Betonun Geleceği: Sürdürülebilirlik ve Dijital Dönüşüm (Turkish)

Dünyada sudan sonra en çok tüketilen ikinci malzeme olan beton, sürdürülebilir ve dijital üretime uygun hale gelmeli. Karbon emisyonlarını azaltmaya yönelik stratejiler ve dijital üretim yöntemleri ise sektörde önemli bir dönüşüm sağlıyor.

Doç. Dr. Zeynep Başaran Bundur
Özyeğin Üniversitesi İnşaat Mühendisliği ve Beton Malzeme Bilimi Öğretim Üyesi

Dünyada sudan sonra en çok tüketilen ikinci malzemenin beton olduğunu biliyor muydunuz? Beton güçlü, erişilebilir ve ucuz olması sebebiyle bu ünvanını da uzun süre kaybetmeyecek gibi. Ancak, bu kadar uzun geçmişe sahip ve yüksek hacimde tüketilen bir malzemenin artık daha yenilikçi, sürdürülebilir ve hatta dijital üretime uygun hale gelmesi gerekiyor. Bu da aslında inşaat sektörünün en güvenilir malzemesinin, üretim süreçlerinin ve tasarımının yenilenmesini gerektiriyor.

ÇEVRESEL ETKİLER VE SERA GAZI EMİSYONLARI
Beton üretiminin yol açtığı doğal kaynakların aşırı tüketimi ve sera gazı emisyonları, iklim değişikliği ve çevresel bozulmayı hızlandıran başlıca sorunlar arasında başı çekiyor. Son yıllarda, Yeşil Mutabakat ve Paris Anlaşması sonrası çimento ve beton üreticileri çevresel etkilerini azaltmaya yönelik daha sürdürülebilir stratejiler geliştirmek için bir yarışa girmiş durumda. Bunun yanı sıra, tüm üretim alanlarında dijital dönüşümlere yönelik son gelişmeler, farklı aşamalarda üretime üç boyutlu (3B) yazıcıların ve diğer dijital uygulamaların adaptasyonunu da hızlandırmaya devam ediyor.

KARBON TUTMA TEKNOLOJİLERİ VE ALTERNATİF MALZEMELER
Sektör liderleri sürdürülebilir dönüşümde karbon tutma ve yenilikçi malzemeler üzerine çalışmalarını gittikçe artırmakta ve uygulamalarını hızlandırdığı gözleniyor. Klinker üretiminde yeni karbon yakalama, kullanma ve depolama uygulamalarından yenilikçi malzemelere ve klinker ikamesi olarak kullanılabilecek alternatif çözümleri de kapsayan stratejiler ön plana çıkıyor. Öne çıkan en kritik yöntem, C02 tutulduktan sonra hidrojenle etkileştirip kimya endüstrisi için ham maddeye ya da yakıta dönüştürülmesidir. Bu sayede hem beklenilen karbon vergisinden tasarruf edilirken hem de katma değeri çok yüksek bir ürün ile piyasaya girmeyi hedefliyorlar. Ancak, araştırma sürecinin tahmin edildiğinden daha uzun sürmesi, yaklaşan karbon vergisi ödemeleri için başka çözümlerin aranmasını zorluyor. Bu aşamada daha çok karbon tutma ve depolama yöntemlerinden karbon mineralizasyonu ile hızlıca C02 depoları oluşturulması hedefleniyor.

İNŞAAT YIKINTI ATIKLARININ (İYA) KULLANIMI
Son iki yıldaki gelişmelerde, özellikle Alman Heidelberg Malzeme Grubu'nun öne çıkan yatırımları ile inşaat yıkıntı atıklarının (İYA) karbon yutağı olarak kullanılıp, çimento üretiminde ham maddeye dönüştürülmesi üzerine uygulamaları görüyoruz. Aslında, İYA ülkeler üzerinde hem ekonomik hem de sosyal ve çevresel anlamda büyük bir baskı oluşturmaktadır. Avrupa'da her yıl yaklaşık 800 milyon ton İYA üretilmekte olup, artan kentsel nüfus, ekonomilerin sürekli gelişimi ve sanayileşme faaliyetleri nedeniyle bu rakamın daha da artması bekleniyor.

