Purdue Üniversitesi Araştırmacıları, Lityum-İyon Pil Atıklarını Sürdürülebilir Betona Dönüştürdü

Purdue Üniversitesi Davidson Kimya Mühendisliği Okulu ile Lyles İnşaat ve Yapım Mühendisliği Okulu araştırmacıları, kullanım ömrünü tamamlamış lityum-iyon pil atıklarını doğrudan betona karıştırarak çöp sahalarından uzaklaştırmanın bir yolunu buldular.

Ocak 2026’da “CivilEng” dergisinde yayımlanan pilot çalışma, pil atıklarının çimento harcı karışımlarında kumun kısmi ikamesi olarak kullanılabilirliğini araştırdı. Çalışma, geleneksel pil geri dönüşüm yöntemlerine kıyasla daha düşük enerji gerektiren bir alternatif sunarken, aynı zamanda beton üretiminin karbon ayak izini azaltmayı amaçlıyor.

Elektrikli araç satışları, 2020 yılında küresel pazarın %4’ünü oluştururken 2023 yılında %18’e yükseldi. Buna bağlı olarak kullanım ömrünü tamamlamış lityum-iyon pil miktarında da hızlı bir artış yaşanıyor. Araştırmacılara göre, 2030 yılına kadar yıllık lityum-iyon pil atığı miktarının 1,2 milyon adede ulaşması beklenirken, mevcut geri dönüşüm oranı hâlen %10’un altında bulunuyor. Hidrometalurji ve pirometalurji dâhil olmak üzere mevcut geri dönüşüm yöntemleri ise maliyetli, enerji yoğun ve tehlikeli yan ürünler oluşturan süreçler olarak değerlendiriliyor.

Araştırmacılar, standart bir kontrol karışımı, kumun %10’unun black mass (siyah kütle) (ince öğütülmüş aktif katot ve anot malzemeleri) ile ikame edildiği karışım, kumun %10’unun pil muhafazalarından geri kazanılan çelik, bakır ve alüminyumdan oluşan ezilmiş metalik fraksiyon ile ikame edildiği karışım olarak üç farklı çimento harcı karışımı hazırladı:Toplam 45 adet harç küpü dökülerek Purdue Üniversitesi Robert L. ve Terry L. Bowen Laboratuvarı’nda 28 günlük basınç dayanımı deneylerine tâbi tutuldu.

Çalışmanın yazarlarından, Karl H. Kettelhut İnşaat ve Yapım Mühendisliği Profesörü ve Bowen Laboratuvarı Direktörü Prof. Dr. Amit Varma, “Sürdürülebilir yapı malzemeleri ve üretim yöntemleri, okulumuzun temel araştırma alanlarından biridir ve bu çalışmanın önemli bir potansiyel taşıdığına inanıyoruz. Daha ileri araştırma ve geliştirme çalışmalarıyla bu sürdürülebilir beton karışımı tasarımı, enerji tüketimi ve çevresel etkilerin azaltılmasına önemli katkılar sağlayabilir.” diyor.

Her iki katkılı karışım da 28 günlük basınç dayanımı açısından referans karışıma kıyasla daha düşük basınç dayanımı sergiledi. Black mass (siyah kütle) içeren karışımın basınç dayanımı referans karışıma göre %35 daha düşük, metalik fraksiyon içeren karışımın dayanımı ise %55 daha düşük olarak belirlendi. Bu sonuçlar, söz konusu karışımların yüksek yük taşıyan yapısal uygulamalarda kullanılmasını sınırlandırsa da, araştırmacılar çevresel performans değerlendirildiğinde farklı bir tablo ortaya çıktığını belirtiyor.

Pil atıklarının depolama sahalarına gönderilmemesi sayesinde önlenen emisyonlar da hesaba katıldığında, black mass (siyah kütle) içeren karışımın dayanım/net gömülü karbon oranının referans karışımdan yaklaşık dört kat daha yüksek olduğu hesaplandı. Araştırma ekibine göre bu performans, söz konusu malzemeyi; kaldırımlar, bordürler, dekoratif beton elemanları, yalıtım tabakaları ve diğer yapısal olmayan beton uygulamaları için güçlü bir aday hâline getiriyor.

