Karbondioksit Yakalama ve Betonda Kullanma Teknolojileri Gelişiyor

Beton, çimento üretim sürecinde ortaya çıkan CO₂ emisyonunun % 40’ına kadarını kullanım ömrü boyunca havadan alabilmektedir. Beton ve çimento endüstrisi, karbon yakalama (capture) teknolojisi veya betonda sıvılaştırılmış karbon kullanımı gibi daha az CO₂ emisyonu çözümü bulma konusunda çalışmalar yapmaktadır. Günümüzde karbon içermeyen çimento fabrikalarının inşa edilmesi çok yakındır. Hazır Beton dergisinin bu sayısında karbon yakalama ve betonda kullanma teknolojileriyle ilgili üç habere yer veriyoruz.

CarbonCure’dan Rob Niven “teknoloji portföyünü genişletmeyi” planlıyor

Rob Niven, 2000’lerin başlarında Montreal’deki McGill Üniversitesindeki bir mühendislik öğrencisi olarak betonun karbon problemlerini incelemeye başladı. Sonra, Kanada’da Britanya Kolombiyası yerlisi olan Niven geliştirdiği fikirlerini uygulamaya geçirdi.

Niven, 2008’de CarbonCure Technologies’i kurdu ve şirket bu tarihten sonra birden fazla risk sermayesinin yatırımını çekti. Halifax, Nova Scotia genel merkezli şirket karbon karışımını beton tasarımlarına ve ürünlerine enjekte etmek için CarbonCure işlemini yaklaşık 150 beton tesisinde hayata geçirdi. Bu yöntem genellikle karbondioksit emisyonuna neden olan çimentolardan ve diğer endüstriyel kaynaklardan gelen karbondioksiti beton karışımlarında kullanmakta ve ayrıca betonun mekanik dürabilite özelliklerini de kuvvetlendirmektedir. Diğer yandan, CarbonCure, CO₂‘yi ürünlere dönüştüren fikirlerin sunulduğu 20 milyon dolarlık NRG COSIA Carbon XPRIZE’daki 10 finalistten biri. Niven, Kanada’nın önde gelen teknoloji girişimlerinden biri olarak tanınıyor.

Thomas Concrete’ın Yenilikçi Sürdürülebilir Binalar için Kendada Binası yapımında teknolojiyi kullanmasından sonra CarbonCure’e daha yakından baktık. Ürünün kendisi ve buradaki Kendeda Binasında kullanımı hakkında daha kapsamlı bir şekilde yazdım.

Bununla birlikte, bu süreçte, Niven’a CarbonCure’ün yolculuğu ve şirketin geleceği hakkındaki sorularımı e-posta yoluyla sorma fırsatım oldu. Bir şey açık: Niven, şirketinin şu anki sürecini bir başlangıç olarak görüyor ve ekibi daha iddialı yöntemler üzerinde çalışıyor.

Müşteri tabanınız oldukça hızlı büyüyor gibi görünüyor. Mevcut müşterilerinizi ne motive ediyor? Genel olarak, bu çok geleneksel endüstride piyasa dönüşümünü yönlendiren şey nedir?

CarbonCure’un müşterilerini yönlendiren birbiriyle bağlantılı birkaç şey vardır. İş dünyasındaki liderlerinin çoğu doğru şeyi yapmak isterken, beton üreticileri CarbonCure ile çalışmayı tercih ediyor çünkü temel olarak müşterilerinin en büyük problemlerini çözmelerine yardımcı oluyoruz. Geliştiriciler ve tasarımcılar, binalardaki karbonu azaltmak için baskı ile karşı karşıya kalmaktadır. Dünya’nın tüm bina stoğunu 2060 yılına kadar ikiye katlayacağımızdan, bugün olduğu gibi aynı kaynak ve CO₂ yoğunluğunda inşa edemeyiz.

Betonun bugüne kadarki en çok kullanılan inşaat malzemesi olduğu göz önüne alındığında, betonun adapte edilmesi gereken ilk şey olması mantıklı geliyor. Müşterilerimiz, CarbonCure ile çalışarak pazardaki bu talebi karşılayabilir. Herhangi bir sermaye harcaması veya yeni maliyetler eklemeden mevcut tedarik zincirlerine, düzenleyici çerçevelere ve tesis üretim yöntemlerine entegre olarak geçişi kolaylaştırıyoruz. Açıkçası, bu pazar trendlerine uymayan üreticiler rekabetçi bir dezavantajla karşı karşıya kalacaklar.

