Die Ursprünge von Kupfer
Was ist Kupfer?
Wo findet man Kupfer?
Kupfer ist ein natürliches Element, das in der Erdkruste, in Seen, Ozeanen und Flüssen vorkommt. In den meisten Fällen kommt Kupfer in Minen vor, die 0,2 bis 0,8% des Metalls enthalten, viel seltener im nativen Zustand als Kupfer-Nuggets.
Geschichte des Kupfers
Wann hat der Mensch Kupfer entdeckt?
Archäologische Beweise zeigen, dass Kupfer eines der ersten Metalle war, mit denen der Mensch vor mindestens 10.000 Jahren Objekte wie Münzen und Ornamente in Westasien herstellte. Aus der Zeit um 5000 vor Christus stammen die ersten Anzeichen einer Kupferraffinierungsaktivität für die Herstellung von Gegenständen. Anschließend wurde Kupfer verwendet, um Wasser in fortschrittlichen Wassersystemen zu leiten, wobei Beispiele bereits auf 2750 v. Chr. zurückgehen. Was Europa betrifft, so bestätigte die Entdeckung des Similaun-Mannes in den Alpen mit einer Axt mit einer Spitze aus 99,7% reinem Kupfer die Verwendung von Kupfer um 3200 v. Chr.
Wozu diente Kupfer in der frühen Menschheitsgeschichte?
Als duktiles und langlebiges Material wurde Kupfer in erster Linie zur Herstellung von Werkzeugen für den Alltag verwendet. Während der prähistorischen chalkolithischen Zeit (abgeleitet von Chalkos, dem griechischen Wort für Kupfer) entdeckte der Mensch, wie man Kupfer gewinnt und verwendet, um Ornamente und Werkzeuge herzustellen, während zur Zeit der Ägypter Kupfer zur Behandlung von Infektionen und zur Sterilisierung des Wassers verwendet wurde.
Verfahren zur Gewinnung und Verarbeitung von Kupfer
In welchen Ländern wird Kupfer abgebaut?
Die bedeutsamsten Kupferminen befinden sich entlang der Anden und der Rocky Mountains: Die wichtigsten Länder für den Kupferabbau sind Chile, Peru, China, die Vereinigten Staaten, Kongo und Australien. Weitere wichtige Minen finden sich in Indonesien, Papua-Neuguinea, Sambia, Kanada, den Ländern der ehemaligen UdSSR, Polen und Finnland.
Welche Methoden kommen beim Abbau zur Anwendung?
Es gibt drei Hauptmethoden für den Kupferabbau:
• Gewinnung aus Tagebau- oder Untertageminen: Das extrahierte Material wird zerkleinert und gemahlen, der erhaltene Schlamm wird getrocknet und einem Konzentrations-, Röst- und Schmelzprozess bis zur thermischen oder elektrolytischen Raffination unterzogen.
• Auslaugen: Gießen einer Lösung aus Wasser und Schwefelsäure auf das Mineral und anschließende Verarbeitung des durch Elektrolyse erhaltenen Materials. Dieses Verfahren wird zunehmend eingesetzt, da es auch die Behandlung von Mineralien mit einem sehr geringen Kupfergehalt ermöglicht, aber auch weil es nachhaltiger ist: Es benötigt weniger Energie, gibt keine Gase an die Atmosphäre ab und ermöglicht die Verarbeitung auch kleiner Mengen.
• Recycling oder Sekundärkupferproduktion: Kupfer kann unbegrenzt nachbearbeitet werden, ohne seine Eigenschaften zu verlieren. Etwa 50% des in Europa verwendeten Kupfers stammt aus dem Recycling.
Welche Kupferreserven finden sich auf der Erde?
Laut dem United States Geological Survey (USGS) belaufen sich die Kupferreserven derzeit auf ungefähr 870 Millionen Tonnen (Mt). Die identifizierten Kupferressourcen und die unentdeckten Kupferressourcen werden auf rund 2.100 Mio.t bzw. 3.500 Mio.t geschätzt. Insgesamt haben die Länder der Europäischen Union 962’000 Tonnen an Kupferreserven. Aktuelle und zukünftige Explorationsmöglichkeiten werden zu einer Erhöhung sowohl der Reserven als auch der bekannten Bestände führen.
Wie wird Kupfererz zu einem Endprodukt verarbeitet?
