Çimentoya veda mı ediyoruz? Yeni bir malzeme onu değiştirebileceğini iddia ediyor

Çimentoya veda mı ediyoruz? Yeni bir malzeme onu değiştirebileceğini iddia ediyor

Çimento modern dünyayı inşa etti, ancak aynı zamanda gezegenin ısınmasına da sessizce katkıda bulundu. Araştırmacılar inşaat sektöründen kaynaklanan emisyonları azaltmak için yarışırken, zararı azaltmaktan daha fazlasını yapan, karbonu hapseden, atıkları yeniden kullanan ve hatta kendi kendine büyüyen yeni nesil malzemeler ortaya çıkıyor. En cesur iddia basit ve kışkırtıcı: Bazı projeler için nihayet çimentoya veda edebileceğiz.

Karbon negatif "biyolojik betondan" toprak ve kartondan yapılmış yapı bloklarına kadar, laboratuvar tezgahı aniden rakiplerle doldu. Bu atılımlarda tek bir sihirli çözüm değil, birlikte inşaat yöntemlerimizi yeniden yazabilecek bir malzeme portföyü görüyorum; tabii ki düzenleyiciler, inşaatçılar ve yatırımcılar bunları büyük ölçekte test etmek için yeterince hızlı hareket ederlerse.

Çimentonun artık kaçamayacağı karbon sorunu

Portland çimentosu uzun zamandır betonun ve dolayısıyla otoyolların, apartman kulelerinin ve barajların temelini oluşturuyor. Aynı zamanda Dünya'daki en kirletici endüstriyel ürünlerden biridir ve üretilen her ton için yüzlerce kilogram karbondioksitten sorumludur; bu yük artık ulusal iklim taahhütleri ve şirketlerin net sıfır hedefleriyle doğrudan çatışmaktadır. Yeni bir karbon negatif bağlayıcının arkasındaki araştırmacılar, süreçlerini, metreküp başına yaklaşık 330 kilogram CO2 yayan geleneksel betonla açıkça karşılaştırıyorlar; bu da emisyonların mevcut duruma ne kadar derinden yerleştiğinin bir hatırlatıcısı.

Bu baskı, mevcut çimento formüllerini değiştirmekten öteye geçen bir deney dalgasını tetikliyor. Bazı ekipler, üretim sırasında hiç karbon yaymayan ve bunun yerine karbonu malzeme içinde kalıcı olarak hapseden bağlayıcılar tasarlıyor; böylece binaları uzun vadeli depolama alanlarına dönüştürüyorlar. Bu tür hızlı etkili, uzun ömürlü bir malzeme, karbon yaymayan ve bunun yerine karbonu hapseden yeni bir seçenek olarak tanımlanıyor; bu da azaltmadan aktif uzaklaştırmaya doğru bir geçişi işaret ediyor. Buna paralel olarak, Popüler Çimento Alternatifleri katalogları, silikon dioksit ve kalsiyum oksit açısından zengin uçucu kül gibi endüstriyel yan ürünleri, kömürle çalışan enerji santrallerinden kaynaklanan atıkları yeniden kullanırken betonun klinker içeriğini azaltabilen kısmi ikame maddeleri olarak vurguluyor.

Biyolojik beton ve enzimle yapılmış taş

En çarpıcı gelişmelerden biri, inert kayaçlardan ziyade canlı sistemler gibi davranan bir malzeme ailesidir. Amerika Birleşik Devletleri'nde yeni bir Enzimatik Yapısal kompozit üzerinde çalışan araştırmacılar, düşük sıcaklıklarda agregatları bağlamak için enzimler kullanan, çimento üretimini tanımlayan fosil yakıt yoğun fırınlardan kaçınan karbon negatif bir yapı malzemesi yarattılar. Süreç, biyolojik ilhamlı ve düşük enerji gereksinimli olarak tanımlanıyor ve ortaya çıkan bloklar, bazı yapısal uygulamalarda betonun potansiyel bir alternatifi olarak sunuluyor.

