Çimento bazlı ürünlerde karbon tutma nedir ve özelliklerini nasıl etkileyebilir?
Karbon tutma veya karbonatlaşma veya karbonasyon, beton ve harç gibi sertleştirilmiş çimento bazlı ürünler tarafından CO2‘nin atmosferden kalıcı olarak ayrılmasının doğal bir işlemidir. Bu reaksiyon sonucunda betonda farklı kireç türleri veya kalsiyum karbonatlar oluşur. Karbon tutma, çimento bazlı ürünlerin yaşam döngüsünün iki aşamasında yavaş ama önemli ölçüde gerçekleşir. Bunlar kullanım aşaması ve kullanım ömrünün sonu aşamasıdır.
Genel olarak karbon tutma, çimento hamurunu daha yoğun ve geçirimsiz hale getirdiğinden basınç dayanımını arttırır. Aynı zamanda, karbon tutma betonun korozyon direncini etkilemektedir. Çelikle donatı içeren betonda, karbonatlaşma yoğun olursa bu durum korozyona neden olur.
Karbon tutmayı etkileyen faktörler nelerdir?
Karbon tutmanın yoğunluğu dört ana faktöre bağlıdır: iklim koşulları, kullanılan çimento bazlı ürünlerin türleri ve özellikleri, kullanılan bağlayıcıların bileşimi (çimento tipi) ve yapının geometrisi ve maruz kalma durumudur.
İklim ile ilgili olarak, nem ve sıcaklık betonun karbon tutma oranını etkiler. Çok düşük veya çok yüksek nem koşullarında karbon tutma süreci yavaşlar. Yüksek sıcaklıklar süreci hızlandırır. Atmosferin karbondioksit konsantrasyonu, karbon alım oranını etkileyebilir. Örneğin, kentsel alanlarda karbon tutma kırsal alanlardan çok daha hızlıdır. Çimento bazlı ürünlerin türleri ve özellikleri, karbon tutma oranı üzerinde büyük bir etkiye sahiptir. Örneğin, harç (su, çimento ve ince agregalardan oluşan) daha gözenekli yapısı nedeniyle betondan (su, çimento ve iri ve ince agregalardan oluşan) iki ila dört kat daha hızlı karbonatlaşır. Yapısal betonda, mekanik özellikler iyileştikçe ve sertleşen ürünlerin yapısının yoğunluğu arttıkça karbon tutma (karbonatlaşma) yavaşlar. Son olarak, bir yapının yüzey alanı-hacim oranı ve havaya ve suya maruz kalması, karbonatlaşma oranını doğrudan etkiler. Çimento bazlı ürünlerin üzeri kapatıldığında karbonatlaşma yavaşlar veya durabilir. Yağmurdan korunurken temiz havaya maruz kalan beton, boyalı veya bir malzeme ile kaplı çimento esaslı ürünlere kıyasla daha fazla karbon tutar. Ek olarak, ince beton yapılar veya harç tabakaları gibi geniş yüzey alanlı çimento esaslı elemanlarda karbon tutma daha hızlı olmaktadır.
Betonun karbon nötrlüğünde karbon tutmanın rolü nedir ve belirli uygulamalar için tasarım yaparken mimarlar ve mühendisler bunu nasıl hesaba katmalıdır?
Karbon tutma, karbon ayak izi hesaplamalarında hesaba katılması gereken herhangi bir çimento bazlı ürünün yaşam döngüsünün bir parçasıdır. Örneğin, ABD’deki kaldırım ağının 5,8 milyon metrik ton CO2 tutma potansiyeli bulunmaktadır. Bunun %52’si, kullanım ömrü sonunda yıkılan beton atıklar stoklandığında tutulacaktır. Bir beton yapıdan diğerine, tutulan emisyonların yüzdesi değişebilir. Örneğin, beton köprüler, beton duvarla inşa edilen binalara göre daha düşük bir yüzdeye sahip olma eğilimindedir.
MIT Beton Sürdürülebilirlik Merkezinde, inşaat paydaşlarının beton yapıların kullanım ve kullanım ömrü sonu aşamalarında karbon tutumunu tahmin etmelerini sağlamak için bir hesap makinesi geliştirilmiştir. Geleceğe bakıldığında, çimento bazlı ürünlerin karbon nötrleştirilmesinde karbon tutmanın rolü artabilir. Çelik donatı betona gömüldüğünde karbon tutma konusunda dikkatli olunması gerekse de, farklı paydaşlar için farklı çimento bazlı ürünlerde karbon tutmayı artırma fırsatları vardır. Mimarlar, yüzey alanı-hacim oranını artırmak için beton elemanların şeklini değiştirebilir. Beton üreticileri, performans gereksinimlerini karşılayan beton sunarken bağlayıcı türünü ve miktarını ayarlayabilir.
Karbon tutma, betonu birçok uygulamada bina için sürdürülebilir bir seçenek haline getiren bulmacanın bir parçasıdır. Geleceğin yapılı çevrenin sürdürülebilirliği ve dayanıklılığı beton kullanımına dayanmaktadır.