inşaat sektÖründe Geri dÖnüşüm kaynağI olarak cam

ANKARA - TURKIYE
İNŞAAT SEKTÖRÜNDE GERİ DÖNÜŞÜM KAYNAĞI OLARAK CAM MALZEMELERİN
YENİDEN KULLANIMI
REUSING OF GLASS MATERIALS AS RECYCLING RESOURCES IN
CONSTRUCTION SECTOR
Yrd. Doç. Dr.- Serpil SAVCI a * ve Yrd. Doç. Dr.- Çiğdem Belgin DİKMENb
a*
Bozok Üniversitesi, Mühendislik Mimarlık Fakültesi, Biyosistem Mühendisliği Bölümü, YOZGAT, Türkiye, E-Posta: serpilsavci@
hotmail.com
b
Bozok Üniversitesi, Mühendislik Mimarlık Fakültesi, Mimarlık Bölümü, YOZGAT, Türkiye, E-Posta: [email protected]
Özet
694
Günümüzde yerel ve küresel ölçekte kabul gören sürdürülebilirlik
kavramı; kaynakların ve ekosistemin korunmasını, onların
uzun dönem kullanılabilirliğini, yeniden değerlendirilmesini
ve kullanım bedellerinin düşük olabilmesini amaçlamaktadır.
Dünya nüfusunun hızla artması ve kentleşme doğal kaynakların
azalmasına neden olmaktadır. Doğal kaynakların geri kazanım
yöntemleri ile korunması geleceğimiz açısından son derece
önemlidir. Cam endüstrileri, yüksek sera gazı salımları ve yoğun
enerji tüketiminden dolayı çevre sorunları yaratmaktadır. Cam
atıkları biyolojik parçalanmaya karşı dayanıklı olduklarından
dolayı çöp deponi alanlarında bertaraftı çevreye duyarlı
bir yaklaşım olarak kabul edilmemektedir. Bu nedenle
cam malzemelerin geri dönüşüm mekanizmaları ile tekrar
kullanılması yalnızca ekonomik kazanım yönünden değil aynı
zamanda çevrenin korunması yönünden de çok büyük öneme
sahiptir. Bu çalışmada büyük çevre sorunları haline gelen
cam atıkların yeniden kullanılabilirliği ve çevresel etkileri
incelenmiştir.
Anahtar Kelimeler: Sürdürülebilirlik, cam, atık cam, yeniden
kullanım, inşaat
Abstract
Nowadays, the concept of sustainability which local and
accepted on a global scale; resources and the protection of
ecosystems, long-term availability of resources, the use of
re-evaluation and aims to be low cost. Conservation of our
natural resources through recycling methods is important for
the future. Continuously increase in world population leads
to rapid decrease on natural resources. Glass industries are
occurring a lot of environmental problems due to the high
greenhouse gases emissions and intensive use of energy.
The waste friendly, because of nonbiodegradable. For this
reason, the reusability by beneficial recycling methods of glass
materials is important for not only environmental protection
but also economic gain. In this study, environmental effects
and the reusage of glass wastes which has become a major
environmental problems was examined.
Keywords: Sustainability,
construction.
glass,
waste
glass,
reuse,
1. Giriş
Toplumların gelecek yüzyıllarda var olabilmelerini amaçlayan
sürdürülebilirlik kavramı enerjinin, bakım ve onarım
maliyetlerinin, yapıyla ilişkili hastalıkların, atık ve kirliliğin
azaltılması; bunların yanı sıra yapı malzemelerinin verimliliğinin,
konforunun, dayanıklılığının ve esnekliğinin attırılmasını
hedeflemektedir. Yapıda kullanılan malzemelerin yapılardan
daha kısa hizmet ömrüne sahip olması, belirli periyotlarda
bakım-onarım gerektirmesi veya yenilenmesi ve kullanıcıların
yaşamlarının büyük bölümünü yapılarda geçirmesi insan sağlığı
üzerinde önemli bir etkiye sahip yapı malzemelerinin titizlikle
seçilmesini gerektirmektedir. Bu nedenle sürdürülebilir yapı
tasarımı ve çevreye duyarlı yapı malzemelerinin kullanılması
ve yapı malzemelerinin hizmet ömrü boyunca sebep olduğu
çevresel etkilerin değerlendirilmesi mimarlık disiplininin temel
sorunlarından biri olmuştur.