Nach dem Abbau wird das Kupfer zerkleinert und gemahlen. Anschließend wird ein Flotationsvorgang durchgeführt, um eine Trennung der metallhaltigen Bestandteile vom Begleitgestein zu erreichen. Es folgt der Schmelzprozess, dem manchmal eine Röstphase vorausgeht, um das sogenannte Blisterkupfer mit einem Kupfergehalt von 98,5-99,5% zu erhalten. Im nächsten Schritt wird das Blasenkupfer feuerraffiniert und zu Anoden für die Elektroraffination gegossen. Das Ergebnis der Elektroraffination sind raffinierte Kupferkathoden mit einem Kupfergehalt von mehr als 99,99%. Kupferkathoden können auch durch Laugung oder elektrolytische Gewinnung (SX-EW) gewonnen werden. Schließlich kann Kupfer auch aus dem Recycling von Metallen gewonnen werden, die bei der Herstellung von Halbfertig- oder Fertigprodukten oder ausgedienten End-of-Life-Produkten anfallen.
Die Eigenschaften von Kupfer
Was sind die Hauptmerkmale von Kupfer?
Kupfer ist ein hartes, aber leicht zu verarbeitendes Material, extrem duktil und formbar. Aufgrund dieser Eigenschaften eignet es sich hervorragend für die Rohrumformung, das Drahtziehen, das Walzen und Tiefziehen. Außerdem verfügt es über eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit und elektrische Leitfähigkeit, in der es nur von Silber übertroffen wird (die Leitfähigkeit von Kupfer liegt bei 97% der von Silber). Kupfer widersteht der Korrosion durch Süßwasser und Dampf, Salzlösungen, Böden, nicht oxidierende Mineralien, organische Säuren und Laugen. Die Korrosionsbeständigkeit von Kupferlegierungen beruht auf der Bildung von Haftschichten auf der Oberfläche des Materials, undurchdringlichen Schichten, die das Grundmetall vor weiterem Angriff schützen. Es ist außerdem beständig gegen sehr hohe oder sehr niedrige Temperaturen und ist nicht magnetisch.
Welches sind die Vorteile von Kupfer?
Die chemischen, physikalischen und ästhetischen Eigenschaften von Kupfer machen es perfekt für die Anwendung im häuslichen Umfeld, im Industriesektor und für die Entwicklung neuer innovativer und technologischer Materialien. In Verbindung mit anderen Metallen entwickelt es ideale Eigenschaften für hochspezialisierte Anwendungen, vom Transport von Strom und Wasser zu unseren Häusern bis hin zum Beitrag zur Entwicklung einer nachhaltigen Mobilität. Abgesehen von den mechanischen Funktionen ist Kupfer für die Gesundheit von Mensch, Tier und Vegetation unerlässlich. Darüber hinaus reduzieren seine antibakteriellen Eigenschaften das Risiko, an nosokomialen Infektionen zu erkranken um 58% und eliminieren die pathogenen Keime, die sich auf Oberflächen absetzen. Diese Eigenschaft macht es zum idealen Material für die Herstellung von Objekten wie Griffen, Wasserhähnen, Handläufen, Platten und Schaltern, die häufiger berührt werden und ein Träger für Infektionen sein können. Darüber hinaus trägt Kupfer dank seiner hohen Leitfähigkeit für Wärme und Elektrizität zur Energieeffizienz von Gebäuden und zur Reduzierung von Treibhausgasemissionen bei. Kupfer ist auch ein leicht recycelbares Metall: Schätzungen zufolge werden 80% des seit der Antike gewonnenen Metalls heute noch in verschiedenen Formen verwendet. Dadurch werden die Ausbeutung der natürlichen Ressourcen der Welt und die Abfälle, die bei industriellen Prozessen entstehen, reduziert. Schließlich ist Kupfer ein langlebiges und widerstandsfähiges Material: Gegenstände aus Kupfer können Druck, extremen Temperaturen und Abnutzung standhalten und ihre Lebensdauer kann sogar ein Jahrhundert überschreiten.
Kupferlegierungen
Was ist eine Legierung und wie wird sie hergestellt?
Eine Legierung ist eine Kombination von zwei oder mehr Elementen, von denen mindestens eines ein Metall ist und deren resultierendes Material metallische Eigenschaften aufweist, die sich von denen seiner Komponenten unterscheiden.
Was sind Kupferlegierungen?
Es gibt über 400 häufig verwendete Kupferlegierungen, die jeweils eine einzigartige Kombination von Eigenschaften aufweisen, die mehrere Anwendungen erfüllen.
Welches sind die wichtigsten Legierungen?
