Labmedya - Laboratuvar ve Sağlık Gazetesi

Japonya’dan yeni bir çalışma, geri dönüştürülmüş cam ve inşaat yan ürünlerinden yapılan bir jeopolimer katılaştırıcının, karbon yoğun çimentonun yerini alabileceğini ve çöplüklere giden atıkları yeşil altyapı için güçlü bir araca dönüştürebileceğini ortaya koyuyor.

Küresel nüfus artışıyla birlikte kentsel genişleme hız kazanırken, inşaat faaliyetleri benzeri görülmemiş seviyelere ulaşmış; bu durum hem doğal kaynaklar hem de çevre üzerinde ciddi bir baskı oluşturmuştur. Günümüz altyapısının temel bileşenlerinden biri olan Sıradan Portland Çimentosu (OPC), küresel karbon emisyonlarına büyük ölçüde katkıda bulunmasına rağmen, hâlen en etkili ve yaygın olarak kullanılan toprak katılaştırıcısı olmaya devam etmektedir. Öte yandan, inşaat atıkları da çöplüklerde birikmeyi sürdürmektedir. Bu nedenle hem çimento kullanımının çevresel yükünü hem de endüstriyel atıkların verimsiz bertarafını ele almak acil bir öncelik hâlini almıştır.

Bu birbirine bağlı zorluklarla başa çıkmak amacıyla, Japonya’daki Shibaura Teknoloji Enstitüsü (SIT) Mühendislik Fakültesi’nden Prof. Dr. Shinya Inazumi liderliğindeki bilim insanları sürdürülebilir bir alternatif geliştirdi. “Siding Cut Powder (SCP)” adlı bir inşaat atığı yan ürünü ile geri dönüştürülmüş camdan elde edilen “Earth Silica (ES)” kullanılarak, yüksek performanslı jeopolimer bazlı bir toprak katılaştırıcı üretildi. Bu yenilik, hem çimento bağımlılığını azaltmaya yönelik bir çözüm hem de atıkların değerli inşaat kaynaklarına dönüştürülmesini mümkün kılıyor.

Araştırma, 21 Nisan 2025 tarihinde çevrim içi olarak yayımlandı ve 1 Mayıs 2025'te Cleaner Engineering and Technology dergisinin 26. cildinde basılı olarak yer aldı.

Yüksek Performans ve Çevresel Uyum

SCP ve ES kombinasyonu, 160 kN/m²’lik inşaat sınıfı eşiklerinin üzerinde toprak basınç dayanımı sağlayabilen jeopolimer bazlı bir katılaştırıcı oluşturdu. SCP’nin 110 °C ve 200 °C’de termal işleme tabi tutulması, malzeme performansından ödün vermeksizin tepkime etkinliğini önemli ölçüde artırarak kullanılan malzeme miktarını azaltmada kritik bir adım oldu.

Prof. Inazumi, “Bu araştırma, sürdürülebilir inşaat malzemelerinde önemli bir atılımı temsil ediyor. İki endüstriyel atık ürünü kullanarak yalnızca sektör standartlarını karşılayan değil, aynı zamanda inşaat atığı ve karbon emisyonları gibi iki temel soruna da çözüm sunan bir toprak katılaştırıcı geliştirdik.” açıklamasında bulundu.

Çalışmanın dikkat çekici yönlerinden biri de çevresel güvenliğe yaklaşımıydı. İlk çevresel değerlendirmeler, kısmen ES’deki geri dönüştürülmüş cam içeriğine bağlı olarak arsenik sızması riski taşıyabileceğini ortaya koydu. Ancak araştırma ekibi bu potansiyel sorunu etkili şekilde çözmeyi başardı. Prof. Inazumi, “Sürdürülebilirlik, çevresel güvenliğin pahasına olmamalı. Arsenik sızmasının tespit edildiği ilk formülasyonlara kalsiyum hidroksit dahil edilmesiyle, kararlı kalsiyum arsenat bileşikleri oluşturularak tam çevresel uyumluluk sağlandı.” dedi.

Uygulama Alanları ve Küresel Etkiler

Bu yeni nesil katılaştırıcının birçok pratik uygulama potansiyeli bulunuyor. Kent içi altyapı projelerinde bu teknoloji sayesinde, karbon yoğun Portland çimentosuna ihtiyaç duyulmadan zayıf topraklar stabilize edilebiliyor. Bu özellik, özellikle geleneksel yöntemlerin maliyetli ve çevresel olarak zararlı olduğu kil oranı yüksek bölgeler için büyük avantaj sunuyor.

Ayrıca, felaket riski taşıyan bölgelerde hızlı müdahale gereksinimleriyle uyumlu priz süreleri ve işlenebilirlik sağlayan bu malzeme, acil toprak stabilizasyonu için kullanılabilir. Gelişmekte olan bölgelerde ise bu malzemelerle düşük karbonlu stabilize toprak blokları üretilebilir; böylece pişmiş tuğla ve beton gibi daha çevresel maliyetli ürünlere sürdürülebilir alternatifler sunulabilir.

Bu teknolojinin etkileri, inşaat sektörünün ötesine geçiyor. Karbonsuzlaşma baskısıyla karşı karşıya kalan inşaat sektörü için bu jeopolimer katılaştırıcı, geleneksel yöntemlerin performansını aşarken karbon ayak izini önemli ölçüde azaltan bir alternatif sunuyor. Jeoteknik mühendislik firmaları için ise sülfat saldırısı, klorür penetrasyonu ve donma-çözülme döngüleri gibi zorlu çevresel koşullarda gösterdiği dayanıklılık, bu malzemeyi agresif ortamlar için ideal hâle getiriyor.

Portland çimentosu kullanımını azaltarak, bu teknoloji aynı zamanda yeşil bina sertifikalarını ve karbon azaltma hedeflerini destekliyor. Ayrıca, karbon fiyatlandırma uygulamalarının yürürlükte olduğu ülkelerde geliştiricilere çeşitli çevresel teşviklerden faydalanma imkânı sunarak ekonomik açıdan da cazip bir seçenek oluşturuyor.

Dönüştürücü Bir Vizyon

Prof. Inazumi, araştırmanın ardındaki vizyonu şöyle özetliyor:
“Kolayca erişilebilen atık akışlarını kullanarak jeopolimer katılaştırıcı geliştirmekle yalnızca sürdürülebilir bir mühendislik çözümü sunmuyoruz, aynı zamanda kaynak kısıtlı bir dünyada endüstriyel yan ürünlerin nasıl değerlendirileceğini de yeniden tanımlıyoruz.”

Bu bulgular, sürdürülebilir inşaat uygulamalarında dönüştürücü bir değişime işaret ediyor. Potansiyel olarak milyonlarca ton inşaat atığını değerli kaynaklara dönüştürebilecek olan bu yaklaşım, aynı zamanda küresel CO₂ emisyonlarının %7–8’ini oluşturan çimento üretiminin karbon ayak izini azaltma konusunda da güçlü bir araç sunuyor.

Artan küresel altyapı talebi karşısında, bu tür yenilikçi teknolojiler; daha dayanıklı, çevreyle uyumlu ve sorumlu bir geleceğin inşasında merkezi bir rol üstlenmeye aday.

Yazar: Basma Bouanani

Kaynakça:https://www.lab-worldwide.com/transforming-construction-waste-sustainable-cities-a-41d51042e85f8a6d1e18409f95190ee3/