Yeni Bir Beton Karışımı, Betonun Karbon Tutma Yeteneğini İkiye Katlayabilir

Her yıl üretilen 30 milyar ton beton, çok yönlü, dayanıklı ve neredeyse evrensel olarak her yerde bulunan yapıların ana malzemesini oluşturur. Betonun ana malzemesi olan çimento ise, dünyadaki karbon ayak izinin %8’inden sorumludur.

Bu etkiyi düşürmeyi hedefleyen Purdue Üniversitesi mühendisleri, betonu daha sürdürülebilir hâle getirmenin yeni bir yolunu keşfettiler. Geliştirilen üretim tekniği, karbon emisyonlarını önemli ölçüde azaltarak daha iyi bir dünyanın yapı taşlarını oluşturabilir.

Purdue İnşaat Mühendisliği Bölümünden Yardımcı Doçent Mirian Velay-Lizancos liderliğindeki bir ekip, betonu oluşturan çimento hamuruna az miktarda nano ölçekli titanyum dioksit eklenmesini teklif etti. Ekip, güneş kremi, boyalar, plastikler ve gıda koruyucularında kullanımıyla bilinen ve toz hâlinde bulunan titanyum dioksitin, betonun doğal karbondioksiti tutma yeteneğini geliştirdiğini buldu.

Ekip, küçük miktardaki nano-titanyum dioksitin bile betonun karbon tutma becerisini iki katına kadar çıkardığını gözlemledi. Çalışma kısa bir süre önce “Construction and Building Materials” akademik dergisinde yayımlandı.

Bin sene önceki icadından bu yana beton, mevcut malzemelerin yanı sıra medeniyetlerin değişen ve gelişen ihtiyaçlarına göre şekil aldı. Piramitlerin yapımında kullanılan betonun ısıya ve rüzgâra dayanıklı olması gerekiyordu. Roma su kemerlerini oluşturan betonun milyonlarca galon su taşıması gerekiyordu. Modern betonun ise olabildiğince dayanıklı, ekonomik ve sürdürülebilir olması gerekiyor. Geleneksel yöntemlerle yapılmış beton doğal olarak karbon emme özelliğine sahip olsa da hapsetme kapasitesi ve hızı istenen düzeyin çokça altındadır.

Velay-Lizancos, betonun üretim sürecinde ortaya çıkan karbondioksiti emmesi için onlarca yıl beklenemeyeceğini öne sürdü. Geliştirilen teknik sayesinde beton karbon dioksiti daha büyük hacimlerde daha hızlı emiyor. Böylelikle ekip betonun kullanma şeklini değiştirmektense, betonu kendi isteklerine göre değiştirmiş oluyor.

Dünyanın her noktasındaki köprü, yol, alt yapı, bina ve anıtlar ve barajlarda kullanılan betonun yıllık üretim miktarı şaşılacak kadar yüksektir. Dolayısıyla sorumlu olduğu karbon ayak izine yapılacak herhangi bir müdahale global olarak büyük etkilere yol açabilir.

Velay-Lizancos’un ekibinin önerdiği değişikliklerin büyük etkileri olması bekleniyor. Eğer beklendiği gibi betonun karbon hapsetme özelliği iki katına çıkarsa bu beceri malzemenin zararlı nitrojen oksit gazlarını nitratlara oksitlemesine yol açan fotokatalitik etkisine bir ek olacaktır.

Velay-Lizancos,  “Yaşamak için yapılar inşa etmek zorundayız ve dünyada en çok kullanılan yapı malzemesi olan betonun sürdürülebilirliğinin artırılmasının sürdürülebilir kalkınma için dev bir adım olacağından şüphe yok.” dedi.

Başlangıçta, Velay-Lizancos ve doktora öğrencileri Carlos Moro ve Vito Francioso, titanyum dioksitin betonu daha mukavemetli hâle getirmek için çimento ile nasıl etkileşime girebileceğini ve kürleme sıcaklığının bu etkileşimleri nasıl etkileyebileceğini inceliyorlardı. Testleri sırasında nano-titanyum dioksit içeren bazı beton numunelerinin, çevredeki havadan karbondioksiti diğer numunelerden daha hızlı emdiğini fark ettiler.

Beton karışımına nano-titanyum dioksit eklenmesinin kalsiyum hidroksit moleküllerinin boyutunu küçülttüğünü ve dolayısıyla karbondioksiti emmede diğer çimento hamurlarından çok daha verimli hâle getirdiğini buldular. Ekleme, karbon emilim oranını hızlandırmanın yanı sıra toplam emilen hacmi de artırdı.

Her zaman başkalarına yardım etmek, anlamlı ve etkili bir işte yer almak istediğini belirten Velay-Lizancos, “Bu çalışma başkalarına yardım edebilmemin bir yolu. Araştırmamız daha düşük net karbondioksit emisyonlarına yol açabilir. İklim değişikliğiyle savaşıyor olmak her gün bir önceki günden daha fazla çalışmak için enerjiyle uyanmanızı sağlıyor.” dedi.

Gelecekteki araştırmaları, betonu gelecek için daha sürdürülebilir, daha dayanıklı ve daha da iyi bir yapı malzemesi hâline getirmenin yeni yollarına odaklanacak.

Kaynak: www.purdue.edu/newsroom/releases/2021/Q1/new-mix-could-double-concretes-carbon-uptake.html