Cam yapı ve inşaat sektöründe sunduğu renk, doku ve biçim
28 - 30th May 2015 | Ankara - TURKIYE
alternatifleri tercih edilen ve farklı amaçlarla kullanılan bir
yapı malzemesidir. Öte yandan cam işitsel, görsel konfor
sağlaması, estetik, doğal, geri dönüşebilen ve çevre dostu bir
yapı malzemesi olması nedeniyle geniş bir kullanım alanına
sahiptir. Ancak camın kırılgan bir malzeme olması cam
atıkların oluşturacağı çevresel problemlerin nasıl giderileceği
konusunu gündeme getirmektedir. Atık camlar biyolojik
olarak parçalanmadıklarından depolama sahalarında büyük
miktarda yer işgal etmektedirler. Ayrıca hava, su ve toprak
kirlenmesi gibi ciddi çevresel problemlere de yol açmaktadır.
Çevresel etkileri azaltmak için en iyi yöntemlerden bir tanesi
atık camların geri dönüştürülerek yeniden kullanımıdır.
Geri dönüşüm, doğal kaynakların korunmasına, depolama
alanlarının küçülmesine aynı zamanda enerjinin ve kaynakların
korunmasını sağlamaktadır [1,2].
Cam ilk defa M.Ö. 3000 yılında Mezompotamya’da bulunmuştur.
Sodyumkarbonat, kalsiyum karbonat, dolamit ve Silikon oksit
karışımlarının 1600°C’den daha yüksek sıcaklıkta eritilmesi ile
üretilmektedir. Camın çeşitli özellikler ve renk kazanması için
bazı özel maddeler ilave edilmektedir [3]. Çizelge 1’de cam
üzerine ilave edilen maddeler verilmiştir. Bu maddeler, camın
rengi, kırılma indisi, dayanıklılığı ve termal özellikleri üzerinde
etkilidir.
Çizelge 2. Cam sanayinde eritme aktivitelerinden kaynaklanan salımlar [4]
Emisyonlar
Kaynak
Parçacıklar
Değişken malzeme bileşenlerinin
yoğunlaşması.
Kümelenmiş malzemedeki ince maddelerin
taşınması.
Bazı fosil yakıtlarının yanma ürünleri.
Azot Oksitler
Yüksek sıcaklıklar nedeniyle termal NOx.
Kümelenmiş malzemedeki kükürt
bileşenlerinin ayrışması.
Yakıtta yer alan azotun oksitleşmesi.
Kükürt Oksitler
Yakıtta kükürt.
Kümelenmiş malzemedeki kükürt
bileşenlerinin ayrışması.
Yüksek dökme ocaklarındaki işlemlerde
kükürtlü hidrojenin oksitlenmesi.
Bazı hammaddelerde, özellikle insan yapımı
sodyum karbonatta yabancı madde olarak
Kloritler/HCl
Bazı özel camlarda hammadde olarak NaCl
kullanılır.
Flüorürler/HF
Çizelge 1. Cam Üzerinde İlavelerin Etkisi [3]
İlave Edilen Madde
Cama Olan Etkileri
Demir
Kahverengi veya yeşil renk
Krom
Yeşil renk
Kobalt
Mavi renk
Sodyum Sülfat
İnceltme
Kurşun
Kırılma indisinin geliştirilmesi
Alüminyum
Dayanıklılığın iyileştirilmesi
Bor
Termal özelliklerin iyileştirilmesi
Bu çalışmada, camın yaşam döngüsü içinde üretim aşamasında
meydana gelen çevresel etkiler araştırılmış, atık camların
geri kazanımının sağlayacağı faydalar, atık camların yeniden
kullanımı ve geri kazanım üzerinde durulmuş ve inşaat
sektöründe atık cam malzemelerin yeniden kullanımına yönelik
öneriler geliştirilmiştir.
2. Cam Malzemelerin Üretimi Sırasında Çevresel Etkiler
Cam sanayinin en önemli çevresel etkileri, üretim evresinde
enerji kullanımı ve atmosfere salımlardır. Camı oluşturan
hammaddelerin çıkarılması da yalnızca doğal kaynakların
tüketilmesine değil, aynı zamanda çevre kirliliğine de sebep
olmaktadır. Cam üretiminde eritme aktiviteleri sırasında
atmosfere salınan gazlar hava kirliliğine sebep olmaktadır.