• Messinglegierungen: aus Kupfer und Zink mit verschiedenen Kombinationen von Eigenschaften, einschließlich Festigkeit, Verarbeitbarkeit, Duktilität, Verschleißfestigkeit, Härte, Farbe, elektrischer und thermischer Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit.
• Bronzelegierungen: aus Kupfer und Zinn, die vor etwa 4.000 Jahren als erste entwickelt wurden.
• Kupfer-Nickel-Legierungen: fester und beständiger gegen Meereskorrosion und Biofouling.
• Nickel-Silber-Legierungen (Alapacca): Kombinieren Kupfer, Nickel und Zink und werden manchmal als spezielles Messing angesehen. Sie zeichnen sich durch eine zu Silber tendierende Farbe aus und werden zur Herstellung von Münzen und Ziergegenständen verwendet.
• Speziallegierungen (STOL-Legierungen): werden in der Automobilbranche, in der IT- und in der industriellen Automatisierungsbranche häufig verwendet.
Anwendungen
Welche Branchen verwenden Kupfer und wozu?
- Elektrizität: Die sehr hohe elektrische Leitfähigkeit, die außergewöhnliche Beständigkeit, die Duktilität, die Gleitfähigkeit und Korrosionsbeständikeit von Kupfer machen es zum sichersten Leiter für die Verkabelung von Gewerbe- und Wohngebäuden.
- Elektronik und Telekommunikation: In HDSL- und ADSL-Technologien ermöglicht Kupfer eine Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung. Kupferkühlkörper helfen dabei, die Wärme von den Transistoren abzuleiten und die Prozessoren mit maximaler Effizienz laufen zu lassen. Kupfer wird auch häufig in anderen elektronischen Geräten in Form von Drähten, Transformatoren, Steckverbindern und Schaltern verwendet.
- Konstruktion: Kupfer und Messing sind aufgrund ihrer hohen Beständigkeit gegen extreme klimatische Bedingungen die idealen Materialien für den Bau von Hydrauliksystemen, sowohl für Außenleitungen als auch für Inneneinrichtungen, sowie für die Überdachung von Gebäuden. Darüber hinaus machen die antimikrobiellen und antipathogenen Eigenschaften, die auf natürliche Weise die Desinfektion von Oberflächen gewährleisten können, es zu einem idealen Material für die Herstellung von Kontaktoberflächen wie Griffen.
- Maschinen und Industrieanlagen: Kupferlegierungen sind aufgrund ihrer Langlebigkeit, Duktilität und Formbarkeit ideal für Produkte wie Zahnräder, Lager und Turbinenschaufeln. Hohe Wärmeübertragungsfähigkeiten und Beständigkeit gegenüber extremen Umgebungen machen Kupfer zur idealen Wahl für Heizgeräte, Druckbehälter und Tanks. Aufgrund der korrosionsbeständigen Eigenschaften von Kupfer und seinen Legierungen eignen sie sich besonders für den Einsatz in Meeresumgebungen, z. B. zur Herstellung von Schiffen, Tanks und Rohren, die Meerwasser, Propellern, Ölplattformen und Küstenkraftwerken ausgesetzt sind.
- Transport: Beinahe alle Transportmittel sind auf Kupfer angewiesen, um wichtige Funktionen ausführen zu können. Kupfer-Nickel-Legierungen werden an den Rümpfen von Booten und Schiffen verwendet, um die Verschmutzung der Meere zu verringern, wodurch der Luftwiderstand verringert und der Kraftstoffverbrauch verbessert wird. In PKW und LKW wird Kupfer in Motoren, für Verkabelungssysteme, in Kühlern, Verbindern, Bremsen und Lagern verwendet. Der durchschnittliche Verbrennungsmotor enthält heute rund 22,5 kg Kupfer. Schließlich ist Kupfer in Flugzeugen und Zügen der nächsten Generation weit verbreitet: In den neuen Hochgeschwindigkeitszügen finden sich 2 bis 4 Tonnen Kupfer, doppelt so viel wie in herkömmlichen elektrischen Zügen.
- Münzen: Kupfer hat in der Münzindustrie schon immer eine Schlüsselrolle gespielt. Kupfer und seine Legierungen eignen sich aufgrund ihrer Münzfähigkeit zur Herstellung von Münzen und weisen eine außergewöhnliche Abrieb- und Schlagfestigkeit auf. Die Korrosionsbeständigkeit von Kupfer ist bekannt, aber die Wahl von Kupfer ist auch seine antimikrobiellen Eigenschaften zurückzuführen: Wenn eine Münze von Hand zu Hand geht, kann sie Krankheitserreger weitergeben.