CarbonCure tarafından hafifletilen potansiyel karbon hacmi muazzam olsa da, şu anda çimentodan kaynaklanan karbonu sadece bir miktar azaltıyor. Yanlışsam düzeltin: Yüzde 5 değil mi? Çimento kaynaklı emisyonları daha da azaltmaya yönelik en uygun uzun vadeli yaklaşım hangisidir?

CO₂ emisyonu azaltımı için yılda 500 megatonluk bir yol izliyoruz. Bu rakamı şu şekilde elde etmeyi planlıyoruz:

1. Kuzey Amerika’nın ötesindeki yeni pazarlara genişleme.
2. Teknoloji portföyümüzü, CO₂’yi beton üretim sahasında yararlı bir şekilde kullanan ve kârlılıklarının artmasını sağlayan diğer kullanım çözümleri ile genişletmek. Gelişmekte olan mevcut teknolojiler bir ton betonda 100 kg CO₂’yi düşürebilir ve bu yüzde 5’in ötesinde bir oran verir. Ayrıca, azaltılmış su kullanımı, atık su kullanımı ve kaynak kullanımı ve katı atıkların kullanımı açısından ortak faydalar sağlar.

Müşterilerimizin kârlılığı ve CO₂ azaltımı konusundaki yaklaşımımız daha katı ancak 500 megatona kadar ölçeklendirmek zorunludur. CO₂‘nin etkilerini aşan birçok başka çözüm önerisi var, ancak teknoloji ticari olarak uygun değil veya temel bilimsel kısıtlamaları var.

Washington Üniversitesindeki Yapı Karbon Hesaplama aracı olarak yaşam döngüsü karbonunu ölçmek için bu kadar çabayı nasıl takip ediyor ve çalışıyorsunuz?

CarbonCure, Washington Üniversitesi Karbon Liderlik Forumu ile çok yakın bir şekilde çalışmakta ve Yapı Hesaplamaları (EC3) aracında yer alan karbon oluşturulmasına aktif olarak katılmaktadır. CarbonCure, Karbon Liderlik Forumu’nun sponsorudur ve Sürdürülebilirlik Direktörümüz Christie Gamble, yönetim kurulu üyesidir. Aracımızın 2019 sonbaharında piyasaya sürülmesi için çok heyecanlıyız. Umudumuz, bu aracın standart yapı tasarımı uygulamasına gömülü hâle gelmesidir.

CarbonCure, betonun karbon ayakizini azaltmak için beton ve çimento endüstrisi ile birlikte çalışıyor. Mimarların ve mühendislerin, her bir proje için en iyi yapı malzemelerini seçme konusunda uzmanlığa sahip olduğunu biliyoruz ve bu kararları alırken malzemelerin tüm yaşam döngüsü üzerindeki etkilerini göz önünde bulundurmaya teşvik ediyoruz.

Yapı malzemelerini tekil olarak ve bir zaman diliminde karşılaştırılması, çevresel etkilerini değerlendirmek için doğru bir yol değildir. Bunun yerine, her bir malzemenin karbon ayakizinin boyutunu tam olarak belirlemek için bir yaşam döngüsü analizi gereklidir. Yaşam döngüsü analizleri betonun, ahşap ve çelik gibi malzemelerden daha az miktarda karbon ve enerjiye sahip düşük etkili bir materyal olduğunu göstermektedir. Betonun, dünyadaki en yaygın kullanılan malzeme olmasının bir nedeni vardır: Rakipsiz bir sağlamlığa, uzun ömüre ve dayanıklılığa sahiptir.

Mülk sahiplerini ve mimarları, yapı malzemelerini değerlendirirken betonun bu yönlerini de dikkate almaya teşvik ediyoruz. Skanska’nın yeni Yapılar için Karbon Hesaplayıcı (EC3) gibi yeni araçları da projenin etkisini arttırırken yapı malzemesi seçimini hiç olmadığı kadar kolaylaştırıyor.

Not: Betonun sürdürülebilir yönleri hakkında daha fazla araştırma için, MIT Beton Sürdürülebilirlik Merkezine göz atmanızı tavsiye ederim.

Hazır beton ve beton ürünler arasında en yoğun pazarınız hangisidir?

CarbonCure, yapılarda karbon ayakizinin azaltılmasına yardımcı olmak için yıllık 500 megaton CO₂ azaltılmasını hedeflemektedir. Bu amaca ulaşmak için, bütün beton segmentlerine hizmet eden ve yeni küresel pazarlara giren yeni temiz teknolojiler geliştiriyoruz. Köklerimiz beton elemanlardadır. Bununla birlikte, son zamanlarda büyümemizin büyük kısmı pazarda nispeten büyük olması nedeniyle hazır betonda olmuştur. Toplamda Kanada, ABD ve Singapur’dan yaklaşık 150 üretici ile çalışıyoruz. Yeni pazarlardaki haberleri takip etmeye devam edin!

