Güneşten gelen dalgalı radyasyonun bir kısmı doğrudan atmosfer tarafından uzaya verilirken, bir kısmı da yeryüzü tarafından emilir. Isınan ve yeryüzünden salınan uzun dalgalı radyasyonun önemli bir bölümü tekrar atmosfer tarafından emilir. Atmosferdeki gazların kısa dalgalı güneş ışınlarına karşı çok geçirgen, yeryüzünden verilen uzun dalgalı radyasyona karşı ise, biriken sera gazları nedeniyle daha az geçirgen olması sonucunda, yere yakın kısımların beklenenden daha fazla ısınması olayına atmosferin sera etkisi denilmektedir.
1. Güneşten gelen kısa dalgalı ışınların % 51’ i yeryüzü tarafından tutulur. Bu enerji ile yeryüzü ısınır.
2. Yeryüzü tarafından emilen bu enerjinin bir kısmı atmosfere geri gönderilir.
3. Güneşten gelen enerjinin bir kısmı yeryüzüne ulaşmadan atmosferden uzaya geri döner.
4. Isınan yeryüzünden bir kısım enerji uzun dalgalı ışınlar halinde atmosfere verilir. Bu enerjinin bir kısmı atmosferdeki sera gazları tarafından tutulur. Bu tutulan enerji atmosferin alt kısımlarını ısıtır. Bu ısınma atmosferin sera etkisidir.
5. Sera gazları tarafından tutulan enerjinin bir kısmı yeniden uzaya geri verilir.
6. Yeryüzünden uzaya verilen enerjinin bir kısmı doğrudan uzaya gider.
Karbondioksit (CO2) ve Diğer Sera Gazlarının Etkisi
Küresel ısınma üzerinde etkili olan sera gazları arasında CO2’in ayrı bir yeri ve ayrı bir önemi vardır. Karbondioksit (CO2) Güneşten doğrudan gelen kısa dalgalı ışınları büyük ölçüde geçirdiğinden, ancak yerden verilen uzun dalgalı ışınları tuttuğundan, atmosferin alt kısımlarının ısınmasında çok önemli rol oynayan bir sera gazıdır. Bilindiği gibi atmosferdeki karbondioksit miktarı, birinci derecede fosil yakıtların çeşitli alanlarda kullanımı sonucunda, hızlı bir biçimde artmaktadır. Bununla birlikte ormansızlaşma ve özellikle de tropikal yağmur ormanlarındaki aşırı tahribat, ayrıca dünyanın diğer bölgelerindeki orman örtülerinin yerini alan yeni bitki örtüsünün de bu artışa katkıda bulunmasıdır.
İklim Değişikliklerinin Türkiye Üzerindeki Olası Etkileri
Bilim adamlarına göre olası bir iklim değişikliğinin ülkemizde neden olabileceği çevresel ve sosyoekonomik sorunlar aşağıdaki şekilde özetlenebilir:
• Sıcak ve kurak devrelerin süresindeki ve şiddetindeki artış, kuraklık ve çölleşme ile tuzlanma ve erozyon gibi olayları hızlandıracaktır.
• İklim kuşaklarının kuzeye kayması sonucu Türkiye, daha sıcak ve kurak iklim koşullarının etkisinde kalabilecektir.
• Türkiye’nin mevcut su kaynakları sorununa yeni sorunlar eklenecek, içme ve kullanma suyunda büyük sıkıntılar yaşayacaktır.
• Tarımsal üretim potansiyeli değişebilecektir. (Bu değişiklik bölgesel ve mevsimsel farklılıklarla birlikte, türlere göre bir artış ya da azalış biçiminde olabilir).
• Karasal ekosistemler ve tarımsal üretim sistemleri, zararlılardaki ve hastalıklardaki artıştan zarar görebilecektir.
• Sıcaklıktaki artış insan ve hayvan sağlığı üzerinde olumsuz etkiler yapacak, aşırı sıcaktan kaynaklanan hastalık ve ölüm oranları artacaktır.
• Deniz seviyesi yükselmesine bağlı olarak Türkiye’nin yoğun yerleşme, turizm ve tarım alanlarının yer aldığı alçak alanları su altında kalacaktır.
• Mevsimlik kar ve kalıcı kar-buz örtüsünün kapladığı alanlarda, erimelere bağlı olarak kar çığları, sel ve taşkın olaylarında artış olacaktır.
• Deniz akıntılarındaki değişmeler, deniz ekosistemleri üzerinde olumsuz etkiler yaratacak, deniz ürünleri azalacaktır.
Hazır Beton Üretimi Kaynaklı CO2 Emisyonu
Hazır beton üretim süreçleri kısaca analiz edilirse emisyona neden olan faaliyetler belirlenebilir.
Hammadde ve nakliye: Hazır beton üretiminde başlıca girdiler çimento, agrega, su, kimyasal katkı ve bazı durumlarda mineral katkılardır. Bu girdiler içinde en fazla emisyona neden olan bileşen çimentodur. Çimento kaynaklı emisyonun dünyada sanayi kaynaklı toplam emisyonun %5’ine denk geldiği bilinmektedir. Bu oran ülkemizde %10 seviyesindedir. Türkiye’nin dünyanın en fazla çimento üreten ilk 5 ülkesinden biri olduğu düşünülürse bu oran oldukça normaldir. Çimento üretiminde neredeyse 1’e 1 oranda CO2 emisyonu oluşmaktadır. Yani 1 ton çimento üretimi için yaklaşık bu miktarda CO2 emisyonu oluşmaktadır. Agrega tarafında ise ocaktan malzemenin çıkarılması ve kırılması işlemlerinden kaynaklanan bir emisyon oluşmaktadır. Mineral katkılar ise çimentoyu belirli bir oranda ikame eden ikincil bağlayıcılardır. Bir prosesin yan ürünü oldukları için emisyona nedeni olmazlar. Sadece yüksek fırın cürufunda olduğu gibi öğütülme işleminden kaynaklanan emisyona neden olabilirler. Tüm bu girdilerin üretim alanına nakliyesi de CO2 emisyonuna neden olur. Özellikle büyük şehirlerde kaynakların uzak olması nakliye kaynaklı emisyonu arttırmaktadır.