Welches sind die bekanntesten Beispiele für die Verwendung von Kupfer?
Kupfer wird seit den Anfängen der Zivilisation zur Herstellung von Münzen verwendet und ist bis heute dank seiner Langlebigkeit in vielen Währungen enthalten. Computer, Geräte, Kochgeschirr, Schlösser und Schlüssel sind nur einige der Produkte, die Kupfer nutzen, aber es wird auch häufig zum Bau von Fassaden, Vordächern, Türen und Fensterrahmen verwendet.
Darüber hinaus wird Kupfer häufig in elektrischen Kabeln verwendet und ist ein wesentlicher Bestandteil für die Entwicklung hocheffizienter Stromerzeuger und erneuerbarer Energiesysteme. Solar-, Wind-, Geothermie-, Brennstoffzellen- und andere Technologien sind gerade wegen seiner hervorragenden Leitfähigkeit stark von Kupfer abhängig. Darüber hinaus werden Kupfer- und Kupferlegierungsprodukte in lokalen und Breitbandnetzen, Mobiltelefonen und PCs verwendet.
Ein Sektor, in dem Kupfer häufig verwendet wird, sind Elektrofahrzeuge: Jedes Elektroauto enthält etwa viermal mehr Kupfer als herkömmliche Autos. Kupfer wird in Batterien, Elektromotoren, Kabeln und Ladeinfrastrukturen verwendet.
Umwelt und Nachhaltigkeit
Kann man Kupfer recyceln?
Kupfer ist zu 100% recycelbar. Kupfer kann sowohl aus Altprodukten als auch aus Verarbeitungsabfällen recycelt werden. Fast 1/3 des weltweiten Kupferbedarfs wird jedes Jahr durch Recycling gedeckt, und schätztungsweise 80% des seit der Antike gewonnenen Kupfers wird noch heute verwendet. Kupferprodukte enthalten im Durchschnitt einen 35%-igen Recyclinganteil, was den ökologischen Fußabdruck von Kupfer erheblich verringert. Obwohl Italien keine Kupferminen besitzt, ist es dank seiner Recycling- und Wiederverwendungskapazitäten das Land in Europa mit dem höchsten Kupferbestand.
Wie langlebig ist Kupfer?
Kupfer hat dank seiner vollständigen Recyclingfähigkeit eine unendliche Lebensdauer. Im Gegensatz zu den meisten derzeit verwendeten Metallen behält es alle ursprünglichen Eigenschaften bei, unabhängig davon, wie oft es recycelt wurde und für welche Formen und Anwendungen es verwendet wurde: Recycling-Kupfer ist identisch mit Primärkupfer, das aus Minen gewonnen wird.
Wie hoch ist der CO2-Fußabdruck von Kupfer?
Durch das Recycling von Kupfer werden jährlich 900.000 Tonnen CO2 für die sonst notwendigen Metallgewinnungs- und Raffinierungsprozesse eingespart. Laut einer von der europäischen Kupferindustrie durchgeführten Ökobilanzanalyse zum Lebenszyklus der wichtigsten Phasen sind etwa 50% der Emissionen auf diese Prozesse zurückzuführen. Recycling fördert einen geringeren Verbrauch natürlicher Ressourcen, einen geringeren Energieverbrauch (bis zu 85 Millionen TWh Strom, was dem Verbrauch von 24 Millionen Haushalten pro Jahr entspricht) und eine Reduzierung der CO2-Emissionen (bis zu 30 Millionen Tonnen weniger pro Jahr). Weitere technologische und innovative Entwicklungen bei der Rückgewinnung und Wiederaufbereitung von Kupfer am Ende der Lebensdauer auf industrieller Ebene werden den Kohlenstoff-Fußabdruck von Kupfer weiter reduzieren.
Ist Kupfer umweltschädlich?
Kupfer ist ein für die Umwelt und Lebewesen wesentliches Element. Die Formen, Verteilung, der Transport und die mögliche Aufnahme von Kupfer durch Organismen sowie die Auswirkungen auf Wasser, Sedimente und Böden hängen weitgehend von den chemischen und physikalischen Eigenschaften der lokalen Umwelt sowie von den verschiedenen Formen jedes Organismus ab. Viele Organismen haben physiologische oder metabolische Mittel entwickelt, um eventuelle überschüssige Mengen an internem Kupfer und anderen wesentlichen Elementen zu regulieren und abzubauen.
Kann Kupfer im Grundwasser gefunden werden?