Beton sadece binalarda kullanılmamaktadır. CarbonCure, altyapı gibi diğer alanlarda uygulanan betona ekleyebilir mi?

Hawaii Ulaştırma Bakanlığı (HDOT), Honolulu’da (Kapolei Kavşağı) bir yolun üstyapısı için daha sürdürülebilir, daha düşük karbonlu bir beton sağlamak için CarbonCure teknolojisi kullanan beton üreticisi Island Ready-Mix’e güvendi. Bildiğiniz gibi, bütün devlet kademeleri sınırlı bütçelerle çalışırken derhal ölçeklenebilir iklim çözümleri bulmakta zorlanıyor. Bu, bütçeleri etkilemeden devlet ve şehrin iklim hedeflerini nasıl hızlı bir şekilde destekleyebildiğimizin mükemmel bir örneğiydi.

HDOT, CarbonCure’u yol yapımında karbon ayakizini azaltmanın etkili bir yolu olarak onayladı ve gelecekteki yol projeleri için karbonatlı beton kullanımının özelliklerini geleneksel betonla birlikte göstererek ispatladı. Bu başarılı kanıtla, 1.500 kiloluk karbon emisyonu engellendi ve bu da 1.600 mil otoyol sürüşünden emisyon dengelemeye eş değer.

Bu proje, eyalet ve belediye yetkilerinin ve beton endüstrisinin birlikte çalışarak CO₂ katkısının betona kabul ettirilmesini hızlı bir şekilde takip ettiği için özeldi. Hükûmet, Hawaii’de “Bu malzemelerin kullanımı maliyetleri artırmadığı ya da inşaatı geciktirmediği sürece endüstriyel sonrası karbondioksit katkılı betonun bütün devlet binalarının inşaatında kullanılmasını” gerektiren yasayı Mayıs 2019’da sunarak sektöre net bir yön vermiştir. Ayrıca, Honolulu Belediye Meclisi şehir yönetiminden, karbondioksit katkılı beton kullanımının maliyeti önemli ölçüde artırmadığı ve projeyi önemli ölçüde geciktirmediği için beton kullanan bütün sanayi ve Honolulu eyaletindeki sermaye iyileştirme projelerinde kullanılmak üzere endüstriyel sonrası karbondioksit katkılı betonu kullanma kararı istemiştir.

Hawaii, hükûmetlerin iklim hedeflerini bütçeleri veya kamu güvenliğini etkilemeden karşılamaları için yeni bir ölçeklenebilir model oluşturdu. Dünya çapındaki pek çok hükûmetin Hawaii modelini kendi yerel pazarlarında benimsediğini görüyoruz.

Karbon ayrımını teşvik eden uygulamalar ve kısıtlamalar pazar yapınızı genişletmenizde ne derecede etkili olacaktır? Karbon ayrımı taahhüdü veya ihtiyacı stratejinizde etkili oluyor mu?

CarbonCure’un ticaret modeli kısıtlayıcı uygulamalar gerektirmemektedir. Ancak, Küresel CO₂ Projesi bu pazarda beton için yapılacak doğru uygulamalar ile 2030 yılı sonuna kadar 1 tonluk karbon tasarrufu ile 400 milyar dolarlık kâr elde edilebileceğini ön görmektedir. İklim değişikliğinde duyulan acil ihtiyacın karşılanması için doğal yöntemlerle betonda yapılacak uygulamalar ihtiyaca yönelik hızlı sonuç vermeyecektir.

Bence, hedeflerimize ulaşma konusunda niyetimiz ciddi ise üretim ve çevre politikalarımız bir an önce netleştirilmelidir. LinkedIn ve Hawaii gibi bazı özel şirketler ve hükûmetler, kalite ve fiyat olumsuz olarak etkilenmediği sürece hem kamu vicdanını rahatlatmak hem de dengeyi korumak için satın almalarda karbondioksit katkılı betonun tercih edileceğini belirtmişlerdir.

Japonya, kömür emisyonlarından beton yapımını test etmek için Wyoming Altyapı İdaresi ile ortak oldu

Japonya ve Wyoming Altyapı İdaresinden (WIA) Amerikalı bir araştırma ekibi, karbon geri dönüşüm teknolojisini geliştirerek beton gibi yapı malzemeleri yapmak için kömür tesisi emisyonlarından karbondioksit elde etmenin yollarını araştırıyor.

