Penn Üniversitesi’nden mühendisler ve mimarlar dünyanın en fazla karbon salımı yapan yapı malzemelerinden biri olan betonu iklim çözümünün bir parçası haline getirmek için çalışmalar yürütüyor. Beton, küresel karbon emisyonlarının yaklaşık yüzde 8’inden sorumlu ve şehirleşmenin hızla artmasıyla talebi her geçen yıl yükseliyor. Eğer bu malzemenin sadece bir kısmı karbon depolayacak şekilde yeniden tasarlanabilirse, çevresel etkisi büyük ölçüde azalabilir.
Profesör Masoud Akbarzadeh liderliğindeki ekip, Diamanti adını verdikleri 3D baskı yapısal sistemi geliştirdi. Sistem, hem geometri hem de malzeme bilimi kullanarak betonu potansiyel bir karbon yutağına dönüştürüyor.
Hem mukavemetli hem de çevreci
Diamanti, beton üretiminden kaynaklanan karbon salımını azaltmayı hedefliyor. Standart kalıplara dökülen beton yerine, Penn ekibi robotik 3D baskı ile dijital algoritmalarla optimize edilmiş modüler bileşenler üretiyor. Her parça, hem basınca hem de çekmeye dayanacak şekilde tasarlanırken minimum malzeme kullanıyor. Kavisli ve boşluklu yapılar, yapının dayanıklılığını artırıyor ve yüzey alanını genişleterek karbon dioksitin betonla etkileşimini artırıyor, böylece her modül küçük bir karbon yutağı haline geliyor.
Beton üretiminde kullanılan çimentonun ana maddesi çimento, yaklaşık 2.000°C sıcaklığa kadar ısıtılarak üretildiğinde yüksek miktarda CO₂ salımı gerçekleşiyor. Diamanti projesi, çimentonun bir kısmını fosilleşmiş alglerden oluşan silika bakımından zengin diyatom toprağı ile değiştirerek bu salımı azaltıyor. Bu katkının betonun gözenekliliğini artırdığı ve karbon dioksitin daha derinlere yayılmasını ve kalsiyum bazlı bileşiklerle kimyasal olarak reaksiyona girmesini sağladığı keşfedildi. Testler, bu modifiye beton karışımının geleneksel betona göre aynı koşullarda yüzde 140’tan fazla CO₂ absorbe edebildiğini gösteriyor.
Malzeme yeniliğinin yanı sıra, proje yapısal tasarımda da devrim yaratıyor. Özellikle kemik yapısının gözenekli çerçevesinden ilham alan araştırmacılar, yükleri verimli dağıtan ve kütleyi düşük tutan üçlü periyodik minimal yüzey yapıları kullandı. Robotik 3D baskı sayesinde bu karmaşık tasarımlar kalıpsız üretilebiliyor. Böylece geleneksel betona göre yaklaşık %60 daha az malzeme kullanılarak hafif ama güçlü bileşenler ortaya çıkıyor. Başarılı gösterimler yapıldı, sıra tam ölçekte
Laboratuvar dışına taşımak için ekip, bir prototip köprü inşa etti. Venedik’teki European Cultural Centre’un “Time, Space, Existence” sergisinde sergilenen 2,5 metrelik köprü, robotik kol ile basılmış dokuz modüler bileşenden oluşuyor. Her parça, hem dayanıklılığı hem de karbon yakalama kapasitesini artıran boşluklar ve yüzey dokularına sahip. Modüller, yapıştırıcı veya harç kullanılmadan çelik kablolarla birleştiriliyor. Bu yöntem çelik takviyeye duyulan ihtiyacı azaltıyor ve köprünün sökülüp yeniden kullanılabilmesine olanak sağlıyor. Başarılı ilk testlerin ardından, Fransa’daki CERIB araştırma enstitüsünde beş ve on metre boyutunda daha büyük prototipler denenmiş. On metre uzunluğundaki model, Sika’nın beton karışımıyla ve Fransız robotik firması Carsey3D tarafından basılmış durumda. Başarılı gösterimlerin ardından araştırmacılar Fransa’da ilk tam ölçekli köprüyü planlamaya başladı ve Paris’te birden fazla potansiyel alan değerlendiriliyor.
Kaynak : https://www.donanimhaber.com/3d-baski-beton-ile-binalar-karbon-emmeye-basliyor–197538
