Sürdürülebilir yapı malzemesi olarak farklı alternatifler mevcut... Bunlardan biri de miselyum tuğlası...
YAZARLAR: Mehmet Özmen, Barış Yiğit Canpolat, Hakan Karatay, Banu Yeşim Büyükakıncı (İSTANBUL AYDIN ÜNİVERSİTESİ)
1. GİRİŞ
Sanayileşmiş ülkelerde çıkarılan doğal kaynakların yaklaşık yüzde 40’ı kullanılarak inşa edilen binalar, çevre üzerinde büyük bir etkiye sahiptir. Ortaya çıkan atıkların yüzde 45 ila 65’i inşaatlar tarafından üretilmektedir. Buna ek olarak sera gazlarının yüzde 30’undan yapı malzemeleri sorumlu olup, zararlı emisyonların yüzde 18’inin, malzemelerin üretim aşamasında kullanılan enerji ve ulaşımdan kaynaklandığı tespit edilmiştir.
Binalar karbon emisyonlarının büyük bir kısmından sorumlu oldukları ve önemli miktarda kaynak kullandıkları için çevre üzerinde önemli ve sürekli bir etkiye sahiptir. Binalar dünyanın tatlı su kaynaklarının 1/6’sını, odun kullanımının ¼’ünü, malzeme ve enerji akışının 2/5’ini kullanmaktadır. İnşaat sektörü temel yapı malzemelerinin üretimi, nakliyesi ve montajından önemli miktarda enerji tüketmektedir. Düşük somutlaştırılmış enerji malzemeleri enerji tasarrufu sağlar ve sera gazları emisyonlarını sınırlandırarak çevre üzerindeki etkiyi de azaltmış olur.
Amaç; Varlıkların tükenmesi, erozyon, çevre kirliliği, dayanıklılık, yaşam beklentisi gibi yapı malzemeleriyle tanımlanan karmaşıklıklar belirlenerek yapılar daha ekonomik bir şekilde inşa edilmelidir. Böylece sadece geliştirme ve olumsuz yönleri azaltılmakla kalmayıp, bina ömrünü de uzatır. Benzer şekilde yeniden kullanım veya ham malzemenin geri kazanımı için de tasarlanmalıdır.
Bu olumsuzluklara tepki ve önlem olarak Türkiye’de ve dünyada sürdürülebilir yapılaşmaya yönelim başlamakta ve ilgi her sektörde olduğu gibi inşaat sektöründe de giderek artmakta, ivmelenmektedir. “Sürdürülebilir inşaat” 1993’te ilk defa uluslararası bina konseyi tarafından düzenlenen inşaat sektöründeki profesyonel ve araştırmacıların katılımıyla tanımlanmıştır. 1994’teki 1. Uluslararası Sürdürülebilir İnşaat Konferansı’nda ise inşaat sektörünün sürdürülebilirlik alanındaki sorumlulukları belirlenmiştir. Buna göre sürdürülebilir inşaat konusu “Çevreyi gözeten kurallar doğrultusunda kaynakları etkili kullanarak sağlıklı inşaat çevresi oluşturmak” diye ifade edilmiştir. Daha sonra sürdürülebilir inşaat kavramını “yeşil inşaat” almıştır. Bu yeni ifadeye göre tanımlamalar yapılmaya başlanmıştır. Yeşil inşaat, bir projenin çevre üzerindeki etkilerini en aza indirecek yönde yapım kurallarına uygun olarak planlanması, yönetilmesi ve geri dönüştürülebilir olması biçiminde tanımlanmıştır. Takip eden yıllarda da bu alanda çalışmalar artmış ve dünya çeyrek asrı aşan tecrübe, birikim elde etmiştir.
Enerji tasarrufu, emisyon kontrolü, malzemelerin üretimi ve uygulanması, yenilenebilir kaynakların kullanımı ve yapı malzemelerinin geri dönüştürülerek yeniden kullanılması ile ilgili acil değişiklikler gereklidir. Artan çevresel kaygılar nedeniyle yeni çevre dostu yapı malzemeleri ve uygulamalarının geliştirilmesi büyük önem taşımaktadır. Son yıllarda hava kirliliği, biyolojik çeşitliliğin ve doğal kaynakların tükenmesi, iklim değişikliği, atık oluşumu, su kaynaklarının kirlenmesi ve tükenmesi, kentsel çevrenin bozulması acil önlem alınması gereken küresel sorunlar haline gelmektedir. Karbondioksit ve diğer sera gazı emisyonlarından kaynaklanan iklim değişikliği ve küresel ısınma, insan refahı için büyük bir tehdit oluşturmaktadır. Bu tehdidi kontrol altına almak için dünyanın 2050 yılına kadar emisyonları mevcut seviyelerin yaklaşık yüzde 50 altına düşürmesi gerekiyor.
