Yeni malzemeler CO₂'den nasıl tasarruf sağlamalı?

İnşaat sektörü gelecekte iklim değişikliğiyle mücadelede önemli bir rol oynayabilir. “Science” dergisindeki bir araştırma, CO₂'yi atmosferden çekip binalarda depolayan çeşitli teknikleri sunuyor. Araştırmaya göre, dünya çapında birçok şirket halihazırda ilgili pilot projelere veya üretime başlamış durumda. Bunun için bir Alman inşaat şirketi ödül aldı.

Davis'teki Kaliforniya Üniversitesi'nden Elisabeth Van Roijen liderliğindeki ekip, dünya çapında beton, asfalt ve diğer yapı malzemelerinin üretiminin teorik olarak her yıl yaklaşık 17 milyar ton CO₂ depolama potansiyeline sahip olduğunu yazıyor. Bu, dünya çapında kömür, petrol ve gaz yakılmasından kaynaklanan CO₂ emisyonlarının neredeyse yarısı kadardır. Ancak, tam olarak hayata geçirilmeden önce aşılması gereken birkaç engel var. Ayrıca CO₂ yalnızca mevcut yapı malzemelerinin üretimi sırasında değil aynı zamanda yeni ikame malzemelerin üretimi sırasında da salınır.

CO₂ depolaması olmadan iklim hedeflerine ulaşmak pek mümkün değil

Aynı üniversiteden ortak yazar Sabbie Miller, “Eğer yapılabilirse, betonda küçük bir depolama büyük bir fark yaratabilir” diyor. Ekip, dünya çapında betonda üretilen sözde agregaların yalnızca yüzde onu yeni teknoloji kullanılarak üretilebilseydi, bunun yılda bir milyar ton CO₂ emilimi anlamına geleceğini hesaplıyor. BM çevre programı Unep'e göre, binalara yönelik tüm inşaat malzemelerinin üretimi, nakliyesi ve kullanımı 2019'da yaklaşık 3,5 milyar ton CO₂ emisyonuna yol açtı.

Küresel ısınmayı mümkünse 1,5 santigrat derece veya sanayi öncesi dönemlere kıyasla en az 2 santigrat derecenin altında durdurmaya yönelik Paris iklim hedefi, birçok araştırmacıya atmosferdeki CO₂'yi kaldırmadan ulaşılamaz veya zar zor ulaşılabilir görünüyor – onlarla bile , başarı şüphelidir . Ancak şu ana kadar atmosferden yalnızca çok küçük miktarlar çıkarıldı ve yerde depolandı (karbon yakalama ve depolama, CCS), ki bu da pahalıdır.

Van Roijen'in ekibi atmosferden CO₂ çıkarmanın başka bir yolunu sunuyor: Beton, tuğla, asfalt, biyoplastik ve ahşap, uzun ömürleri ve üretim hacimleri nedeniyle özellikle buna uygundur.

Agregalar milyarlarca ton CO₂ depolayabilir

Araştırmaya göre, belirli mineraller veya işlenmiş endüstriyel atıklar gibi yalnızca beton ve asfalttaki katkı maddeleri, dünya çapında her yıl yaklaşık 11,5 milyar ton CO₂'yi tutabilir. Proseste örneğin kalsiyum ve magnezyum açısından zengin mineraller veya endüstriyel atıklar CO₂ emilerek karbonatlara (karbonatlaştırılmış) dönüştürülür.

Bunlar daha sonra agrega olarak adlandırılan betona veya asfalta eklenir. Potansiyel başlangıç ​​malzemeleri arasında alüminyum ekstraksiyonundan kaynaklanan kırmızı çamur, pik demir üretiminden kaynaklanan yüksek fırın cürufu, çelik cürufu, maden kalıntıları, çimento fırını tozu ve kömürün yanmasından kaynaklanan kül yer alır. Eski betonun bileşenleri de kullanılabilir.

Uzmanlar korozyon riski görüyor

Fraunhofer Yapı Fiziği Enstitüsü'nden (IBP) Volker Thome, çalışmanın makul olduğunu söylüyor ancak aynı zamanda teknolojinin tehlikelerine de dikkat çekiyor. “Örneğin betonarmedeki asit seviyesinin çok fazla artmaması ve dolayısıyla korozyona uğramaması için dikkatli olmalısınız.” Buna ek olarak, Almanya'daki süreç, yüksek fırın cürufu ve uçucu kül gibi başlangıç ​​malzemelerinin küçük veya azalan miktarları nedeniyle sınırlıdır, ancak Çin'de yeterli miktarda bulunmaktadır.

Bu ülkede yol altyapılarında eski beton zaten karbonatlanıyor. Thome, “Eski beton için daha hızlı karbonatlama süreçlerinin geliştirilmesinde araştırmaya en büyük ihtiyacı burada görüyoruz” diye açıklıyor.