Kupfer und Messing sind die besten Materialien für Sanitäranwendungen, sowohl auf Infrastruktur- als auch auf Haushaltsebene: Im Gegensatz zu Kunststoffanwendungen brennt oder schmilzt Kupfer nicht und setzt im Brandfall keine schädlichen oder giftigen Dämpfe frei und hält sowohl hohen als auch starren Temperaturen und Druck stand. Kupferrohre schützen auch Wassersysteme vor lebensbedrohlichen Bakterien wie Legionellen. Bei Eingriffen zur Desinfektion der Systeme kann Kupfer den hohen Temperaturen standhalten, die zur Beseitigung von Bakterien erforderlich sind (ca. 60 ° C), auch über längere Zeiträume. Darüber hinaus kann Kupfer bei Kontakt mit Wasser nur Kupferionen freisetzen, die für das reibungslose Funktionieren des menschlichen Stoffwechsels nützlich sind, und enthält keine Zusatzstoffe, Farbstoffe oder flüchtigen organischen Verbindungen, die die Flüssigkeit verändern können.
Kupfer und der menschliche Körper
Ist Kupfer gefährlich für den menschlichen Körper?
Kupfer ist für einen guten Gesundheitszustand unerlässlich. Es ist ein nützliches Element für das Wachstum bei Kindern, für die Stärke der Knochen, die Bildung roter und weißer Blutkörperchen, den Metabolismus von Cholesterin und Glukose, die Kontraktion der Herzmuskeln und die Entwicklung des Gehirns. sowie sehr wichtig für schwangere Frauen.
Brauchen Menschen Kupfer in ihrer Ernährung?
Kupfer ist ein notwendiges Element für die Gesundheit aller Lebensformen und in den meisten Nahrungsmitteln und Wasser enthalten. Der tägliche Kupferbedarf wurde von verschiedenen Gesundheitseinrichtungen auf der ganzen Welt ermittelt. Laut der Weltgesundheitsorganisation kann Kupfermangel gesundheitliche Probleme wie Anämie, Herz- und Kreislaufprobleme, Knochenentmineralisierung, Komplikationen bei der Funktion des Nerven- und Immunsystems, der Lunge, der Schilddrüse, der Bauchspeicheldrüse und der Nieren verursachen.
Was ist mit Kupfer im Trinkwasser?
Kupferrohre sind ideal für den Transport von Trinkwasser, da sie zuverlässig und sicher sind und dazu beitragen, Wassersysteme vor potenziell tödlichen Bakterien wie Legionellen zu schützen. Darüber hinaus kann Kupfer bei Kontakt mit Wasser nur Kupferionen freisetzen, die für das reibungslose Funktionieren des menschlichen Stoffwechsels nützlich sind.
Kupferoxidation
Warum ändert sich das Aussehen von Kupfer im Laufe der Zeit?
Wenn Kupfer Luft und Wasser ausgesetzt wird, verbindet es sich mit dem darin enthaltenen Sauerstoff und bildet eine sehr widerstandsfähige Oberflächenschicht aus Kupferoxid. Diese Kupferverbindung ist stark und gut im darunter liegenden Metall verankert und daher geschützt. Dieser Prozess ist als „positive Korrosion“ bekannt, auch als „Passivierung“ bezeichnet.
Wie entsteht eine Patina?
Kupfer verbindet sich nicht nur mit Sauerstoff, sondern auch mit anderen in der Umwelt enthaltenen Elementen, wodurch Verbindungen mit variabler Stöchiometrie entstehen. Die Oberflächenschicht ändert sich auch in Bezug auf die Art der Umgebung, mit der sie im Laufe der Zeit in Kontakt kommt (extern oder intern, maritim oder ländlich oder industriell), und dies ist in der Architektur deutlich sichtbar: Zum Beispiel wird bei der Bildung von Oxid ein Kupferdach mit der Zeit immer dunkler. Im Laufe der Jahre entwickelt es sich zu einem Salz, das auch aus anderen Elementen besteht, und tendiert farblich zu grün oder grün-blau. Diese grüne Schutzoberfläche ist die sogenannte „Patina“.
Reinigung und Farbe
Wie kann man die ursprüngliche Kupferfarbe erhalten? / Mit welchen Produkten sollte Kupfer gereinigt werden?
Kupfer kann mit den üblichen im Handel erhältlichen Produkten gereinigt werden. Um die Farbe zu erhalten können spezifische Metall-Reinigungs-Produkte verwendet werden.
Preis und Lebensdauer von Kupfer
Wie viel kostet Kupfer?
