Beton sürdürülebilir bir malzeme olabilir mi?

Her yıl 4 milyar tondan fazla üretilen beton, küresel CO2 emisyonlarının yaklaşık yüzde 8'ini oluşturuyor.

avatar
Zehra Karahasan

An editor at Yesilodak

  • Thursday, November 25, 2021

"Beton endüstrisi bir ülke olsaydı, Çin ve Amerika Birleşik Devletleri'nin ardından yaklaşık 2,8 milyar tonla dünyanın en büyük üçüncü karbondioksit salınımı yapan ülke olurdu."

Lucy Rodgers'ın BBC'nin betonun ekolojik ayak izine ilişkin raporundaki bu açıklaması oldukça şok edici olarak göze çarpıyor.

Her yıl 4 milyar tondan fazla üretilen beton, küresel CO2 emisyonlarının yaklaşık yüzde 8'ini oluşturuyor ve dünyanın en çok üretilen ürünü olan beton üretiminde bu kilit bir unsurdur.

Size bir fikir vermek gerekirse, dünyada her yıl kişi başına yaklaşık yarım ton beton üretiliyor, bu da 11.000 Empire State binası inşa etmeye karşılık geliyor. Bu devasa rakamlarla, bu etkiyi azaltmanın bir yolu var mı?

Archdaily.com’da Eduardo Souza makalesinde bunu araştırmış. 

Beton üretmek için kireç, kil ve kum, 1450°C'ye ulaşan aşırı sıcak fırınlarda ısıtılır. Bu, daha sonra alçı, puzolan, kireç gibi diğer katkı maddeleri ile karıştırılan klinkeri oluşturur. Çimento, beton karışımının yaklaşık %10'una karşılık gelir. Diğer temel bileşenler kum, çakıl (kaba ve ince agrega) ve sudur.

Fotoğraf: Wells Chow / unsplash

Beton üretiminde birinci emisyon kaynağı, karbonatların (esas olarak kireçtaşında bulunan CaCO3) ısıtıldığında oksitlere (esas olarak kireç, CaO) ve CO2'ye ayrılmasıyla ana beton bileşeni olan klinkerin üretilmesinde yer alan kimyasal reaksiyondur.

İkinci emisyon kaynağı, ham maddeleri 1.000°C'nin üzerinde bir sıcaklığa ısıtmak için gereken önemli enerjiyi üretmek için fosil yakıtların kullanılmasıdır. Başka bir deyişle, beton üretimi sırasında büyük miktarlarda yakıt tüketilir (genellikle petrol koku, benzin veya doğal gaz gibi yenilenemeyen kaynaklardan) ve karbon monoksit ve dioksit dahil olmak üzere farklı kirletici gazlar salınır. Klinker üretim sürecindeki CO2 emisyonlarının yaklaşık %52'sinden kalsinasyon kimyasal reaksiyonu sorumludur, geri kalanını ise enerji tüketimi oluşturmaktadır.

Enerji tüketimi göz önüne alındığında, klinker üretim sürecinde üretilen her 1.000 kg klinker için ortalama yaklaşık 815 kg CO2 oluşmaktadır.

Bu etkinin bir kısmını azaltmak mümkündür. Emisyonların çoğu klinker üretiminde meydana geliyorsa, bunun başka malzemelerle değiştirilmesi büyük bir fark yaratabilir.

Tamamlayıcı çimento malzemeleri genellikle çelik ve bakır üretiminden kaynaklanan cüruf, metal eritme işlemlerinden kaynaklanan dökümhane kumları ve elektrik tesislerinden gelen uçucu kül, taban külü ve sentetik alçı gibi diğer endüstrilerin yan ürünleridir. Klinkerin bir kısmının bu malzemelerle değiştirilmesiyle, beton CO2 emisyonlarını azaltma konusunda yeni özellikler kazanır. Çimentoya alternatif bir başka olasılık da, binlerce yıldır bilinen ve Yunanlıların ve Romalıların o zamanlardan beri ayakta duran dayanıklı binalar inşa etmelerine izin veren volkanik kül. Kireç ve volkanik külü yaklaşık 900°C'ye kadar ısıtarak ve ardından deniz suyuyla karıştırarak, son derece güçlü ve kararlı bir malzeme elde edilebilir.