Paralel olarak, bilim insanları, mikrobiyal aktiviteyi kullanarak hem malzemeyi güçlendiren hem de zamanla çatlakları onaran, kendi kendini onaran ve karbon negatif olan Biyolojik Beton geliştirdiklerini bildirdiler. Aynı araştırma, zorluğun boyutunu vurgulayarak, beton çağında yaşadığımızı ve geleneksel çimento üretiminin ton başına yaklaşık bir ton CO2 emisyonuna neden olduğunu belirtiyor. Bu biyolojik ve enzim bazlı yaklaşımları, yapısal malzemelerin, on yıllarca emisyonları hapseden fırınlarda pişirilmek yerine, daha nazik koşullar altında yetiştirilebileceğinin veya bir araya getirilebileceğinin erken ama önemli işaretleri olarak görüyorum.

Toprak, su ve kartonu yapısal duvarlara dönüştürmek

Her alternatif egzotik kimyaya dayanmıyor. Avustralya'daki RMIT Üniversitesi'nde bir grup araştırmacı, yerel toprak, minimum işlem ve geri dönüştürülmüş atık kullanarak ne kadar ileri gidebileceklerini sorarak çimento sorununa çözüm aramaya başladı. RMIT'in haberine göre, cevapları, belirli uygulamalarda çimento ihtiyacını ortadan kaldıran, tamamen toprak, su ve geri dönüştürülmüş kartondan yapılmış yeni bir yapı malzemesi oldu. Ayrı bir haberde ise, araştırmacıların bu toprak, su ve geri dönüştürülmüş karton karışımını yapısal bir malzemeye dönüştürdüğü ve bunu duvarlar ve kolonlar için düşük karbonlu bir seçenek olarak konumlandırdığı belirtiliyor.

Bu konsept, karton tüplerle desteklenmiş sıkıştırılmış toprakla deneyler yapan mimarlar ve mühendisler tarafından daha da ileriye taşındı. Bu sistemde, karton tüpler hem kalıp hem de takviye görevi görüyor ve içine sıkıştırılmış toprak doldurularak dayanıklı yapısal kolonlara dönüşüyor. Destekçileri, bu tüplerin doldurulduktan sonra atıkları azalttığını ve yüksek emisyonlu malzemelere olan bağımlılığı azalttığını belirtiyor; bir analizde ise toprağın sıkıştırılmasından sonra tüpün kalıcı kalıp olarak kaldığına dikkat çekiliyor.

Ayrı bir genel bakış, karton destekli sıkıştırılmış toprağın, alçak katlı yapılar için uygun duvarlar oluşturmak üzere toprak, su ve karton tüpler veya kalıpları birleştirdiğini ve geleneksel sıkıştırılmış toprağın aksine çimento gerektirmediğini açıklıyor. Sosyal medyadaki bir açıklamada, proje "ÇÖPÜ HAZİNEYE DÖNÜŞTÜRMEK" olarak çerçeveleniyor. Dr. Jiaming Ma liderliğindeki proje, karton tüpleri kalıp olarak kullanarak toprak, yağ ve su karışımını sıkıştırıyor ve çöpleri güçlü, yeniden kullanılabilir yapı bloklarına dönüştürüyor.

Ferrock ve atık bazlı taşın yükselişi

Toprak ve karton çimentodan uzaklaşmanın bir yolunu temsil ediyorsa, endüstriyel atıklar başka bir yol sunuyor. Ferrock, özellikle ilgi çekici bir aday olarak ortaya çıktı; atık çelik tozu ve öğütülmüş camdan elde edilen silikadan yapılan, çevre dostu bir beton alternatifi. Sürdürülebilir malzemelerle ilgili bir genel bakış, Ferrock'un bu atık akışlarından üretildiğini ve aksi takdirde çöplüğe gidecek olan malzemeleri yapısal bir bağlayıcıya dönüştürdüğünü belirtiyor.