Um den genauen Kupferpreis pro kg zu erfahren, muss man sich an die London Metal Exchange (LME), den Hauptbörsenmarkt für Nichteisenmetalle, und die International Copper Study Group wenden. Der Preis für Altkupfer liegt heute bei 4 – 6 € pro kg und ist gegenüber 2017 nahezu unverändert geblieben. Der Preis für Altkupfer sinkt je nach Materialzustand, der Wert variiert je nach Oxidation, Größe, Reinheit.
Wie lange ist die Lebensdauer eines Gegenstandes aus Kupfer?
Die Lebensdauer eines Kupferobjekts ist möglicherweise unendlich. Recyceltes Kupfer hat die gleichen chemisch-physikalischen und technologischen Eigenschaften wie Primärkupfer und unterliegt daher keinen Verwendungsbeschränkungen oder Wertminderungen. Fast die Hälfte des in Europa verwendeten Kupfers stammt derzeit aus dem Recycling. Dieser Prozentsatz sollte steigen, da die Verfügbarkeit von Schrott eng mit dem Verbrauch von den vorigen 20 bis 30 Jahren zusammenhängt und dieser immer gestiegen ist.
Antimikrobielle Eigenschaften
Was ist antimikrobielles Kupfer?
Antimikrobielles Kupfer neutralisiert schädliche Mikroorganismen wie Bakterien, Viren, Pilze und Schimmel und hemmt deren Wachstum. In den letzten Jahrzehnten haben viele wissenschaftliche Studien diese Eigenschaften bestätigt und Kupfer zu einem häufig verwendeten beispielsweise in Krankenhäusern oder Privathaushalten gemacht.
Unterscheidet es sich von gewöhnlichem Kupfer?
Kupfer besitzt von Natur aus antibakterielle und antivirale Eigenschaften, daher gibt es kein Kupfer, das diese Fähigkeiten nicht aufweist. Auch Kupferlegierungen haben diese Eigenschaften: Eine Legierung mit 60% oder mehr Kupfer hat eine gute antibakterielle und antivirale Wirksamkeit.
Wie kann Kupfer Keime neutralisieren?
Die Erforschung der antimikrobiellen Eigenschaften von Kupfermetalloberflächen ist relativ neu, aber einige allgemeine Prinzipien stehen schon fest: Ein höherer Kupfergehalt in den Legierungen, eine höhere Temperatur und eine höhere relative Luftfeuchtigkeit steigern die Wirksamkeit von Kupfer im Konktak mit Bakterien. Oberflächenbehandlungen um die Korrosionsraten zu senken, beispielsweise die Anwendung von Korrosionsinhibitoren oder einer dicken Kupferoxidschicht, verringern die antimikrobielle Wirksamkeit von Kupferoberflächen. Darüber hinaus wurden verschiedene Faktoren identifiziert, die zur Neutralisation von Bakterien beitragen, einschließlich des Verlusts von Kalium oder Glutamat durch die äußere Membran des Bakteriums; Störung des osmotischen Gleichgewichts; Bindung an Proteine, die keine Kupferionen benötigen; oxidativer Stress durch die Erzeugung von Wasserstoffperoxid. Nach heutigem Kenntnisstand erfolgt die Kontaktneutralisation in mehreren Stufen: Membranschädigung, Kupfereinstrom in Zellen, oxidative Schädigung, Zelltod und DNA-Abbau. Wie sich Schmutz, Reinigung, Kontakt mit Chemikalien und Beschläge auf die antimikrobiellen Eigenschaften von Kupfer auswirken, wurde noch nicht im Detail untersucht.
Ist es ein gefährlicher Prozess für den Menschen?
Absolut nicht, ganz im Gegenteil. Kupfer ist ein notwendiges Element für unseren Stoffwechsel und muss auch in unserer Ernährung enthalten sein. Kupfer und seine Legierungen reduzieren dank ihrer antibakteriellen und antiviralen Eigenschaften die Anzahl der Krankheitserreger und das daraus resultierende Infektionsrisiko für den Menschen.
Welche Keime werden durch Kupfer eliminiert?
Die wissenschaftliche Literatur bestätigt, dass Kupfer verschiedene Arten von Bakterien, Pilzen und Viren eliminieren oder inaktivieren kann. Zu den bemerkenswerten gehören E. Coli-Bakterien, Influenza, MRSA (Methicillin-resistenter Staphylococcus, Rotavirus, Salmonella, Campylobacter, Legionella und Coronavirus (einschließlich SARS-CoV2).