Çizelge 2’de cam sanayinde eritme aktivitelerinden kaynaklanan
salımlar ve kaynakları verilmiştir.
bulunur.
Bazı hammaddelerde önemsiz bir yabancı
madde olarak bulunur.
Son ürüne bazı özellikler sağlamak için
hammadde olarak porselen cama katılır.
Hammadde olarak sonsuz filament cam
elyafına ve erimeyi iyileştirmek veya camda
bazı özellikler oluşturmak için bazı cam
kümelerine (örn. buzlu cam) katılır.
Malzeme kümesine flüorürler katıldığı
zaman, tipik olarak kalsiyum florür şeklinde,
denetlenemeyen salımlar yüksek olabilir.
Ağır metaller
(örn. V, Ni, Cr, Se, Pb,
Co, Sb, As, Cd)
Bazı hammaddelerde, geri dönüşüm sonrası
elde edilen camda ve yakıtlarda önemsiz
yabancı maddeler olarak bulunur.
Cam hamuru sanayiinde renk ajanları ve
eritkenlerde kullanılır (baskın olarak kurşun
ve kadmiyum).
Bazı özel cam formülasyonlarında kullanılır
(örneğin kurşun kristal ve bazı renkli camlar).
Selenyum renk verici bir madde (bronz cam)
veya bazı şeffaf camlarda renk giderici madde
olarak kullanılır.
Karbon dioksit
Yanma ürünü.
Kümelenmiş malzemedeki karbonatların
ayrılmasından sonra yayılır (örneğin soda
külü, kireç).
Karbon monoksit
Özellikle yüksek dökme ocaklardaki
tamamlanmamış yanma ürünü.
Kükürtlü Hidrojen
Yüksek dökme ocaklarda fırının parçalarında
bulunan azalan koşullar nedeniyle ham
maddeden veya yakıt kükürtten oluşur.
3. Geri Kazanımın Yararları
Geri kazanım atıkların yeniden kullanılarak, fiziksel veya
kimyasal işlemlerden geçirilerek, yeni bir ürün ya da enerji
elde etmek amacıyla toplanmasıdır. Ülkemizde Çevre Bakanlığı
tarafından 1991 yılında yayınlanan “Katı Atıkların Kontrolü
Yönetmeliği” geri kazanımı yasal zorunluluk haline getirmiştir
[5]. Bundan başka geri dönüşüm sürecine güvenilir ve nesnel bir
yapı kazandırmak amacıyla da standartlar yayınlanmıştır. Bu
amaçla hazırlanan ve en yaygın olarak kullanılan standartlar
695
2nd International Sustainable Buildings Symposium
Çevre Yönetim Sistemleri olarak anılan ISO 14000 serisi
kapsamında yer alan ISO 14040 ve 14044 standartlarıdır [6, 7].
Dünya nüfusunun hızla artmasıyla birlikte doğal kaynaklarımız
gün geçtikçe azalmaktadır. Bu nedenle geri kazanım doğal
kaynaklarımızın korunması ve verimli kullanılması için son
derece önem kazanmaktadır. Cam malzeme geri dönüşümde
plastik ve kâğıtların aksine sınırsız olarak geri dönüştürülebilir.
Camların geri kazanılmasıyla depolama sahalarının ömrü
uzar, doğal kaynaklar korunur ve atık bertaraf maliyeti azalır.
Camların geri dönüşümünün diğer avantajları, cam üretimi
sırasında özellikle eritme sürecinde yüksek miktarda tüketilen
enerjinin azalmasıdır. Atık camlardan yeniden cam üretiminde
% 25 daha az enerji kullanılır. Bunun yanı sıra cam üretimi
sırasında ortaya çıkan hava kirliliği problemi de atık camlardan
yeniden cam üretimi sırasında % 20 oranında azalmaktadır.
Doğal kaynaklar bazında düşünüldüğünde ise atık camların
yeniden kullanımı ile düşük erime noktasında aktif olan soda
tüketimi 2/3’ten daha fazla oranda azalmaktadır. Çizelge 3’te
camın geri kazanımıyla sağlanan tasarruflar verilmiştir.
