Giriş
Petrol kok atığı ve diğer atık maddeler çağımızın en büyük sorunu olan çevre kirliliği gibi birçok çevresel ve ekonomik sorunu gün yüzüne çıkarmaktadır. Bu noktada bazı ürünlerin işlenme süreçleri dikkatleri bu konu üzerine çekmiştir.
Çimento ve petrol ürünleri üretim süresince oluşturdukları karbondioksit miktarı ve atıkları sebebiyle birçok kısıtlamaya tabi olmuştur. Yakın geçmişte kullanılmaması amaçlanan malzemeler olarak yerini almıştır.
Peki bu gidişatı ve kirli üretimi yeşil, doğa dostu ve sürdürülebilir bir hale getirmek mümkün müdür? Yazımızda bu konuyu inceleyeceğiz.
Kaynak Tüketimi
Sürdürülebilir ve çevre dostu bir üretim sağlamak amacıyla doğal kaynakların kullanımının azalması ve endüstriyel yan ürünlerin kullanılması kritik bir öneme sahiptir. Doğal kaynak tüketimi artışı araştırmacıların dikkatini çekmekte ve yapılan araştırmalar ile doğal kaynak tüketimini azaltıcı alternatif yollar aranmaktadır.
İnşaat sektöründe kullanılan ve kompozit bir malzeme olan betonun dünyada en fazla tüketilen ikinci malzeme olması ve karbondioksit emisyonlarının yaklaşık %5-7’sinden sorumlu olması sebebiyle, araştırmacılar beton malzemesi için kullanılan doğal kaynak tüketimini azaltıcı çalışmalara yoğunlaşmıştır.
Normal bir betonun %10’u çimentodan oluşmaktadır. Bu noktada çimento ikameleri oldukça popüler bir kimlik kazanmaya başlamıştır. Bu sayede çimento üretimi azaltılarak alternatif ikamelerle beton üretimine devam ederek hem çevreye hem de bütçeye verilen zararın önlenmesi sağlanabilecektir. (ACI Committee).
Verilerin Değerlendirilmesi
Petrokimya endüstrisi günbegün büyümekte ve hala daha en etkili enerji üretimini üstlenmektedir. Ancak, petrolün işlenmesi süresince oluşan en önemli ve miktarca fazla atık petrol kokudur. Şekil 1’de gösterilen gün geçtikçe artan petrol kok atığının döngüsel ekonomiye katılımı sürdürülebilir bir üretim için oldukça kritik bir öneme sahiptir.
Bu yazımızda petrol kok atığının bir çimento ikamesi olarak kullanılması incelenmiş ve hem katı atıkların küresel ekonomiye katılması hem de çimento üretim miktarı azaltılması amaçlanmıştır. Petrol kok kalıntısı büyük miktarda kireç ve alçıtaşı içerir. Bunlar iyi çimento özelliğidir (Zheng ve diğerleri, 2019).
Sonuç
Yapılan çalışmalarda petrol kok kalıntısı puzolonik etki gösterebileceği belirtilmiştir. Wang ve diğerleri yaptığı deneysel çalışmada petrol kok kalıntısını %10 ve yüksek fırın cürufunu %40 kullanıldığında basınç dayanımında yaklaşık %32 artış olacağını göstermiştir.
Buna ek olarak birçok kalsiyum malzemesi ve serbest Ca(OH)2 sağlar. Mineral katkıların puzolanik etkisi iki kat hidratasyon ve daha yüksek beton mukavemeti sağlar. Şekil 2’de görüldüğü üzere Wang ve diğerlerinin petrol kok atığına yaptığı XRD sonucunda da CaSO4 ve CaO difraksiyon pikleri ile çimento benzeri davranış göstermektedir.
Şekil 3’te de kanıtlandığı üzere %10’luk petrol kok atığı kullanıldığında CaSO4 kıyasla daha fazladır. CaSO4 , alçıtaşı ile benzer özellikler gösterir ve geciktirici özellik göstermektedir.
Bu sayede çok fazla hidratasyon ısısı üretilir ve priz süresinin kısalmasına neden olur. Yüksek hidratasyon ısısı bir kısım nemi uzaklaştırır ve su/çimento oranında azalmaya neden olur. Kısacası betonun özelliklerinde de iyileşme gösterir.
Betonu hazırlamak için çimento klinkerinin bir kısmının yerine petrol kokunun kullanılması, sadece çimento üretimini azaltmakla kalmayıp, çimento klinkeri ve ilgili CO2 emisyonlarının azaltılmasını ve arazi kaynaklarının korunmasını sağlayacaktır.
Bir sonraki yazımızda tekrar görüşmek dileğiyle…
İnşaat Mühendisi