Alman şirketi de orada

HeidelbergCement (şimdi Heidelberg Materials), eski betonun geri dönüştürülmesine yönelik bir süreç nedeniyle 2022'de Alman İklim ve Çevre İnovasyon Ödülü'nü (IKU) aldı. Şirket eski betonu kırıyor ve onu bileşenlerine kum, çakıl ve çimento taşına ayırıyor. İkincisi CO₂'yu emip depolayabilir ve çimento üretiminde hammadde görevi görebilir.

Bu, yeni çimento için daha az kireç gerektiği anlamına gelir ve bu da CO₂ tasarrufu sağlar. Grup, 2024 yılında Polonya'da beton bileşenlerin geri kazanılmasına yönelik ilgili bir tesisi faaliyete geçirdi.

Biyokömürü çimentoya dahil edin

Van Roijen'in ekibi, tüm malzemeler için mevcut verilerin bulunduğu en son yıl olan 2016'daki değerleri temel alarak yapı malzemelerinin yıllık depolama potansiyelini hesapladı. Aynı zamanda tarımsal atık ürünlerinden ve CO₂ tasarrufu sağlayan diğer hammaddelerden elde edilen biyolifleri içerebilecek tuğlalarla da ilgiliydi. İnşaat için kullanılan miktarın az olması nedeniyle, ahşap ve bitki bazlı plastikler tek başına küresel olarak hesaplanan potansiyel CO₂ alımının nispeten küçük bir kısmını oluşturuyordu.

Betonun bir bileşeni olan çimentonun yüzde 15'i biyokömürle değiştirilebilir. Ekip, “Ancak mevcut biyokömür üretimi ve kullanımı çok sınırlıdır” diyor. “2021'de yaklaşık 0,4 milyon ton biyokömür üretildi, modellediğimiz karbon depolama için ise 600 milyon ton gerekecek.”

Biyokömürden yapılmış beton blok.

Kaynak: Sabbie Miller, UC Davis

Bütün bunlar uzun vadede istikrarlı mı?

Yeni malzemelerin küresel ölçekte kullanılmadan önce, özellikle bunlardan yapılan bileşenlerin stabilitesi ve dayanıklılığı konusunda pek çok araştırma yapılması gerekiyor. Çalışmada öncelikle beton katkı maddeleri olarak kalsiyum karbonat ve magnezyum karbonat ele alındı.

Van Roijen, diğer çalışmaların sonuçlarına göre, bu yöntemle üretilen betonun başlangıçta geleneksel beton kadar stabil olacağının varsayılabileceğini söylüyor. Ancak onunla üretilen bileşenlerin hizmet ömrüne ilişkin daha uzun vadeli testler yapılması gerekmektedir.

Ekip, çalışmada şöyle yazıyor: “Sektördeki son gelişmelere rağmen, belirlediğimiz teorik karbon depolama seviyelerine ulaşmanın önünde hâlâ bir takım engeller var.” Geleneksel yapı malzemeleri genellikle daha ucuzdur. Araştırmaya göre bir diğer engel ise maddi arızalardan kaynaklanabilecek olası sorumluluk riskleri.

Ekip, yeni yapı malzemelerinin öncelikle duvarlar kadar yüksek statik yüke sahip olmayan ancak yapılı çevrenin önemli bir bölümünü oluşturan yalıtım, döşeme ve kaldırım üzerinde test edilmesini öneriyor.

Az miktarda malzeme, yüksek enerji gereksinimi

Van Roijen, çalışmanın yalnızca CO₂ depolama potansiyeline baktığını ve yeni malzemelerin çıkarılması ve işlenmesi sırasında ortaya çıkabilecek diğer CO₂ emisyonlarına bakmadığını, dolayısıyla net CO₂ depolama potansiyelinin hesaplanandan biraz daha düşük olduğunu kabul ediyor. Ancak, bu teknolojilerin küresel olarak uygulanması durumunda teorik olarak Paris Anlaşması'ndaki hedeflere ulaşmak için gerekenden daha fazla CO₂'nin atmosferden uzaklaştırılabileceği unutulmamalıdır. Yani büyük bir tampon var.

New York'taki Columbia Üniversitesi'nden Christopher Bataille, “Bilim” yorumunda, teknolojinin küresel kullanımındaki temel zorluklardan birinin, magnezyum, demir veya kalsiyum içeren gerekli minerallerin mevcut miktarı olduğunu yazıyor. Diğer bir engel ise üretimleri için yüksek enerji gereksinimidir.

Bataille, yapı malzemelerinin pazara başarılı bir şekilde sunulması için ulusal ve bölgesel düzeyde yeni mali teşviklere ve düzenlemelere ihtiyaç duyulduğunun altını çiziyor. “Ancak, uygun teşvikler ve izlemeyle, karbon tutucu yapı malzemelerinin kullanılması, milyarlarca tonluk CO₂ giderimi için makul bir maliyetle uygulanabilir bir yöntem sağlayabilir.”

Haberler