Çalışmanın araştırmacılarından kimya mühendisliği profesörü Prof. Dr. Vilas G. Pol, “Aslında burada genellikle birbirinden bağımsız ele alınan iki sorunu aynı anda çözüyoruz, pil atıklarının yönetimi ve inşaat sektörünün karbon ayak izi. Çalışmamız, bu iki problemin birbirinin çözümünün bir parçası olabileceğini gösteriyor. Purdue Üniversitesi disiplinler arası araştırmalarda bu tür yaklaşımları geliştirmek için güçlü bir altyapıya sahip.” diyor.

Pol ayrıca, kullanım ömrünü tamamlamış lityum-iyon pillerden kritik öneme sahip black mass (siyah kütle) bileşeninin geri kazanılmasının yanı sıra, geriye kalan yaklaşık %50 oranındaki metal ve plastik fraksiyonun beton karışımlarında kumun bir bölümünün yerine kullanılmasının, önemli miktardaki elektronik atık sorununu sürdürülebilir bir yapı teknolojisine dönüştürebileceğini ifade etti.

Bu inovasyon, Purdue Innovates Teknoloji Ticarileştirme Ofisi’ne (Office of Technology Commercialization – OTC) bildirilmiştir. Daha fazla bilgi için “OTC” ile otcip@prf.org adresinden iletişime geçilebilir.

Çalışma, lisansüstü öğrencisi Ishaan Davariya liderliğinde; Dr. Gaurav Chobe, Dr. Dheeraj Waghmare ve Dr. Shivam Sharma tarafından, Lyles İnşaat ve Yapım Mühendisliği Okulu öğretim üyeleri Prof. Dr. Akanshu Sharma ile Prof. Dr. Amit H. Varma ve Davidson Kimya Mühendisliği Okulu öğretim üyesi Prof. Dr. Vilas G. Pol danışmanlığında yürütülmüştür. Çalışmada kullanılan çimento, kum ve agregalar, West Lafayette merkezli Irving Materials, Inc. tarafından bağışlanmıştır.

Araştırmanın bir sonraki aşamasında, saha uygulamalarına geçilmeden önce malzemenin uzun dönem dayanıklılık performansı değerlendirilecek; bu kapsamda su emme, porozite ve sızma (leaching) davranışı gibi özellikler incelenecektir.

Purdue Innovates Teknoloji Ticarileştirme Ofisi Hakkında

Purdue Innovates Teknoloji Ticarileştirme Ofisi (Office of Technology Commercialization – OTC), ABD’nin önde gelen araştırma üniversiteleri arasında en kapsamlı teknoloji transferi programlarından birini yürütmektedir. Ofis tarafından sunulan hizmetler, Purdue Üniversitesinin ekonomik kalkınma girişimlerini desteklemenin yanı sıra, üniversitede geliştirilen fikrî mülkiyet haklarının ticarileştirilmesi, lisanslanması ve korunması yoluyla üniversitenin akademik faaliyetlerine katkı sağlamaktadır. 2025 mali yılında “OTC”, 161 teknoloji transferi anlaşması gerçekleştirmiş, 269 teknolojinin lisanslanmasını sağlamış, 479 buluş bildirimi almış ve 267 ABD ile uluslararası patent elde etmiştir. Ofis, Purdue Üniversitesi’nin misyonunu desteklemek amacıyla kurulmuş özel, kâr amacı gütmeyen bir kuruluş olan “Purdue Araştırma Vakfı” tarafından yönetilmektedir. Daha ayrıntılı bilgi için “OTC” ile iletişime geçilebilir.

Kaynak: https://engineering.purdue.edu/ChE/news/2026/purdue-researchers-upcycle-lithiumion-battery-waste-into-sustainable-concrete-