Betonun Karbon İzini Azaltan Yeni Altı Malzeme

Nüshet Çamuşoğlu / nushet@ekoyapidergisi.org
Seratech'in karbon nötr çimentosu 2022 Obel Ödülü'nü kazandıktan sonra, araştırmacıların dünyanın en kirletici yapı malzemesi olan betonu karbondan arındırmak için çalıştığı altı yolu aşağıdaki gibidir. Betonun ana bileşeni olan çimento, şu anda küresel emisyonların yaklaşık %8'ini oluşturuyor ve petrol, gaz ve kömür dışındaki tüm maddelerden daha fazladır. 

Ancak Dünya ve Küresel Çimento ve Beton Birliği (GCCA) 2050 yılına kadar net sıfır emisyon elde etmek için yarışırken, iklim değişikliğinin en kötü etkilerini önlemek için betonun karbon ayak izini azaltmaya ihtiyaç var. Bunlar arasında öncelikle yosunla yetiştirilen kireç taşından olivine kadar her şeyi kullanarak çimentoya rağmen düşük karbonlu alternatifler bulmaya odaklanır.

Ancak Cambridge Üniversitesi mühendislik profesörü Julian Allwood'a göre, yüzyılın ortasına kadar net sıfır emisyon elde etmek için gereken ölçekte şu anda hiçbir alternatif mevcut değil. Allwood, Yapılı Çevre Zirvesi'nde yaptığı konuşmada "Duyurulan çok çeşitli çimento yeniliklerine rağmen, Portland çimentosu ile aynı performans özelliklerine ve aralığına sahip alternatifler yok." dedi. İnşaat endüstrisinin uygulanabilir alternatifleri genişletmesi için diğer araştırmacılar, binaları inşa etmek için gereken beton miktarını azaltan akıllı inşaat teknikleri geliştiriyor.

Aşağıda her iki yaklaşım için de en yenilikçi altı proje yer alıyor.

Seratech, Sam Draper ve Bernie Shanks tarafından

Londra'daki start-up Seratech, çimento içeriğinin %40'a kadarını geri kazanılmış endüstriyel egzoz gazlarından ve karbon emici mineral olivinden yapılmış bir silika ile değiştirerek karbonsuz beton üretmek için bir yöntem geliştirdi. Şirket kalan çimentoyla ilgili emisyonların silika tarafından karbon dengelendiğini ve tüm malzemeyi karbon nötr hale getirdiğini söylüyor. Seratech çimento alternatifinin ucuz ve büyütülmesi kolay olduğunu söylüyor. Bunun nedeni, GGBS gibi diğer alternatif çimentoların aksine, mevcut üretim süreçlerine sorunsuz bir şekilde entegre edilebilen olivin açısından zengin bir malzeme olmasıdır.

Minus Materials'dan Biyojenik Kireç Taşı

Colorado Boulder Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, daha deneysel bir yaklaşım kullanarak topraktan çıkarılan kireç taşı yerine algler tarafından fotosentez yoluyla yetiştirilen kireç taşından çimento yapmanın bir yolunu buldu. Araştırmacılar, bu "biyojenik kireç taşı" çimento yapmak için yakıldığında yalnızca mikro alglerin büyümeleri sırasında atmosferden emdiği aynı miktarda karbon saldığını ve süreci karbon nötr hale getirdiğini söylüyor. Genellikle çimento karışımlarına dolgu maddesi olarak eklenen kırılmış kireç taşı da alglerden yapılan bir malzeme ile değiştirilirse agrega içinde depolanan karbon yakılmak yerine tecrit edilir, hatta malzeme karbon negatif olabilir. ABD Enerji Bakanlığı'ndan 3.2 milyon $ hibe ile desteklenen araştırmacılar, üretim kapasitesini arttırırken malzemenin maliyetini azaltmak için mikroalg coccolithophores kullanıyor. 