Çizelge 3. Camın Geri Kazanımıyla Sağlanan Tasarruflar
696
Enerji Tüketiminde Azalma
Hava kirliliğinde Azalma
% 25
% 20
Maden Atığında Azalma
% 80
Su Tüketiminde Azalma
% 50
Korunan Doğal Kaynaklar
Kum, soda, kireç
4. Cam Atıkların Yeniden Kullanımı
Cam malzemelerin kullanımındaki artış, atık camların
kullanımını da arttırmıştır. Avrupa Birliği ülkeleri yaklaşık
olarak 33 Mt cam üretimi yaparken, USA 20 Mt ve Çin 32
Mt cam üretmektedir. Geri dönüşüm oranları incelendiğinde
ise, Türkiye’de yıllık 120.000 ton camın, 80.000 tonu geri
dönüştürülmektedir. Portekiz’de ise 425.000 ton atık camın
yalnızca 192.000 tonu yeniden kullanılmaktadır [8].
Dünya çapında atık camlar, son zamanlarda önemli kullanım
alanlarına sahiptir. Bu kullanım alanlarından birisi, beton
ve tuğla parçalarının atık camlarla karıştırılması ile bina
panelleri üretimidir. Cam dolgulu bina panelleri üzerinde
yapılan araştırmalar sonucunda, bu yapıların diğerlerine göre
darbelere daha dayanıklı olduğu ve düşük su adsorpsiyonuna
sahip olduğu belirlenmiştir.
üretiminde kullanılabilirliğini araştırmışlardır. Çalışmada, cam
atıklarının çimento ilavesi olarak geçekleşmesi için kimyasal
olarak temel rol oynadığı belirtilmiştir. Ayrıca çalışmada,
cam atıklarının, yeni bir kaynak olarak sürdürülebilirlikte
artan öneme sahip olduğu da vurgulanmıştır [9]. Diğer bir
çalışmada da atık cam malzemelerin portland kompoze
çimento üretiminde kullanılabilirliğini araştırılmıştır. Portland
çimentosunun tüm dünyada en yaygın olarak kullanılan yapı
malzemelerinden birisi olduğu belirtilmiştir. Yapılan çalışmada
üretilen Portland kompoze çimentoların TS EN 197–1’e uygun
olduğunu ve çimento üretiminde atık camın katkı malzemesi
olarak kullanılabileceğini göstermiştir [10]. Khmiri, ve ark.,
2012 yapmış olduklar çalışmada çimentoda %20 atık cam
kullanımının durabilite (kalıcılık) açısından optimum değerler
verdiğini tespit edilmişlerdir [11].
4.2. Karayolu Üst Yapısında Kullanılması
Camın karayolu üst yapısında kullanımına yönelik deneysel
çalışmalar geri dönüşüm hakkında fikir verecek boyuttadır.
Üstünkol ve Turabi, 2009, çeşitli endüstriyel atıklar ve
cam tozlarını asfalt beton kaplama karışımlarında % 7-%
0 arasında değişen değerlerde doldurucu malzeme olarak
kullanılabilirliğini araştırmışlardır. Deney sonuçları, genel
olarak atık filler oranı arttıkça cam tozu atığı dışında bütün
endüstriyel atıklarda boşluk oranı ve stabilite değerlerinin
artmakta olduğunu, akma değerlerinin ise azalmakta olduğunu
göstermiştir. Çalışma sonucunda asfaltlarda dolgu malzemesi
olarak endüstriyel atıkların kullanımının hem çevre kirliliğini
azaltacağını hem de ekonomiye büyük katkı sağlayacağını
belirtmişlerdir [12, 13].
Bir başka çalışmada ise cam atığını belirli oranlarda (% 0, %
5, % 10 ve % 15) kullanarak ve Marshall stabilite deneyleri
uygulayarak, American Society For Testing and Materials
(ASTM) ve The American Association of State Highway and
Transportation Officials (AASHTO) standartlarına uygun
olarak kuru/ yaş nem hasarı, kayma direnci, ışığı yansıtma,
su geçirgenliği ve sıkıştırma sonuçlarına bakılmıştır. Deneysel
çalışmaların sonucunda, cam atığının asfalt betonunda katkı
malzemesi olarak kullanılabileceği sonucuna varılmıştır [13].
