdzink, aske, filterstøv, som genudvindes.
Af verdens totale årlige zinktonnage kommer ca. 35% i dag fra genindvundet zink.
Zinkens cyklus er 30 til 40 år, hvilket indebærer, at næsten 80% af tilgængelig zink genudvindes. Den zink, som ikke genudvindes, er brugte kemikalier samt den zink, der korroderer væk ved beskyttelse af stålet. Dette gælder både zinkpigment i maling og metalbelægninger.
Zink kan genudvindes et uendeligt antal gange uden at det ødelægges. Dette indebærer, at den har sin givne plads i et holdbart (bæredygtigt) samfund.
Ved at beskytte stålet mod korrosion gennem mange årtier, spares jernmalm, energi, transport samt udslip af først og fremmest kuldioxid.
Udslip af zink
Punktkilder
Udslippet er af 2 forskellige slags – udslip til vand eller til luft. Fra punktkilder i Sverige kommer den største mængde af udslip i vand først og fremmest fra miner og skovindustrien. Til luften kommer størstedelen fra skrotbaserede stålværker uden filter og fra træ- og tørveafbrænding. Overfladebehandlingsindustrien har i dag meget effektive rensningsanlæg og det årlige udslip (år 2002) er kun 2 tons. Et større varmforzinkningsanlæg har i dag et årligt udslip på 20-25 kg pr år, hvilket er 4 gange under Naturvårdsverkets værdigrænse.
Diffuse udslip
De diffuse udslip kommer først og fremmest fra korrosion, trafikslitage (dæk, asfalt, bremsebelægninger) og husholdningsafløb. En stor del kommer også gennem nedfald fra atmosfæren, pga. udslip i andre lande. Tendensen er nedadgående og i de seneste 10 år er de diffuse udslip mindsket med 40%. En stor årsag til dette er, at svovldioxid indeholdt i atmosfæren er mindsket betydeligt i hele Europa.