Was ist der Unterschied zwischen Kupfer und Silber?
Silber hat eine geringere antibakterielle Wirkung als Kupfer. Unter bestimmten im Labor künstlich nachgebildeten Bedingungen (konstante Temperatur bei 37 ° C, relative Luftfeuchtigkeit bei 90% und auf die zu prüfende Oberfläche gepresster Kunststoff) zeigen mit Silber beschichtete Oberflächen dank der übermäßigen Luftfeuchtigkeit, die die Austauschreaktionen begünstigt, eine bemerkenswerte antibakterielle Wirkung und Freisetzung von Ionen, die zur Bekämpfung von Mikroorganismen notwendig sind. Diese Eigenschaften sind jedoch nicht mit denen von Kupfer und seinen Legierungen vergleichbar. Tatsächlich haben wissenschaftliche Studien gezeigt, dass diese Silber-Beschichtungen keine antibakteriellen Eigenschaften mehr aufweisen, sobald die Temperatur und Luftfeuchtigkeit innerhalb eines Gebäudes auf typische Werte fallen.
Was ist der Unterschied zwischen Kupfer und Stahl oder Kunststoff?
Vergleichsstudien, die an Kupfer, Aluminium, Edelstahl, PVC und Polyethylen durchgeführt wurden, zeigten, dass Kupfer Keime schnell und effektiv neutralisiert, während die anderen Materialien keine antimikrobiellen Eigenschaften zeigen. Im Gegenteil, zahlreiche internationale Studien haben wissenschaftlich belegt, dass Viren und Bakterien, einschließlich SARS-CoV2, auf Edelstahl oder Kunststoff tagelang oder sogar wochenlang überleben können. Dieses Phänomen zeigt sich vor allem in den Bereichen der Oberflächen, die beschädigt sind und Rillen oder Risse aufweisen, wo Keime auch nach einer Desinfketion überleben können. Kupfer hingegen hat aufgrund seiner natürlichen Eigenschaften auf seiner gesamten Oberfläche eine dauerhafte neutralisierende Wirkung gegen Keime, die in kurzer Zeit stattfindet.
Welches ist der Einfluss der Oxidation?
Es ist ein natürlicher Prozess, dessen unmittelbarster Beweis die Änderung der Farbe ist. Tatsächlich oxidieren Kupfer und seine Legierungen auf natürliche Weise und werden dunkler. Dieser Prozess beeinflusst die Eigenschaften von Kupfer und seinen Legierungen nicht.
Verändert die Oxidation die antimikrobiellen Eigenschaften?
Die Oxidation begrenzt, verändert oder verhindert die antibakterielle Wirkung von Kupfer nicht. In der Tat zeigen einige wissenschaftliche Studien, dass oxidierte Oberflächen von Kupfer, Bronze und Messing bei der Beseitigung von Bakterien sogar noch wirksamer werden.
Anwendung antimikrobieller Produkte
Welche antimikrobiellen Produkte gibt es?
Es gibt hunderte Produkte aus Kupfer und Kupferlegierungen wie Messing und Bronze mit antibakteriellen Eigenschaften für häufige Kontaktoberflächen, wie Griffe, Geländer, Tische, Armaturen usw. Eine Vielzahl von Krankheitserregern – schädliche Keime, Viren, Bakterien usw. – kann sich auf diesen Oberflächen ansammeln und sehr lange überleben (bei einigen Materialien sogar 30 Tage). Wenn diese Oberflächen aus antimikrobiellem Kupfer hergestellt werden, werden diese Mikroorganismen auf natürliche Weise in einer Zeit von 10 Minuten bis weniger als zwei Stunden entfernt.
Benötigen diese Produkte eine Sonderbehandlung?
Die antibakteriellen Eigenschaften sind Kupfer und seinen Legierungen von Natur aus gegeben. Wenn diese Eigenschaften erhalten bleiben sollen, dürfen Kupfergegenstände (oder Objekte aus Kupferlegierungen) nicht mit Wachs, Lack, Farbe oder anderen Beschichtungen behandelt werden. Beschichtungen und / oder Oberflächenbehandlungen würden die wertvollen Eigenschaften des Metalls beeinträchtigen.
Wie lange hält die antimikrobielle Wirkung an?