ACORN tarafından Beton Tonozlu Zemin

ACORN projesinin bir parçası olarak Bath, Cambridge ve Dundee Üniversitelerindeki araştırmacılar, aynı yükü desteklemek için %75 daha az beton kullanırken geleneksel katı döşeme plakalarının yerini alabilecek ince duvarlı tonozlu bir zemin geliştirdi.Bu, ekibin Cambridge Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü içinde inşa edilen ilk tam ölçekli demo projesi için karbon emisyonlarında tahmini yüzde 60 azaltması ile sonuçlandı. ACORN'un baş bilim insanı Bath Makina Mühendisliği Mimarlık ve İnşaat Mühendisliği Bölümü'nden Paul Shepherd "Betonun sudan sonra dünyanın en çok tüketilen malzemesi olduğu için [...] inşaatın net sıfıra yolculuğuna başlamasının en kolay yolunun daha az beton kullanmaktır." dedi. Otomatik üretim sistemleri, altı eksenli robotlar, ayrıca takviye gerektirmeyen zemin kaplamaları üreterek yüksek emisyonlu inşaat demiri ihtiyacını ortadan kaldırır.

McGill Üniversitesi tarafından Carbicrete

Montreal merkezli Carbicrete, beton üretim sürecinde çimento ihtiyacını tamamen ortadan kaldırmak için çelik endüstrisinden gelen atık cürufu kullanan birçok şirketten biridir. Geleneksel beton üretiminde kullanılan su yerine, bu çimento ikamesi, fabrika emisyonlarından yakalanan karbon ile birleşir ve karbon nötr hale getirmek için malzemede tutulur. Ancak şimdiye kadar sadece prefabrik parçalar ve beton duvar bu şekilde üretilebilir. Ayrıca, her yıl üretilen çelik cürufu miktarı nedeniyle (4 milyar ton çimentoya karşılık yaklaşık 250 milyon ton çelik cürufu) Carbicrete talebin yalnızca bir kısmını karşılayabildi.

Newtab-22'den Deniz Taşı

Daha küçük bir ölçekte Londra tasarım stüdyosu Newtab-22, gıda endüstrisinden gelen kabuklu deniz ürünleri atıklarından yapılmış beton benzeri bir malzeme geliştirdi. Öğütülür ve agar gibi patent bekleyen bir doğal bağlayıcı karışımı ile birleştirilir. Ortaya çıkan malzemeye deniz taşı denir ve gerçek betona çok benzerdir. Bunun nedeni içerdiği istiridye ve istiridye kabuklarının çimentonun önemli bir bileşeni olan kalker olarak da bilinen kalsiyum karbonattan yapılmış olmasıdır. Bununla birlikte bu malzeme pişmediğinden gerçek betonun dayanıklılığından yoksundur. Masa üstü ve fayans, süpürgelikler ve vazolar gibi yüzeyler dahil olmak üzere yapısal olmayan kullanımlarla sınırlıdır.

ETH Zürih tarafından FoamWork

Daha az beton kullanmaya yönelik başka bir yaklaşım, 3D baskılı kalıp elemanları sistemi geliştiren ETH Zürih'teki araştırmacılar tarafından tasarlandı. Geri dönüştürülebilir mineral köpükten yapılırlar ve prekast beton paneller yapmak için kullanılan kalıplara yerleştirilebilirler. Kalıp duvarlardan tüm çatılara kadar her şeyi oluşturmak için gereken gücü sağlarken, gereken beton miktarını önemli ölçüde azaltır, levhaları ana gerilim hatları boyunca güçlendirir. Bu daha hafif ve yüzde 70 daha az malzeme kullanan paneller oluşturur. ETH Zurich'e göre, işlem potansiyel olarak atık tasarrufu sağlıyor çünkü kürlendikten sonra mineral köpük yalıtım olarak yerinde bırakılabiliyor veya yeni kalıp panellerine sonsuz bir şekilde geri dönüştürülebiliyor.