WIA, Japan Coal Energy Center (JCOAL), GreenOre Clean Tech LLC ve Columbia Üniversitesi ile yeni bir araştırma projesi için Wyoming Integrated Test Center’da Mutabakat Zaptı’na (MOU) girdi. Test, proje ortaklarından ek destek alınarak JCOAL tarafından finanse edilecek.

Wyoming Valisi Mark Gordon “Küresel zorluklar küresel çözümler gerektiriyor. Enerji kaynaklarımızı daha verimli, daha ucuz ve daha temiz hâle getirebilecek teknolojileri mükemmelleştirmek için ülke genelinden ve dünyanın dört bir yanından ortaklar bir araya gelmelidir. Gelecek vaat eden bir test projesi için Japonya ile iş birliğine devam etmekten memnuniyet duyuyorum.” dedi.

Columbia Üniversitesi lisansı altında bir karbon kullanımı ve karbon geri dönüşüm teknolojisi kullanan GreenOre Clean Tech, Gillette, Wyoming’deki ITC’de test alanını kullanacaktır. ITC, bilim adamlarına ve araştırmacılara aktif kömür yakıtlı bir elektrik santralinden çıkan karbon emisyonlarını kullanarak karbon yönetim teknolojilerini test etmek için alan sağlamaktadır.

WIA Genel Müdürü Jason Begger, “Wyoming ITC, karbon yönetimi çözümlerini geliştirmek için çalışan araştırmacıların ilgisini çekmeye devam eden birinci sınıf bir tesistir. Japonya ile ortaklığımızı genişletmek ve ITC’ye ek bir malik getirmek için heyecanlıyız.” dedi.
 

Wyoming Eyaleti ve JCOAL, 2016’da eski Wyoming Valisi Matt Mead ve JCOAL Başkanı Osamu Tsukamoto, kömür araştırma ve teknoloji ve kömür ticaretinin geliştirilmesi konusunda iş birliğini taahhüt eden ilk MOU’yu imzaladıklarından beri birlikte çalışıyorlar.

JCOAL, Japonya Ekonomi ve Ticaret Bakanlığı gözetiminde faaliyet göstermektedir ve Kawasaki Heavy Industries, Ltd., Mitsubishi Hitachi Power Systems, Nippon Steel ve Toshiba dâhil olmak üzere 120’den fazla kömürle ilgili işletme üyeleri tarafından desteklenmektedir. Örgüt, kömür madenciliğinden kömür kullanımına, istikrarlı bir enerji arzı, sürdürülebilir ekonomik büyüme ve küresel çevre emisyonlarının azaltılmasına kadar genel kömür faaliyetlerini desteklemek için çalışıyor. Kawasaki, katı sorbent yakalama teknolojilerini ITC’de test etmek için 2021’den itibaren hazır.

UCLA mühendisleri çevre dostu beton yapmak için 1,5 milyon dolar hibe aldı

Kaliforniya Los Angeles Üniversitesi (UCLA) mühendislerinden oluşan bir ekip bir sera gazı olan karbondioksiti bağlayıcı olarak kullanıldığı 3D baskılı betonu geliştirmek için Ulusal Bilim Vakfından 1,5 milyon dolarlık bir bağış aldı.

Şu anda betonu bağlayan çimento üretimi süreci, küresel insan kaynaklı karbon emisyonlarının yaklaşık %8’ini oluşturuyor. Araştırma ekibi, karbondioksiti beton üretim sürecine dâhil ederek bunu azaltabilecek yeni alternatif betonlar keşfedecek. Araştırma ekibinin tahminlerine göre, ortaya çıkan ürün, mevcut ürünlerden %60 daha az karbon ayak izine sahip olabilir.

Araştırmacılar aşağıdaki üç alana odaklanarak simülasyonlar ve deneyler yapacaklar:

* Çimentolu bulamacın 3 boyutlu baskıda kullanılabilmesi için akıcılığının belirlenmesi ve kontrol edilmesi,

* Çimentolu bulamaca eklenecek karbondioksit miktarının nasıl en üst düzeye çıkarılacağının bulunması,

* Yüksek yük taşıma yetenekleri sunacak yeni 3 boyut baskılı yapılar için makine öğrenmenin kullanılması.

Kaynaklar:

• https://livingbuilding.kendedafund.org/2019/07/16/qa-carboncure-rob-niven
• https://www.constructionglobal.com/sustainability/japan-partners-wyoming-infrastructure-authority-test-making-concrete-coal-emissions
• https://samueli.ucla.edu/ucla-engineers-received-1-5-million-grant-to-make-environmentally-friendly-concrete/