Çimento yeni binalar ve altyapı çalışmaları için yüksek talebi sürecek kritik bir malzemedir. Çimento sektörü, karbon emisyonunda çelikle birlikte %31’lik büyük paya sahiptir. Daha önce fosilsiz çelik üretiminde de bahsettiğimiz karbon yakalama teknolojisini çimento sektörüne de uygulamak mümkündür. Bilindiği üzere karbon dioksit emisyonu, iklim değişikliği veya başka bir deyişle küresel ısınmanın baş faktörüdür. Uluslararası İklim Değişikliği Paneli (IPCC) raporu, iklim değişikliğinin en kötü senaryo sonuçlarından kaçınmak için – en azından – 2050 yılına kadar net sıfır CO2 emisyonuna ulaşmamız gerektiği konusunda uyarıyor. Özetle, Dünyanın geleceği için bu teknolojiyi yüksek karbon emisyonu görülen tüm sektörlerde uygulanabilirlik açısından değerlendirmek kritik öneme sahiptir.
İnşaat projelerinde, yeni binalar veya alt yapı için, gerekli olup olmadığını iyi şekilde sorgulamakla başlanmalıdır. Eski binaların yeniden kullanılması ve restore edilmesi, binaların bakımı ve onarımı ve yapı malzemelerinin geri dönüştürülmesi, üretilen yeni beton miktarını azaltarak betonun toplam çevresel zararının azaltılmasına katkıda bulunabilir.
Çimento Üretiminde Farklı Ne Yapılıyor?
Betondan kaynaklanan CO2 emisyonuna başlıca neden olarak çimento üretim sürecindeki klinker üretimi gösterilebilir. Bununla mücadele etmek için birçok araştırmacı ve çimento üreticisi, çimento için gerekli olan klinker miktarını azaltmaya odaklanmıştır. Çimento içeriğindeki klinker miktarını azaltmak için tamamlayıcı çimento malzemeleri (Supplementary cementitious materials-SCM) kullanılır. Ancak artan beton talebini karşılamaya uygun olan neredeyse tüm SCMler halihazırda kullanımdadır.
Ayrıca, SCM’lerle yapılan beton, mekanik dayanımdaki azalma nedeniyle sınırlı uygulanabilirliğe sahiptir. Hazır beton (precast) ve yüksek kaliteli kil gibi özel uygulamalar, güvenli bir şekilde kullanılmak için hala yüksek klinker içeriğine ihtiyaç duyar. Klinker içeriğinin düşürülmesi, beton gözenek çözeltisinin nötralizasyon riskini de artırır. Bu da karbonatlaşma nedeniyle takviye korozyonuna (reinforcement corrosion) yol açabilir.
Çimento Üretiminde Farklı Ne Yapılabilir?
2020 yılındaki bir makale, yeni bir karbon yakalama yaklaşımı sunuyor. CO2, Kalsiyum ve magnezyum karbonatlardan yakalanıp depolanıyor. Böylelikle, suda kolayca çözünmeyecek depolanmış karbon hidrosfere hızlı bir şekilde geri dönemiyor. Hatta makalede tartışıldığı üzere bu CO2 için kalıcı bir depolamada olabilir.
CO2 alkali toprak silikatları bakımından zengin kayalarda kalsiyum veya magnezyum ile reaksiyona girer (hatta SiO2 ile). Doğada, bunlar gibi silikat kayaçlar CO2 ile jeolojik bir zaman dilimi boyunca reaksiyona girer. Bu prosesi endüstriyel bir karbon yakalama ve kullanma tekniğine dönüştürmek zordur, çünkü reaksiyonun mekanik, termal veya kimyasal işlemlerle hızlandırılması ve son derece yüksek basınç altında gerçekleştirilmesi gerekir. Ayrıca, büyük miktarlarda karbonatlanabilir malzeme çıkarılmalı ve CO2 karbonatlama tesisine taşınmalıdır.
CO2 yakalandığında, etkili bir şekilde kullanılmalı veya bertaraf edilmelidir. Kalsiyum ve magnezyum karbonatların ayrılması, karbon yakalama ve kullanma yöntemlerinden üretilen karbonlanabilir malzemelerin kullanılabilirliğini artırır. Araştırmacılar, silikat kayaçlardan çok daha az enerjiyle karbonatlanabilen beton tanelerinden sulu bir macun yarattılar.
Macun ana malzeme olarak oldukça reaktif olan kalsit ve alümina silika jellerden oluşur. Bu, karbon mineralizasyonunun hidrasyondan sonraki 28 gün içinde gerçekleşebileceği anlamına gelir. SCM olarak kullanılan karbonatlı macun, 100g macun başına, 114,5 g’a kadar CO2 tasarrufu sağlar. Bu da kireçtaşı SCM ile elde edilebilenin 3 katıdır.
Bu teknolojinin yaygın olarak benimsenmesi için, beton geri dönüşümündeki ilerlemelerin öne çıkması gerekiyor. Mevcut teknoloji, kaba agregaların, kumların ve hidratlı çimento macununun geri dönüştürülmüş betondan uygun şekilde ayrılmasına izin vermemektedir.
Son olarak, eğer bu yöntem tam potansiyeline ulaşacaksa, CO2 nin tamamı beton üretiminde yayılan kirlilik kaynağında yakalanmalıdır. Sadece endüstri tarafından tamamen benimsenir ve desteklenirse işe yarayacaktır. Daha sürdürülebilir bir gelecek için bu teknolojileri takip etmek, üzerinde geliştirmeler yapmaya gayret etmek ve uygulanabilir kılmak zorundayız.
Kaynaklar
[1] https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=20812
[2] https://www.cement.org/cement-concrete/concrete-materials/supplementary-cementing-materials
[3] Skocek, J., Zajac, M. & Ben Haha, M. Carbon Capture and Utilization by mineralization of cement pastes derived from recycled concrete. Sci Rep 10, 5614 (2020). https://doi.org/10.1038/s41598-020-62503-z
[4] von Greve-Dierfeld, S., Lothenbach, B., Vollpracht, A. et al. Understanding the carbonation of concrete with supplementary cementitious materials: a critical review by RILEM TC 281-CCC. Mater Struct 53, 136 (2020). https://doi.org/10.1617/s11527-020-01558-w
[5] https://www.ge.com/gas-power/industries/cement