Kapsam: Yakın gelecekte yenilenemeyen kaynakların tükenmesi nedeniyle, inşaatta düşük yerleşik enerjili ve tercihen yerel olarak mevcut olan yapı malzemelerine doğru bir kayma olacaktır. Ortak yapı malzemeleri (beton, çelik, ahşap ve plastik) ile karşılaştırıldığında, bu malzemelerin düşük toksik, dayanıklılık, düşük sera gazı ve diğer kirletici emisyon seviyelerini düşürme, yüksek geri dönüşüm potansiyeli ve minimum işleme gereksinimleri gibi birçok faydalı özellikleri vardır. Birçoğu biyolojik olarak parçalanabilir ve tehlikeli yan ürünler üretmezler.
Günümüzde artık elde edilen birikimler sayesinde sürdürülebilir yapılaşma konusunda çok daha profesyonel adımlar atılmaktadır. Yeşil yapıları küresel ölçekte kabul gören kriterlere göre değerlendirerek puanlayan ve sertifikalandıran uluslararası kuruluşlar bulunmaktadır. Örneğin; BREEAM (İngiltere, 1990), CASBEE (Japonya, 2001), DGNB (Almanya, 2007), Green Globes (ABD, 2004), LBC (ABD, 2006), HQE (Fransa, 1995), Green Star (Avustralya, 2003) gibi gelişmiş ülkelerde ortaya çıkan ve sayıları artan girişimler, bu alana yoğunlaşan ilgiyi ve gerekliliği kanıtlamaktadır.
Sürdürülebilir inşaatlarda çevresel, sosyal ve ekonomik açıdan en iyi koşulları sağlayan, canlıların sağlığını tehdit etmeyen, tekrar kullanılabilen, doğaya kolayca dönebilen, üretimleri enerji etkin olarak gerçekleştirilebilen, ahşap, sıkıştırılmış toprak, saman esaslı bileşimler, demir-çelik sanayisi kaynaklı ferrock, bambu ve bu çalışmanın öznesi olan bitkisel (mantar) özlü Miselyum gibi çeşitli yenilikçi malzemeler kullanılmaktadır.
Yapı malzemeleri seçimindeki genel konular: kaynak bulma, performans, bakım ve maliyettir. Mantarlar, poliüretan ve polistiren gibi fosil bazlı ve sentetik malzemelerin yerini alma potansiyeline sahiptir. Bu malzemenin mimarlık ve inşaat alanında geliştirilmesi ve uygulanması şimdiye kadar pek araştırılmamış ve karakterize edilmemiştir.
Sürdürülebilir yapı malzemesi olarak farklı seçenekler de mevcuttur. Bunlardan bahsetmek gerekirse:
Ferrock: çoğunlukla geri dönüştürülmüş malzemelerden elde edilebilen demir açısından zengin bir malzemedir. Yapılan eğilme testleri ve çeşitli deneyler sonucunda Portland çimentosu ile üretilen betondan 5 kat daha dayanıklı olduğu gözlemlenmiştir. Ayrıca bunların yanında esneklik özelliği ile de öne çıkmaktadır. Yüksek düzeyde basınca ve harekete dayanabilir. Beton tamamen katı olmasından dolayı ufak hareketler betonu zayıflatan çatlaklara neden olabilir. Ferrock ise esneklik özelliği sayesinde hareketlere dayanabilir. Bu nedenle deprem gibi sismik aktivitelerin olduğu bölgelerde kullanmak güvenlik ve sürdürülebilirlik açısından daha uygundur.
Bambu: Dev otların bir üyesi olan bu malzeme, Latin Amerika, Asya ve Afrika'nın tropikal bölgelerinde bol miktarda bulunur. Mükemmel mekanik özellikleri, hafifliği, esnekliği, yüksek büyüme hızı ve nispeten düşük maliyeti sayesinde, sürdürülebilir yapı malzemesi olarak birçok fırsata sahiptir. Bambu kullanımı özellikle laminant parke, panel, sunta ve ateş tahtası üretiminde hızla artmaktadır.
Sıkıştırılmış toprak: İnsanlığın binlerce yıllık uzun ömürlü bir yapı malzemesidir. Sıkıştırılmış topraktan yapılan modern binalar, bambu veya inşaat demiri ile daha güvenli hale getirilebiliyor.