Labortests haben gezeigt, dass bei regelmäßiger Reinigung Kupfer- und Kupferlegierungsoberflächen innerhalb von zwei Stunden nach Exposition mehr als 99,9% der folgenden Mikroorganismen entfernen: MRSA, Enterococcus VRE, Staphylococcus aureus, Enterobacter aerogenes, Pseudomonas aeruginosa und E. coli Stamm O157: H7. Das Institut für Virologie der Universität Pisa hat belegt, dass die Virenlast von SARS-CoV2 auf Kupferoberflächen in 10 Minuten um 90% reduziert und in 60 Minuten zu 100% neutralisiert wird. Eine Eigenschaft, die auch für Kupferlegierungen gültig bleibt, bei denen nach 10 Minuten eine Reduzierung der Virenlast um 85% und nach 60 Minuten um 100% erfolgt.
In jedem Fall setzt die antimikrobielle Wirkung von Kupfer sofort ein, da es ein natürlich antibakterielles und antivirales Element ist.
Benötigen Kupferelemente eine spezielle Handhabung?
Kupfer- und Kupferlegierungsprodukte sind selbstdesinfizierend. Eine normale Reinigung zur Vermeidung von Schmutzansammlungen wird jedoch empfohlen: Hygienepraktiken schreiben die Reinigung als „erste Verteidigungslinie“ vor.
Wie sollen diese Elemente gereinigt werden?
Zum Reinigen von Kupfer können normale im Handel verfügbare Reinigungsmittel verwendet werden.
Die Vorteile von antimikrobiellem Kupfer
Kann Kupfer dazu beitragen, die Wasserverschmutzung zu verringern?
Kupferrohre hemmen die Verbreitung von Legionella pneumophila-Bakterien, die für eine schwere Form der Lungenentzündung verantwortlich sind, die manchmal tödlich ist. Wissenschaftliche Untersuchungen haben gezeigt, dass Kupfer im Gegensatz zu Polyethylen, PVC und Edelstahl das einzige Rohrmaterial ist, das antibakterielle Eigenschaften aufweist. In einigen kürzlich errichteten Krankenhäusern wurden Kupferrohre für die Trinkwasserkreisläufe ausgewählt, um Legionellen vorzubeugen. Dies ist der Fall beim Policlinico des biomedizinischen Campus von Rom Trigoria und der Abteilung für Mutter und Kind des S. Raffaele-Spitals in Mailand.
Kann Kupfer die Kontamination von Lebensmitteln verringern?
Kontaktflächen in Kupfer und Kupferlegierungen können das Auftreten von Kontaminationen durch gefährliche Lebensmittelpathogene wie E. coli (Stamm O157: H7), Campylobacter jejuni, Listeria monocytogenes, Salmonella enteriditis und MRSA verringern. Kupfer kann diese Keime sowohl in einer gekühlten Umgebung (bei 4 ° C) als auch bei Raumtemperatur (bei 20 ° C) schnell entfernen.
Kann Kupfer nosokomiale Infektionen in Krankenhäusern reduzieren?
Die Übertragung von Infektionen ist ein zentrales Thema in der Krankenhaushygiene: Nosokomiale Infektionen verursachen in der EU bis zu 100.000 Todesfälle pro Jahr. Zahlreiche internationale Studien haben wissenschaftlich gezeigt, dass Viren und Bakterien, einschließlich SARS-CoV2, auf Edelstahl oder Kunststoff tagelang oder sogar wochenlang überleben können. Kupfer hingegen hat aufgrund seiner intrinsischen Eigenschaften eine dauerhafte keim-neutralisierende Wirkung, die in kurzer Zeit stattfindet. In einigen Krankenhäusern durchgeführte Studien haben gezeigt, dass Oberflächen von Gegenständen aus Kupfer oder Kupferlegierungen im Durchschnitt eine um 80% geringere Keimbelastung aufweisen als gleichwertige Gegenstände aus anderen Materialien. Insbesondere die Ergebnisse der vom Sally Oaks Hospital, Birmingham, durchgeführten Forschung zeigten eine 90%-ige Verringerung der Keime. Die Ergebnisse von Untersuchungen auf Intensivstationen in drei US-Krankenhäusern zeigten eine Reduktion der Keime um 83%.
Könnte Kupfer die Übertragung von Infektionen über Oberflächen verringern?
Kupfer und Kupferlegierungen weisen eine natürliche antimikrobielle Wirkung auf. Dies bedeutet, dass sie die Eigenschaft haben, nicht nur Bakterien, sondern auch Viren, Schimmel und Pilze zu inaktivieren oder zu eliminieren. Aufgrund dieser Fähigkeit können Kupfer und seine Legierungen übertragbare Infektionen durch die Kontaktflächen reduzieren, sofern die Oberflächen unbehandelt und unbeschichtet bleiben.