Ancak yenilikler daha da ileri gidebilir. Örneğin CarbonCure, karbondioksit emisyonlarını çok farklı bir şekilde azaltmayı amaçlıyor. 

Kanadalı startup, betonu daha dayanıklı hale getiren nano boyutlu bir mineral olan Kalsiyum Karbonat oluşturmak için beton karışımına karbondioksit enjekte ederek çimentodaki kalsiyum iyonları ile reaksiyona sokan CO2 Mineralizasyonu adlı bir süreç geliştirdi.

Solidia Tech, kireç taşı yerine, ısıtma gerektirmediği için karbondioksit yaymayan mineral wollastonit kullanılan yeni bir beton tarifi deniyor. 

Ayrıca wollastonit kürleme işlemi sırasında havadaki karbondioksiti hapsederek negatif emisyonlu bir ürün oluşturur. Solidia'nın beton blokları, karışımda kullanılan her 1000 kg çimento için yaklaşık 240 kg karbondioksit yakalar. Bu, beton üretimi sırasında üretilen daha düşük emisyon miktarına ektir.

Portland çimentosu ve karbondioksit emisyonu olmadan beton üreten, farklı bir yaklaşıma sahip startup BioMason, kum ve çakılı birleştirmek için çimento yerine biocement kullanıyor. 

Canlı basil mikropları ile geri dönüştürülmüş agregaları birleştirerek karbon ve kalsiyum kombinasyonunu tetikler ve ısıtmaya ihtiyaç duymadan kireçtaşı kristalleri oluşturur. Geleneksel beton 28 güne kadar sürebilirken, Biomason biocement 72 saatten daha kısa bir sürede nihai direncine ulaşır. Nihai malzeme, geri dönüştürülmüş kaynaklardan elde edilen yaklaşık %85 granit ve %15 biyolojik olarak işlenmiş kireç taşından oluşur.

İngiltere Lancaster Üniversitesi'nden mühendisler, performansını artırmak için beton karışımlarına bitki kök liflerinden çıkarılan “nanoplateletler” eklemenin etkilerini inceledi.

Araştırma, pancar veya havuç gibi sebzelerden yapılan kompozit bitki betonlarının, grafen ve karbon nanotüpler gibi piyasada bulunan tüm beton katkı maddelerine göre çok daha düşük bir maliyetle yapısal ve çevresel olarak üstün performansa sahip olduğunu göstermiştir. 

Bitki kompozit betonlarının potansiyeli, nanoplateletlerin, yapısal performansı kontrol eden ana madde olan beton karışımlarındaki hidratlı kalsiyum silikat miktarını artırma kabiliyetinde yatmaktadır. Dolaylı etki, inşaat için daha az miktarda betona ihtiyaç duyulacağı anlamına gelir. Nanoplateletler, betonda görünen çatlakların sayısını azaltabilir, korozyonu önlemeye yardımcı olabilir ve malzeme ömrünü uzatarak ürün kalitesini iyileştirebilir. Çimento ve beton üretiminde emisyonları azaltmak için çözüm arayan birçok şirket örneği var ve Akshat Rathi'nin bu makalesi, konuyla ilgili çok değerli bilgilerle bunların çoğunu içeriyor. 

İklim krizi acil çözümler gerektiriyor ve yavaş yavaş inşaat sektörü değişime katkıda bulunabilecek daha alternatif malzemeleri kabul etmeye başlıyor.

Çimento ve beton, onları olumsuz bir etkiden çevre için olumlu iyileştirmelere dönüştürebilecek çok büyük önem taşır. Ancak makale, betonu daha az kirletici bir malzeme haline getirmenin, çok fazla kaynak ve araştırma gerektiren çok karmaşık bir görev olduğunu gösteriyor. Gelecekte betonun inşaat endüstrisinde ana malzeme olarak kalmayacağını ve doğal olarak daha az kirletici olan diğer malzemelerle değiştirilmesinin veya karıştırılmasının mümkün olup olmadığını sormakta fayda var.

 


Leave your comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *
Only registered users can leave comments.