694

ANKARA - TURKIYE

Özet

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, glass, waste glass, reuse, construction.

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

inşaat sektÖründe Geri dÖnüşüm kaynağI olarak cam malzemelerin yeniden 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: cbelgin.dikmen@gmail.com

695

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 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.

Çizelge 2. Cam sanayinde eritme aktivitelerinden kaynak-lanan 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.

Kloritler/HCl

Bazı hammaddelerde, özellikle insan yapımı

sodyum karbonatta yabancı madde olarak

bulunur.

Bazı özel camlarda hammadde olarak NaCl kullanılır.

Flüorürler/HF

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 HidrojenYüksek 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

696

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

Enerji Tüketiminde Azalma % 25Hava kirliliğinde Azalma % 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.

Düz cam kırıklarının binalarda dış yüzey kaplama malzemesi olan cam mozaik halinde kullanılırken, iç mekânlarda ise dekorasyon amaçlı kullanıldığı görülmektedir.

Ulaşımda ise trafik işaretleri, şerit ve yol kaplamalarında kullanılan boyalara cam ilave edilerek işaretlerin ışığı geri yansıtması ve gece parlaması sağlanmaktadır.

4.1. çimento sanayinde kullanılması

Bignozzi ve ark., 2015, atık cam malzemelerin çimento

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

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.

6. Referanslar[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

697

28 - 30th May 2015 | Ankara - TURKIYE

Composites 35 (2013) 118–126, http://dx.doi.org/10.1016/j.cemconcomp (2012).

[2]. W. Hogland, Remediation of an old landfill site, ESPR-Environmental Science and Pollution Research 1: 49–54 (2002).

[3]. Jani, Y., Hongland, W., Waste glass in the production of cement and concrete – A review. Journal of Environmental Chemical Engineering 2:1767–1775 (2014).

[4]. Avrupa Komisyonu, Entegre kirlilik Önleme ve Kontrol (IPPC) Cam Sanayinde Kullanılabilecek En İyi Teknikler Hakkında Referans Belgesi, Aralık (2001).

[5]. 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

[6]. TS EN ISO 14040: Hayat Boyu Değerlendirme İlkeler ve Çerçeve [7]. TS EN ISO 14044: Hayat Boyu Değerlendirme Gerekler ve Kılavuz[8]. 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).

[9]. 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).

[10]. 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).

[11]. 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).

[12]. Üstünkol F. N., Turabi, A. Endüstriyel atıkların karayolu üstyapısında değerlendirilmesi. BAÜ FBE Dergisi Cilt:11, Sayı:1, 15-27, (2009).

[13]. 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).