Geri dönüştürülmüş agrega kullanımının çevresel etkilerinin yaşam döngüsü değerlendirme (YDD) yöntemi ile değerlendirmesi

Abstract

Dünya çapında yaşanan hızlı kentleşme ve kentsel dönüşüm ile birlikte, inşaat ve yıkım atıklarının (İYA) oluşumu hızlı bir artış ile önemli miktarlara ulaşmıştır. Bu artış nedeniyle gelişmiş ve gelişmekte olan ülkeler, çevresel baskı altına girmiştir. İYA'da bulunan beton, tuğla, alçı, ahşap, cam, metaller, plastik, solventler, asbest ve hafriyat toprağı da dahil olmak üzere çoğu geri dönüştürülebilinir özellikte olup ham madde kullanım olarak yüksek kaynak değerine sahiptir. Özellikle, İYA'dan elde edilen agregalar yol, drenaj ve diğer inşaat çalışmalarında yeniden kullanılarak değerlendirilmektedir. 2008/98/EC Atık Çerçeve Direktifi, 2020 yılına kadar İYA'nın %70'inin geri dönüştürülmesini hedefleyerek İYA ve geri dönüştürülmüş malzemelerin doğru yönetimini amaçlamaktadır. Sürdürülebilir inşaat sektörü için doğal kaynakların kullanımı azaltmak amacıyla, geri dönüştürülmüş agreganın (GA) inşaat projelerinde kullanılması gündeme gelmiştir. Bu çalışmada doğal agrega (DA) ile üretilen normal beton (NB) ve GA içeren geri dönüştürülmüş agregalı betonun (GDAB) çevresel etkileri karşılaştırılmalı olarak değerlendirilmiştir. Bu amaçla, Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi (YDD) yöntemi kullanılmıştır. Çalışmanın çevresel etki değerlendirme modellemesi GaBi ve 4.3 yazılımı ile yazılımın "profesyonel database" veritabanı kullanılmış, etki değerlendirmesi CML 2001 yöntemiyle belirlenmiştir. YDD dört aşamadan oluşmaktadır. Yöntemin ilk aşamasında çalışmanın amacı ve kapsamı belirlenmiştir. Bu çalışmanın amacı, bir inşaat molozundan elde edilen geri dönüştürülmüş agreganın beton üretiminde kullanılmasının potansiyel çevresel etkilerinin araştrılması ve ayrıca NB üretimi ile karşılaştırmalı olarak değerlendirilmesidir. Modellemede, %50 GA içeriğine sahip GDAB için inşaat yıkımı sonucu oluşan molozun geri dönüşüm tesisinden kırma işlemine ardındanda beton santralinde beton üretimini kapsarken, %100 DA'lı NB oluşturmak için bir taş ocağından başlanarak kırma tesisinde kırma işlemi sonrası beton santralindeki beton üretim aşamalarına kadar olan işlemleri içermektedir. Bu çalışmada iki betonun basınç dayanımları incelendiğinde, fonksiyonel birim, C40-C50 aralığında 1 m³ NB ve C40-C50 aralığında 1 m3 GDAB olarak seçilmiştir. İkinci aşama olan envanter analizinde çalışma sistemindeki enerji, su hammadde kullanımı gibi girdi ve çıktılar hesaplanmaktadır. Envanter analizinde belirlenen girdi ve çıktılar, etki analizi aşamasında çevresel değerler üzerindeki etkileri değerlendirilmektedir. Üçüncü aşamada, bu çalışmanın çevresel etki değerlendirme için etki kategorileri seçilmektedir. Seçilen etki kategorileri; Abiyotik element tüketim potansiyeli (AETP), abiyotik fosil tüketim potansiyeli (ATPf), asidifikasyon potansiyeli (AP), fotokimyasal ozon oluşum potansiyeli (FOOP), ozon tabakası tükenme potansiyeli (OTTP), küresel ısınma potansiyeli (KIP), ötrofikasyon potansiyeli (ÖP), tatlı su canlılarına ekotoksitite potansiyeli (TCETP) ve karasal ekotoksisite potansiyeli (KETP)'dir. YDD'nin son aşaması olan yorumlama aşamasında iki farklı beton türünün çevresel etkileri yorumlanmış ve benzer YDD çalışmalar ile kıyaslanmaktadır. Elde edilen sonuçlar 1m3 GDAB üretiminin AETP'i 0,000415 kg Sb eşd., ATPf'i 1440 MJ, AP'i 0,516 kg SO₂ eşd., ÖP'i 0,29 kg PO₄ eşd., TCETP'i 0,472 kg DCB eşd., KIP'i 292 kg CO₂ eşd., OTTP'i 0,0000000217 kg CFC₁₁ eşd., FOOP'i 0,0526 kg C₂H₄ eşd., KETP'i ise 0,643 kg DCB eşd. olduğu görülmektedir. 1m3 NB üretiminin AETP'i 0,000427 kg Sb eşd., ATPf'i 520 MJ, AP'i 0,584 kg SO₂ eşd., ÖP'i 0,289 kg PO₄ eşd., TCETP'i 0,505 kg DCB eşd., KIP'i 300 kg CO₂ eşd., OTTP'i 0,0000000263 kg CFC₁₁ eşd., FOOP'i 0,0569 kg C₂H₄ eşd., KETP'i ise 0,703 kg DCB eşd. olduğu görülmektedir. GDAB üretiminin, ÖP etki kategorisi dışında NB üretimine göre çevresel etkisi daha az olduğu tespit edilmiştir. GDAB üretiminin ÖP etki kategorisi değeri, NB üretiminin ÖP etki kategorisi değerinden büyük olmasının sebebi GDAB üretiminde kullanılan süper akışkanlaştırıcı miktarının daha fazla olmasıdır. Bu çalışmada YDD değerlendirmesine ek olarak, maliyet analizi yapılmaktadır. 1 m³ NB ve GDAB üretiminin maliyet miktarı sırasıyla, 462,74 TL ve 474,427 TL'dir. 1 m³ GDAB üretimi 11,68 TL fark ile daha maliyetli olduğu tespit edilmektedir. Bunun nedeni GDAB üretiminde kullanılan doğal agreganın (agrega no:2) üretim ve taşıma maliyetidir.