Hindistan'daki Manipal Jaipur Üniversitesi'nden bir grup inşaat mühendisi, beton üretiminde çimento yerine insan dışkısından elde edilen biyoçar kullanılmasına yönelik bir araştırma yürüttü. Mühendis Raghuvesh Tiwari liderliğindeki ekip, bu yöntemin hem yapı malzemesinin dayanıklılığını artırmayı hem de çimento üretiminin çevreye olan olumsuz etkilerini azaltmayı amaçladığını belirtti.
Çalışmanın sonuçları, uluslararası hakemli bilimsel dergi Scientific Reports'ta yayımlanmak üzere kabul edildi. Araştırmacılar, küresel karbondioksit emisyonlarının önemli bir kaynağı olan çimento üretim süreçlerine alternatif çözümler bulmayı hedefliyor. Bu kapsamda, organik maddelerin düşük oksijenli ortamda ısıtılmasıyla elde edilen biyoçar malzemesine odaklanıldı.
Hindistan'ın Warangal kentindeki bir atık su arıtma tesisinden alınan dışkı çamuru kurutulduktan sonra 350 ile 450 derece arasındaki sıcaklıklarda piroliz işlemine tabi tutuldu. Elde edilen biyoçar, ince bir toz haline getirildikten sonra geleneksel beton karışımındaki çimento ile farklı oranlarda ikame edilerek test edildi.
Yapılan testler sonucunda, çimentonun yüzde 5'inin biyoçar ile değiştirildiği karışımların, 91 günlük kürlenme süresi sonunda basınç dayanımında ortalama yüzde 20, eğilme dayanımında ise yüzde 36'lık bir artış gösterdiği gözlemlendi. Biyoçar oranının yüzde 10'a çıkarıldığı durumlarda ise basınç dayanımında yüzde 21, eğilme dayanımında ise yüzde 42'lik artışlar kaydedildi. Bu oranlardaki beton karışımları ayrıca, geleneksel betona kıyasla daha az su emme eğilimi ve daha düşük gözeneklilik sergiledi. Ancak biyoçar oranının yüzde 15'e yükseltilmesiyle birlikte mukavemet performansında düşüşler yaşandığı ve çatlak oluşumunun arttığı tespit edildi.
Araştırmacılar, biyoçarın betona sağladığı mukavemet artışını üç temel faktöre bağladı. Biyoçarın gözenekli yapısının, su tutma ve kontrollü salma özelliğiyle betonun sertleşme sürecine katkı sağladığı belirtildi. Silis açısından zengin yapısının, çimento sertleşirken oluşan bileşiklerle reaksiyona girerek kalsiyum silikat oluşumunu desteklediği ifade edildi. Ayrıca, ince biyoçar taneciklerinin betondaki mikroskobik boşlukları doldurarak malzemenin iç yapısını daha yoğun hale getirdiği vurgulandı.
Çalışmada, biyoçar kullanımının karbon emisyonları üzerindeki net etkisinin ve kanalizasyon çamurlarında bulunabilen ağır metallerin beton içinde ne kadar süreyle tutulacağının değerlendirilmediği belirtildi. Araştırma ekibi, malzemenin saha koşullarındaki performansının belirlenmesi için donma-çözülme döngüleri, yüksek tuzluluk ve aşırı sıcaklıklar gibi etkenlere yönelik ek testlerin gerekliliğini vurguladı.