5. Sonuç
Ulaşımda ise trafik işaretleri, şerit ve yol kaplamalarında
kullanılan boyalara cam ilave edilerek işaretlerin ışığı geri
yansıtması ve gece parlaması sağlanmaktadır.
Dünya üzerindeki doğal kaynakların sınırlı olduğu bilinmektedir.
Geri dönüşümün inşaat sektöründe önemli bir hammadde
kaynağı olduğu kesinlik kazanmıştır. İnşaat sektöründeki cam
atıklarının değerlendirilerek ekonomik olarak geri kazanılması
ve yeniden kullanılması, bu maddenin çevresel zararlarını da en
aza indirecektir. Ayrıca cam üretiminde atık camların kullanımı,
yeni cam üretimine oranla enerji tüketimi, hava kirlenmesi ve
su tüketiminde tasarruf sağlamaktadır.
4.1. Çimento Sanayinde Kullanılması
6. Referanslar
Düz cam kırıklarının binalarda dış yüzey kaplama malzemesi
olan cam mozaik halinde kullanılırken, iç mekânlarda ise
dekorasyon amaçlı kullanıldığı görülmektedir.
Bignozzi ve ark., 2015, atık cam malzemelerin çimento
[1]. H. Du, K.H. Tan, Use of waste glass as sand in mortar. Part II.
Alkali–silica reaction and mitigation methods, Cement and Concrete
28 - 30th May 2015 | Ankara - TURKIYE
[2].
[3].
[4].
[5].
[6].
[7].
[8].
[9].
[10].
[11].
[12].
[13].
Composites 35 (2013) 118–126, http://dx.doi.org/10.1016/j.
cemconcomp (2012).
W. Hogland, Remediation of an old landfill site, ESPR-Environmental
Science and Pollution Research 1: 49–54 (2002).
Jani, Y., Hongland, W., Waste glass in the production of cement and
concrete – A review. Journal of Environmental Chemical Engineering
2:1767–1775 (2014).
Avrupa Komisyonu, Entegre kirlilik Önleme ve Kontrol (IPPC) Cam
Sanayinde Kullanılabilecek En İyi Teknikler Hakkında Referans Belgesi,
Aralık (2001).
Gurer, C., Akbulut, H., Kurklu, G., İnşaat Endüstrisinde Geri Dönüşüm
ve Bir Hammadde Kaynağı Olarak Farklı Yapı Malzemelerinin Yeniden
Değerlendirilmesi, S Endüstriyel Hammaddeler Sempozyumu 13-14
Mayıs 2004, İzmir
TS EN ISO 14040: Hayat Boyu Değerlendirme İlkeler ve Çerçeve
TS EN ISO 14044: Hayat Boyu Değerlendirme Gerekler ve Kılavuz
Rashad, A. M. Recycled waste glass as fine aggregate replacement in
cementations materials based on Portland cement. Construction and
Building Materials 72:340–357, (2014).
Bignozzi, M. C., Saccani, A., Barbieri L., Lancellotti I. Glass waste as
supplementary cementing materials: The effects of glass chemical
composition. Cement &Concrete Composites, 55:45-52, (2015).
Dayı, M., Aruntaş, H. Y., Çavuş, M., Şimşek, O. Zeolit, Uçucu Kül Ve
Atık Cam Malzemelerin Portland Kompoze Çimento Üretiminde
Kullanılabilirliğinin Araştırılması. Journal of the Faculty of Engineering
and Architecture of Gazi University. 28:3,491-499, (2013).
Khmiri, A., Samet, B., Chaabouni, M., “A Cross Mixture Design to
Optimise the Formulation of a Ground Waste Glass Blended Cement”,
Cement and Concrete Composites, Vol. 28, No 1, 680–686, (2012).
Üstünkol F. N., Turabi, A. Endüstriyel atıkların karayolu üstyapısında
değerlendirilmesi. BAÜ FBE Dergisi Cilt:11, Sayı:1, 15-27, (2009).
Su, Nan, Chen, J. S., Engineering properties of asphalt concrete made
with recycled glass, Department of Construction Engineering, National
Yunlin University of Science and Technology, Taiwan, 259, (2002).
697