Mevcut Yapısal Malzemeleri ve Süreçleri Modern Bir Bakış Açısıyla Yeniden Değerlendirmek

Binlerce yıl boyunca, beton gibi yapı malzemeleri insanlara kalıcı mimari başyapıtlar yaratma imkanı sağladı; sadece antik Roma’ya bakın. Bu süre zarfında bu yapı malzemeleri hakkında bilinebilecek her şeyi öğrendiğimizi düşünebiliriz, ancak onları modern bir bakış açısıyla yeniden değerlendirmek, geleceğe odaklanan şirketlerin onlara yeni bir amaç vermesine ve antik tarifleri geliştirmesine olanak tanıdı.

Malzemeler ve Süreçler

Daha önce belirtildiği gibi, antik Roma beton kullanımının neler başarabileceğinin mükemmel bir örneğidir. Yakın zamana kadar bilim insanları, 2000 yıldan daha eski yapılardaki yapıların hâlâ bu kadar iyi durumda olmasına hayret ediyorlardı. Şimdi, cevap her zaman ön planda olduğunu biliyoruz – kireç.
The presence of lime in Roman concrete was always thought to be the result of shoddy/poor mixing practices.  As it turns out, the resulting lime clasts have an important purpose which, when infused in the concrete in a specific manner, allowed for the end product to self-heal cracks; which brings us to our first modern take on an ancient building material – self-healing concrete.

Kendini İyileştiren Beton

Beton, sadece ince ve kaba alt tabakaların bir sertleştirici ile karıştırılıp bir arada tutulmasıyla oluşan bir karışımdır. Beton tarifleri zaman içinde ve dünya genelinde farklı ortamları karşılamak için değişiklik göstermiştir. Bu göz önünde bulundurularak, bilim insanları geleceğe yönelik bir versiyon yaratmak için yeni tarifler/yöntemler araştırmaya ve denemeye başladı. Bunun bir örneği Colorado Üniversitesi’nden gelmektedir; burada bilim insanları geliştirdikleri potansiyel bir beton ikamesi olan ‘Living Building Materials (LBMs)’ adlı malzemeyi, “fototrof mikroorganizmaları kullanarak inert kum-jöle iskelelerini biyomineralleştirme” yöntemiyle oluşturmuşlardır.

Ümit verici bir şekilde, bu LBMs sadece kendini çoğaltma ve kendini iyileştirme yeteneği göstermekle kalmayıp, atık malzemelerden de üretilebiliyor. Aynı derecede önemli olan, karbon yakalama yetenekleridir. Dayanıklılık ve uzun ömür ötesinde, geleceğin betonu için yeni tarifler geliştirilmesinde harcanan zamanın bir ana nedeni vardır – çevre.

Beton üretim süreci büyük miktarda CO₂ yayar. Dünya üzerindeki ikinci en çok kullanılan ürün olduğundan, bu toplam CO₂ emisyonlarının (%8’i) büyük bir kısmını oluşturur. Eğer betondan, çevreye zarar vermek yerine ona yardımcı olabilecek versiyonlar yaratabilirsek, bu keşfedilmeye değer bir yoldur.

https://youtu.be/sXIjX7Jio5A
Laboratuvarlardaki devam eden araştırmaların ötesinde, Biomason gibi girişimler, biyolojiyi çimento endüstrisinin çevresel ayak izini azaltmak için bir araç olarak kullanan benzer bir yaklaşıma dayalı ürünler sunmaktadır. Şu ana kadar, bu şirket Novo Holdings, Celesta Capital ve diğer yatırımcılardan birden fazla turda yaklaşık 95 milyon dolar (~$95M) fon topladı.

Kenevir Donatı

Donatı, betonla inşa ederken kullanılan son derece önemli bir malzemedir. Genellikle çelikten üretilen donatılar, beton binalara yapısal destek ve artan dayanıklılık sağlar. Ancak daha önce belirtildiği gibi, betonla çalışmak genellikle büyük CO₂ emisyonları anlamına gelir. Çeliğin avantajlarından ödün vermeden bu sorunu dengelemeye yardımcı olabilecek bir donatı üretme yolu olsaydı ne olurdu? İşte Kenevir donatı devreye giriyor.
Kenevir donatı sadece betonun ömrünü uzatmakla kalmaz, aynı zamanda çelikten daha ucuz, daha güçlü ve daha hafif olup korozyondan da korumalıdır; bu, birçok binanın çöküşünün ağır ve korozyona uğramış çelik donatılarla ilişkili olduğu göz önüne alındığında önemli bir husustur. Ayrıca karbon-negatif bir biyomalzeme olarak bilinir; büyüyen tarlalar büyük miktarlarda CO₂ emer. Donatı gibi uygulamalarda kullanıldığında, ürün yaşam döngüsü boyunca beton kullanımına bağlı CO₂ emisyonlarını dengelemeye yardımcı olabilir.

Enerji Depolayan Tuğlalar

Beton, geleceğe yönelik bir yenilenmeden geçen tek yapı malzemesi değildir. Normal ve geri dönüştürülmüş tuğlaları süperkapasitörlere dönüştürme süreçleri şu anda geliştirilmektedir. Bu, yakın gelecekte evinizi döşeyen ya da yürüyüş yolu olarak kullanılan tuğlaların enerji depolama çözümü sunabileceği anlamına gelir. Tuğlaları bir enerji kaynağına (ör. güneş panelleri) bağlayarak, gece saatlerinde güç sağlamak üzere şarj edilebilirler. Ancak şu anki teknoloji bu seviyeye ulaşmadan önce hâlâ yol kat etmesi gerektiği unutulmamalıdır. Araştırmacılar, yaklaşık 50 tuğlanın kapasitesinin sadece acil aydınlatma için 5 saate kadar yeterli güç sağlayacağını belirtiyor.

Bu başarıyı elde etmek için araştırmacılar tuğlaların doğal yapısını, özellikle gözenekli olduklarını göz önünde bulundurdular. Tuğlaları süperkapasitöre dönüştürmek için, tuğlalar PEDOT (iletken bir polimer) ile kaplanıp enjekte edildi; bu, tuğlayı temelde bir enerji süngeri haline getirir.

Bunlar, sürdürülebilir enerjiye yönelik sürekli ve kararlı bir çabayla birleştirildiğinde, insanların Dünya’ya verilen zararı tersine çevirmesine ve daha yeşil bir geleceği güvence altına almasına olanak tanıyan çözümlerdir.

Katmanlı Üretim

Yapının geleceğine bakarken, sadece kullanılan malzemeler değil, aynı zamanda süreçler de önemlidir. Bu bağlamda, inşa etme şeklimizi değiştirecek en umut verici ve potansiyel olarak oyunu değiştirecek adımlardan biri katmanlı imalat, yani ‘3D baskı’‘dır.
ICON, ürün/hizmetleri sadece yüksek potansiyelli bir fikir olmaktan öte, zaten hayata geçirilmekte olan özellikle dikkat çekici bir şirkettir. Bir örnekte, Texas, Georgetown’da ICON tarafından 3D baskı evlerden oluşan 100 evlik bir topluluk inşa ediliyor. Başka bir ve muhtemelen daha heyecan verici örnek olarak, ICON NASA’dan ‘ay yüzeyi inşaat sistemi’ geliştirmek için 57,2 milyon dolar ($57.2M) ödül aldı. Evet, ICON, Ay ve ötesinde 3D baskı yapılarla yaşamı mümkün kılacak sistemleri geliştiriyor.