Arka plan neredeyse tesadüfi. Ferrock'un tarihi, Iron Shell Me'nin kurucusu Dr. David Stone'un 2000'li yılların başlarında demir açısından zengin atıklarla çalışırken bu malzemeye rastlamasıyla başladı. Daha sonra yapılan testler, Ferrock'un sıkıştırma açısından betondan daha güçlü olduğunu ve depreme dayanıklılık ve uzun açıklıklı yapılar için önemli olan çok daha fazla esneklik sunduğunu gösterdi.

Ayrı bir raporda, bir araştırmacının tesadüfen betondan daha güçlü ve daha esnek bir malzeme keşfettiği, bunun genellikle atılan çelik tozundan ve öğütülmüş camdan elde edilen silikadan yapıldığı ve Ferrock'u oluşturan malzemelerin %95'inin geri dönüştürüldüğü belirtiliyor. Aynı açıklama, bu keşfin geleneksel betonun yerini daha yeşil alternatiflere bırakmasına yardımcı olabileceğini vurguluyor; bu da atık bazlı bağlayıcıların merak konusu olmaktan çıkıp ciddi bir rakip haline geldiğinin açık bir işareti.

Niş deneylerden ana akım yapı kodlarına

Tüm bu heyecana rağmen, verilerde sert bir gerçek görüyorum: hiçbir tek malzeme, gökdelen çekirdeklerinden açık deniz rüzgar türbini temellerine kadar her yerde çimentonun yerini almaya hazır değil. Bunun yerine, yakın gelecekte bölgesel olarak uygun çözümlerden oluşan bir mozaik daha olası görünüyor. Bazı iklimlerde, çimentonun bir kısmını endüstriyel yan ürünlerle değiştiren yeşil beton baskın hale gelirken, diğerlerinde toprak bazlı sistemler ve biyolojik bağlayıcılar daha mantıklı olacaktır. Yeşil beton ve diğer alternatiflere ilişkin teknik bir kılavuz, bu karışımların gömülü karbonu azaltabileceğini, ancak sıva veya yüzey işleminin daha zor olabileceğini, tasarımcıların dikkate alması gereken ödünleşmeler olduğunu belirtiyor.

Aynı zamanda, seçenekler yelpazesi de genişliyor. Çevre dostu malzemelerle ilgili tüketiciye yönelik bir açıklama, bunun bilim insanlarının beton yerine geçen maddeleri ilk kez keşfettiği bir durum olmadığını hatırlatıyor ve Montana Eyalet Üniversitesi araştırmacılarının ultra sert bir alternatif icat ettiğine işaret ederek, bazı sistemlerde içi boş tüpün sıkıştırılmış malzeme ile dolu olduğunu açıklıyor; bu da Montana Eyalet Üniversitesi ve diğerlerinin kalıp sistemlerini yeniden düşünme biçimine bir gönderme. Bu arada, yeni bir karbon negatif yapı malzemesinin ayrı bir analizi, biyolojik ilhamlı üretimi vurgulayarak, gelecekteki standartların malzemeleri sadece mukavemet ve maliyet açısından değil, yaşam döngüleri boyunca enerji kullanımı ve karbon dengesi açısından da değerlendireceği fikrini pekiştiriyor.

Çimento endüstrisinin içinde bile değişim açıkça görülüyor. Popüler Çimento Alternatiflerinin derlemeleri artık geleneksel ürün hatlarının yanında yer alıyor ve büyük üreticiler, düzenlemelerin önünde kalmak için uçucu kül, cüruf ve diğer tamamlayıcı çimento malzemelerine yatırım yapıyor. Bu bağlamda, biyolojik, enzim bazlı, toprak ve atık kaynaklı bağlayıcıların yeni dalgası, marjinal bir hareketten ziyade, değişmesi gerektiğini bilen bir sektörün araştırma ve geliştirme kolu gibi görünüyor. Çimentoya gerçekten veda mı edeceğiz yoksa onu varsayılan seçenekten birçok seçenekten birine mi indireceğiz, yolculuğun yönü açık ve önümüzdeki on yılın inşaat sektörü, şantiyede olduğu kadar laboratuvarda da şekillenecek.

Kaynak: MO