Tuğla, dünya tarihi boyunca insanoğlu tarafından ilk çağlardan itibaren kullanılan, uzun ömürlü yapı malzemesidir. Her bölgede kolay ve ucuz (doğal taş ve toprak kaynakları) elde edilebilir olmaları nedeniyle, günümüzde de Dünya çapında yaygın olarak kullanılmaya devam edilmektedir. Üretimleri, petrol ve çelik türevi ürünlere göre daha kolaydır.
Tuğla üretim prosesinin en büyük dezavantajlarından biri, 900-1000ºC ısıyla çalışan fırınlarda pişirilmesi sebebiyle yüksek düzeyde enerji tüketmeleridir. Bu bağlı olarak sera etkisi yapıcı gazlar, fosil yakıtların fırını ısıtmak amacıyla kullanılmasıyla çevreye yayılmaktadır. Bir diğer önemli dezavantajı ise, verimli tarım arazilerinin uygun bileşimdeki tuğla kili sağlamak amacıyla tahrip edilmesidir.
Uçucu kül ve taban külü
Termik santraller, insanlığın en önemli enerji üretim merkezlerinden biri olmakla birlikte, çok yüksek miktarda doğayı ve atmosferi kirletici atıklar oluşturmaktadır. Kömürle çalışan termik santrallerde öğütülerek hazırlanan toz halindeki kömür-kil-şist karışımının, 1500ºC yakın bir ısıda tam yanması sonucunda tribünleri döndürücü enerji elde edilirken, termik santral bacalarından kömür madeni içerisinde yer alan silika, alümina, demir oksit gibi diğer hafif ve ağır mineraller de yanmış karbon ürünleri (CO, CO2, NO2 gazları) ile birlikte kısmi soğuma sonrasında, basınçla baca gazı olarak atmosfere karışır. Kömür içerisindeki daha ağır bileşenler ise, taban külünü oluşturacak şekilde çökerler. Mikron boyutundaki uçucu kül partikülleri, elektrostatik tutucu filtreler veya filtre torbaları yardımıyla istiflenen bir atıktır.
Uçucu kül ve taban külü, beton içinde kullanımın keşfinden önce yer altında istiflenmekte idi. Bu atık küllerin geri dönüşüm malzemesi olarak kullanılmasının yaygınlaştığı günümüzde dahi arz talep dengesinin kurulamaması nedeniyle %65’lik bir kısım hala toprak altında istiflenmektedir.
Uçucu kül veya taban külü esaslı geopolimerik tuğla
Geopolimerizasyon, yüksek alkali ortamda moleküllerin, çözünme, taşınma, yönelme ve polikondenzasyon hareketini kapsayan egzotermik kimyasal bir prosestir. Basit bir ifadeyle geopolimer, fırınlanmış kil içerisinde bulunan alüminantlar ile silikatların, oksijen atomu elektronlarını paylaşması ile kovalent bağlı bileşik oluşturması sentezine dayanır.
Uçucu kül veya taban külü, mikron boyutlarına öğütülerek, yüksek yüzey alanı oluşturulur. Tanecik boyutu ne kadar düşük olursa, nihai üründeki mekaniksel özelliklere olumlu yönde etkisi olacaktır. Bu öğütülmüş küller, NaOH türevi aktivatörler ile karıştırılarak presleme yöntemi ile şekillendirilir. Yalnızca 50-100ºC sıcaklıkta kürlenen bu geopolimerik tuğlaların basınç dayanımları, 900ºC’de pişirilen seramik kil tuğlaların basınç dayanımlarından daha yüksektir. Ayrıca geopolimerik tuğlaların moleküler yapısının suyu tutma özelliği, bina içerisinde nem oluşumunu engellemektedir.
Modern teknolojili tuğla üretiminde, 1 kg seramik tuğla üretimi için 850 kcal harcanırken, 1 kg geopolimerik tuğla üretimi için 350 kcal harcanmaktadır. Böylece 2/5 oranında enerji verimliliği sağlanır.
Kaynak
Horel, C. (2012) Sodyum Hidroksit ve Soydum Silikat ile Aktive Edilmiş Taban Külünün Çimentoya Etkisi ve Geopolimerik Tuğla Üretimi, Afyon Kocatepe Üniversitesi Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Lisans Tezi, Afyon
Yorumlar