Hindistan’daki Manipal Jaipur Üniversitesi’nden araştırmacılar, arıtma tesislerinden çıkan dışkı çamurundan ürettikleri biyoçarı çimentoyla birleştirerek betonun dayanıklılığını yüzde 42’ye varan oranda artıran bir yöntem geliştirdi. İnşaat mühendisi Raghuvesh Tiwari liderliğindeki ekibin çalışması, Scientific Reports dergisinde yayımlanmak üzere kabul edildi.
Araştırmanın çıkış noktası, kireç taşı işleme ve çimento üretiminin küresel karbondioksit emisyonlarındaki ağırlığı. Ekip bu nedenle çimento kullanımını azaltmak amacıyla, organik maddelerin düşük oksijenli ortamda ısıtılmasıyla elde edilen biyoçara yöneldi.
Hindistan’ın Warangal kentindeki bir arıtma tesisinden alınan dışkı çamuru önce kurutuldu, ardından 350 ile 450 derece arasındaki sıcaklıklarda piroliz işlemine tabi tutuldu. Elde edilen biyoçar öğütülüp elenerek ince toz haline getirildi ve geleneksel beton karışımındaki çimento ile farklı oranlarda yer değiştirerek test edildi.
Kürlenme sonrası mukavemet verileri
Çimentonun yüzde 5’inin dışkı biyoçarı ile değiştirildiği karışım genel olarak en yüksek mukavemeti sağladı. 91 günlük kürlenme süresinin sonunda bu karışımda basınç dayanımı ortalama yüzde 20, eğilme dayanımı yüzde 36 arttı.
Biyoçar oranı yüzde 10’a çıkarıldığında ise 91 gün sonunda basınç dayanımındaki artış yüzde 21, eğilme dayanımındaki artış yüzde 42 olarak ölçüldü. Bu karışımlar ayrıca geleneksel betona kıyasla daha az su emdi ve daha düşük gözeneklilik gösterdi.
Oranın yüzde 15’e yükseltildiği örneklerde betonda güçlenme sürse de genel mukavemet performansı düştü; yüksek biyoçar miktarının çatlak oluşumunu artırdığı belirlendi.
Mukavemet artışının üç açıklaması
Araştırmacılar biyoçarın betona kattığı mukavemet artışını üç temel faktöre bağlıyor. Gözenekli yapısı sayesinde biyoçar suyu emip betonun sertleşmesi sırasında kademeli olarak serbest bırakarak iç rezervuar işlevi görüyor. Silis açısından zengin yapısı ise çimento sertleşirken oluşan bileşiklerle reaksiyona girerek kalsiyum silikat oluşumunu destekliyor.
Buna ek olarak ince biyoçar tanecikleri betondaki mikroskobik boşlukları dolduruyor ve malzemenin iç yapısını daha yoğun hale getiriyor.
Değerlendirilmeyen başlıklar ve saha testi ihtiyacı
Çalışmada biyoçar kullanımının karbon emisyonları üzerindeki net etkisi ile kanalizasyon çamurlarında bulunabilen ağır metallerin beton içinde ne kadar süre kilitli kalacağı incelenmedi. Araştırma ekibi, malzemenin donma-çözülme döngüleri, yüksek tuzluluk ve aşırı sıcaklıklar gibi saha koşullarındaki performansının belirlenmesi için ek testlerin gerektiğini bildirdi.
