Karbon Azaltımı ve Yenilenebilir Enerji Entegrasyonu

IEI dekarbonizasyonu yalnızca bir emisyon azaltım hedefi olarak değil; enerji sistemleri, malzeme döngüleri ve sanayi dönüşümünün kesişiminde konumlanan yapısal bir dönüşüm problemi olarak ele almaktadır. Yüksek üretim hacmi ve karbon-yoğun prosesleriyle küresel emisyonların önemli bir bölümünü üreten demir-çelik, kimya, seramik, çimento gibi ağır sanayi sektörleri bu dönüşümün hem en zorlu hem de en yüksek etkili alanlarını oluşturmaktadır. Alternatif hammadde entegrasyonu, karbon tutma-mineralizasyon teknolojilerinin endüstriyel ölçeğe taşınması, proses emisyonlarının ve enerji tüketiminin sistematik olarak azaltılması bu sektörlerin tamamında uygulanabilir ortak bir metodolojik çerçeve sunmaktadır.

Bu çerçevenin somutlaştığı ilk ve en kritik uygulama alanı çimento sektörüdür. Küresel CO₂ emisyonlarının yaklaşık %8’inden sorumlu olan bu sektör; proses kaynaklı emisyonların yapısal ağırlığı, hammadde çeşitliliğine olan yüksek açıklığı ve atık akışlarıyla kurduğu doğal simbiyoz nedeniyle dekarbonizasyon araştırmaları için eşsiz bir laboratuvar niteliği taşımaktadır. Düşük klinker içeren bağlayıcı sistemlerin geliştirilmesi, sanayi yan ürünlerinin ve alternatif hammaddelerin sisteme entegrasyonu ile karbonun mineral fazlarda kalıcı olarak depolanması üzerine yürütülen çalışmalar, hem Türkiye’nin sanayi dönüşüm kapasitesini uluslararası iklim hedefleriyle ilişkilendirmekte hem de geliştirilen metodolojinin ağır sanayinin geri kalanına transferi için ölçeklenebilir bir bilgi tabanı oluşturmaktadır.

Düşük Klinker Çimentolar ve Alternatif Hammadde Sistemleri

Klinker üretimi, çimento sektörünün hem en enerji-yoğun hem de en emisyon-ağır sürecidir; proses emisyonları ısıl enerji tüketiminden bağımsız olarak CO2 açığa çıkarır. Bu yapısal sorun, klinker oranının azaltılmasını teknik bir tercih olmaktan çıkarıp bir zorunluluk haline getirmektedir. Çalışmalarımız; endüstriyel atıklar, kalsine killer ve doğal puzolanlar gibi sanayi yan ürünleri ile alternatif hammaddelerin bağlayıcı sistemlere entegrasyonunu hedeflemektedir. Deneysel tasarım ile makine öğrenmesi tabanlı optimizasyon araçlarını bir arada kullanan bu yaklaşım, döngüsel ekonomi ilkelerini yapı malzemeleri sektörüne en ölçeklenebilir biçimde taşımaktadır. Bu amaç doğrultusunda yüksek dozda uçucu kül içeren harçların geliştirilmesi; geri dönüştürülmüş beton tozu (GDBT), kiremit, seramik gibi endüstriyel atıkların aktive edilerek klinker ikamesi olarak kullanılmasını kapsayan çalışmalarımız devam etmektedir .

Karbon Tutma ve Mineralizasyon

Araştırmalarımızın ikinci ekseni, açığa çıkan karbonun mineral karbonatlar biçiminde kalıcı olarak depolanması üzerine kuruludur. Karbonasyonla hızlandırılmış sertleşme, CO₂ kürleme ve atık betonun bileşenlerinin karbon yutağı olarak kullanılması; hem karbon-negatif malzeme üretiminin hem de endüstriyel simbiyozun somut uygulama zemini oluşturmaktadır. Bu çalışmalarsa Özyeğin Üniversitesi laboratuvarlarında kurulan özgün bir sistem ile İstanbul’da yıkım sahalarından toplanan beton atıklarında elde edilen geri dönüştürülmüş kum agregasının (GDA) ve beton pastasının (GDBP) karbon yutağı olarak kullanılmaktadır. Çalışmalarımızda değişkenliğinden kaynaklanan zorlukları ortadan kaldırmak için hammaddelerin kimyasal ve fiziksel özelliklerini ve malzeme tasarımını, mikroyapısal değişikliklerle ve performansla ilişkilendirmek üzere istatistiksel modellerin oluşturularak düşük karbon ayak izine sahip, yüksek performanslı beton tasarımı elde edilmesi hedeflenmektedir.

Proses Enerji Optimizasyonu

Çimento üretiminin enerji profili iki ayrı ama eşit derecede kritik bileşenden oluşmaktadır. Klinker pişirme prosesinin ısıl enerji yükü tartışmasız öne çıksa da, üretim hattının elektrik tüketiminin büyük çoğunluğu öğütme proseslerinden kaynaklanmaktadır. Hammadde öğütme, farin hazırlama ve çimento öğütme aşamalarında bilyalı değirmenler ve dikey değirmenler gibi yüksek enerji yoğunluğunda ekipmanların operasyonel verimliliği, toplam karbon ayak izinin doğrudan belirleyicilerinden biridir. Bu noktada enerji azaltımı yalnızca bir verimlilik meselesi değil, aynı zamanda bir emisyon optimizasyonu sorunudur. Araştırmalarımız bu bileşeni öğütme parametrelerinin veri odaklı optimizasyonu ve değirmen çıkış kalitesi ile enerji tüketimi arasındaki dengenin makine öğrenmesi tabanlı gerçek zamanlı modellenmesi gibi farklı düzlemlerde de ele almaktadır.