ÜLKEMİZDE YENİ ALTYAPI DÖNÜŞÜM EYLEM PLANI DOĞRULTUSUNDA, ÖNÜMÜZDEKİ 20 YIL İÇİNDE MEVCUT KAYITLI YAPI STOKUNUN YAKLAŞIK YÜZDE 21 'İNİ OLUŞTURAN 8.2 MİLYON YAPININ YIKILMASI VEYA YENİDEN İNŞA EDİLMESİ ÖNGÖRÜLÜYOR. BU NEDENLE, İYA'NIN GERİ DÖNÜŞÜMÜ TÜRKİYE İÇİN DE KRİTİK BİR ÖNEME SAHİP. KENTSEL DÖNÜŞÜM FAALİYETLERİNE EK OLARAK NÜFUS ARTIŞI VE BUNA BAĞLI OLARAK ARTAN ALTYAPI VE YAPILAŞMA İHTİYAÇLARIYLA BİRLİKTE İYA ÜRETİMİNİN DAHA DA ARTMASI BEKLENİYOR

GERİ DÖNÜŞTÜRÜLMÜŞ MALZEMELER VE KARBON AZALTIMI
İYA'dan ayrıştırılacak beton parçalanarak farklı işlevlerde kullanılabiliyor. Farklı boyutlarda kırıcılar ile agregalar (Geri Dönüştürülmüş Agrega, GDA) elde edilmesi mümkünken, burada en önemli ürün geri dönüştürülmüş beton pastası (GDBP) olarak öne çıkıyor. GDBP, etkin bir karbon yutağı olarak kullanılabilmesi ile ön plana çıkıyor. Özellikle çimento fabrikalarından salınan baca gazından elde edilen C02 yakalanarak mineral karbonatlaşma yoluyla klinkeri yerine kullanılabilecek puzolanlara çevrilmesi mümkün. Bu sayede klinkerin karbon ayak izi büyük ölçüde azaltılıyor. Çimento üreticileri bu yol ile kendilerine atıklardan ham madde kaynağı oluşturabilecek ve önümüzdeki yıllarda gelmesi öngörülen karbon vergisine karşı bir çözüm yolu geliştirmek üzerine araştırma ve geliştirme çalışmalarında daha da hızlanıyorlar.

DİJİTAL DÖNÜŞÜM VE 3B YAZICILARIN ROLÜ
Net sıfır karbon ve etkili ham madde kullanım hedefleri ile sürdürülebilir dönüşümü destekleyen kilit alanlardan biri de dijital dönüşümün daha etkin kullanılması... İnşaat sektöründe şu an bu iki değişim eşzamanlı ilerliyor. Sektörde malzeme alanında dijital dönüşümün en önemli örnekleri 3B yazıcı ile üretilen yapılar ve kalite kontrolde yapay zeka kullanılması... 3B yazıcı üretimdeki son gelişmeler ile yapı malzemeleri için kalıbı ortadan kaldıran yeni şekillendirme teknikleri sunuluyor. Kalıp olmadan gerekli yazdırılabilirliği elde etmek için, bir malzemenin aşırı güç olmadan sistemden verimli bir şekilde preslenebilmesi ve minimum deformasyonla katmanlar halinde inşa edilebilmesi gerekiyor. Bu sebeple farklı bileşenler içeren ileri malzeme tasarımları öne çıkıyor. Burada ise yüksek performans gereklilikleri için bu karışımlarda geleneksel beton karışımlarına kıyasla daha fazla çimento ve kimyasal katkı kullanılması sürdürülebilir tasarım ilkeleri ile çelişiyor. Bu sebeple araştırmalar, 3B yazıcılara uygun harçların daha Sürdürülebilir, döngüsel üretim süreçlerine uygun olarak seçilmesine odaklanıyor. Bu harçlarda İYA'nın değerlendirilmesi, geopolimer gibi alternatif bağlayıcıların ele alındığı çalışmalar öne çıkıyor.

İNŞAAT SEKTÖRÜNÜN GELECEĞİ
Küresel olarak çimento tüketiminde artış eğilimi, artan yapım ve onarım faaliyetleri nedeniyle çimento üretiminin, dolayısıyla karbondioksit emisyonunun daha da artacağı öngörülüyor. Bu sebep ile yakın zamanda inşaat sektöründe daha çok sürdürülebilir ve dijital dönüşüme uyarlanmış yenilikçi malzemeleri göreceğiz. Son yıllarda sektör üzerine hazırlanan raporlar, kısa vadede inşaat sektörünün dijital üretim tekniklerinin uygulanmasıyla dönüşeceğini ve bu dönüşüme hazırlıklı olan şirketlerin yol haritasını kendi lehlerine çevirebileceklerini gösteriyor.