Üretim: Üretim aşamasında fabrika alanında malzeme taşınması(stok alanında) ve üretimin gerçekleştirilmesi için gereken yakıt ve elektrik kaynaklı emisyonlar oluşur. Birim üretimde bu değer büyük olmasa da Türkiye’nin dünyanın sayılı beton üreticilerinden biri olduğu düşünüldüğünde toplamda büyük rakamlara ulaşılmaktadır.
Sevkiyat ve Yerleştirme: Hazır betonun belirli bir süre içinde taşınması gerektiği için sevkiyat mesafesi dar bir alanda olmaktadır. Bu mesafe en fazla 40-50 km civarındadır. Özellikle büyük şehirlerde üretici sayısının fazla olması bu mesafeyi 10-20 km’lere düşürmektedir. Şantiyede ise betonun pompalanması, sıkıştırılması gibi işlemlerden de bir miktar emisyon açığa çıkmaktadır. Önemli bir parametre de sefer başı taşınan beton miktarıdır. İstiap haddi nedeniyle taşıma yükü sınırlandırılmaktadır.
Hazır beton kaynaklı CO2 emisyonunu azaltmak için yapılması gerekenler:
1) Yüksek dayanımlı beton kullanarak toplam beton ihtiyacını azaltmak
2) İstenilen performansı sağlamak için çimentoyu bir miktar ikame edebilecek mineral katkılar ve etkili kimyasal katkılar kullanmak
3) Kendiliğinden yerleşen beton kullanımını arttırmak
4) Katkılı çimento kullanmak ve mümkünse alternatif yakıt ve ham madde kullanan çimento üreticilerini tercih etmek
5) Üretim yerine yakın kaynaklardan malzeme tedarik etmek
6) Yakıt tasarrufu sağlamak için periyodik araç bakımlarını yapmak ve personeli eğitmek
7) Sevkiyat süreçlerini iyi organize ederek şantiyedeki bekleme süresini ve dolayısıyla gereksiz yakıt sarfiyatını engellemek
8) Özellikle agrega ve su kullanımında en yüksek oranda geri dönüşümden faydalanmak
Elbette belirtilen önlemler daha da detaylandırılabilir. Ancak, emisyonun en büyük kaynağı olan çimentoda önlem almak en etkili yol olacaktır.
Betonda Karbonatlaşma Kaynaklı CO2 Bağlanması
Karbonatlaşma, atmosferden gelen CO2‘in beton boşluklarında bulunan serbest kireç(CaO) ile reaksiyona girmesi ile oluşur. Kireçin karbondioksit ile reaksiyona girmesi ile birlikte çözülmüş kireç konsantrasyonu azalır ve beton pH derecesi düşer.
Karbonatlaşma olayı beton yüzeyinden başlar ve azalan bir hızla beton derinliklerine doğru ilerler. İlerleme hızı betonun geçirgenlik özelliklerine bağlıdır. Yüksek kaliteli ve düşük boşluklu betonlarda karbonatlaşma etkisi çok azdır. Ayrıca çevre atmosfer koşulları da karbonatlaşma olayında etkili olur . Ancak, ilerleme hızı en kötü koşullarda bile ortalama 1 mm/yıl’ dan daha azdır. Karbonatlaşma derinlği ile betonun su/çimento oranı arasında lineer bir bağıntı vardır.
Karbonatlaşma; zamana, ortam rutubetine, ortamdaki CO2 oranına, ortam sıcaklığına, beton ve yapı özelliklerine bağlı olarak meydana gelir. Karbonatlaşma olumsuz yönde korozyona neden olabileceği gibi kılcal boşlukların çapının azalması, gaz difüzyonun azalması, dürabilitenin artması gibi olumlu etkileri de olmaktadır. Bu çalışmada bu yönlerden ziyade karbonatlaşma sürecinde CO2 bağlanması konu edilmektedir.
Karbonatlaşma yapının yani betonun servis ömrü boyunca süren bir reaksiyondur. Aynı hacimdeki beton ile yapılan yapılardan/elemanlardan yüzey alanı fazla olanda karbonatlaşma daha çok olacaktır. Karbonatlaşma kalınlığı hesabında kullanılan katsayı betonun bulunduğu ortama göre değişir.
Karbonatlaşma potansiyelini belirleyen en önemli parametre çimentodaki CaO miktarıdır. 1 m3 betonun CO2 bağlama yeteneği oldukça yüksek olmakla beraber bu pratikte ulaşılabilecek bir değer olamamaktadır. Çünkü 1 m3 betonun sadece bir bölümü karbonatlaşmaya maruz kalmaktadır. Hatta yıkılan binaların atık olan betonu daha fazla yüzey alana sahip olduğu için servis ömrü bitse bile karbonatlaşmaya maruz kalmaktadır. Özellikle Kuzey Avrupa ülkelerinde yapılan çalışmalarda betonun servis ömründen sonraki süreçte daha fazla CO2 bağladığı tespit edilmiştir.
Hazır beton kaynaklı CO2 emisyonu ve bağlamasının hesaplanmasına yönelik hazırlanan excel programını aşağıdaki linkten indirebilirsiniz.