Ahşap: Kolay ulaşılabilir, tanınır, estetik ve mekanik özellikleri açısından üstün yeteneklere sahip olması bakımından en yaygın kullanılan sürdürülebilir alternatif malzemelerden biri olarak kabul ediliyor. Enerji tasarrufu sağlayarak düşük işlem gerektirir.
Miselyum: Polimer bileşimli, lifli, çoğunlukla yer altında bulunan, tamamen doğal olup mantarların bitkisel ve kök kısmından üretilen, geri dönüştürülmesi kolay, elverişli mekanik özelliklere sahip bir malzemedir. Geleneksel yapı malzemeleriyle rekabet edebilecek özellikleriyle dış cephe giydirme ve yer kaplama, tuğla, yalıtım malzemesi ve mobilya gibi alanlarda uygulanarak dünyada kendini kanıtlayan ve ticari pazarda yer bulabilen Miselyum,
Türkiye’de de tanınmakta olmasına rağmen henüz kendine alan bulamamış, örnek teşkil edebilecek çalışmalarda kullanılmamıştır.
Mantarlar hakkında temel bilgiler
Mantarlar alemi Basidiomycota filumunun üyelerinin yenilebilir veya zehirli mantarlardan insan ve bitki patojenlerine kadar bir dizi ekolojik strateji sergilediği çok çeşitli bir “krallık”tır. Geçmişte araştırma faaliyetlerinde bulunan araştırmacıların çoğu hem ekolojik bağlamda hem de örneğin ahşap binalarda bu tür mantarların zararlı etkilerini azaltmak için lignoselüloz bozunma mekanizmalarını aydınlatmaya odaklanmışlardır. Atık malzemelerini kolonize etmek için ahşap çürütme mantarlarının kullanımı sınırlı ilgi görmüştür.
Miselyum kompozitlerinin benzersiz olmalarının nedeni, çok özel koşullarda büyüyen canlı mantar kültürlerini gerektirmeleridir. Miselyumun gelişmek için bol miktarda besin kaynağına, havaya, karanlığa, sıcaklığa ve neme erişimi olan steril bir ortama ihtiyaçları vardır. Selülozik malzemelerle (gıda) birleştirildiğinde miselyumla stabilize edilmiş malzemeler kurutulduğunda poliüretan köpüğü andıran bir yoğunluğa ve dayanıklılığa sahip olan yoğun kompozit matrisleri oluşturma yeteneğine sahiptirler. Birkaç farklı lifli substrat (örneğin kenevir, mısır kabuğu veya ağaç talaşı) ve miselyum türü, değişen yapısal bütünlük, yoğunluk ve görsel kaliteye sahip miselyum biyo-kompozitlerini yapmak için birleştirilebilir.
Miselyum bazlı bileşimli (kompozit) malzemeler mekanik, hafiflik ve birçok çevre dostu özellikleri konusunda avantajlar gösterse de büyük ölçekli uygulamalar için bazı sınırlandırmaları ve zorlukları vardır. Yine de gelişen teknoloji ve artan ilgi neticesinde yeni çalışmalar ve farklı malzemelerle birlikte Miselyumdan elde edilen yapı malzemelerinin çeşitleneceği, mekanik özelliklerinin daha elverişli hale geleceği, ticari anlamda daha ekonomik olacağı, kaydedilen ilerlemelerle birlikte Türkiye’de de inşaat sektöründe öncü yapı malzemelerinden biri olacağı düşünülmektedir.
Mekanik açıdan yeterlilik gösterebilen, yapı sabit yüklerini azaltabilecek hafif yapılı, yüksek ısı ve ses yalıtımlı, zararlı organizmalara karşı korumaya sahip bu çevreci malzeme, Türkiye’de daha iyi tanınmalı, desteklenmeli ve çeşitli sektörlerde kullanılarak yaygınlaştırılmalıdır.
Bu çalışma sürdürülebilir yeşil yapılaşma eğilimine dikkatleri artırmaya katkıda bulunup, Türkiye’deki inşaat sektöründe faaliyet göstermekte olan firmalara, çalışanlara ve yöneticilere kaynak oluşturacaktır.
2. YAPI MALZEMESİ OLARAK MİSELYUM
Miselyumun Yapısı: Miselyum, mantarların bir hif kütlesinden oluşan vejetatif (bitkisel) kısmıdır. Hyphae, mantarlarda büyüme görevi yapan uzun dallanan filamentli yapıdır. Her hif büyüme sürecini bölünerek ilerleten ve ortalama çapı 4-6 mikrometre olan bir veya daha fazla hücreden oluşur. Miselyum, hiflerden salgılanan enzimlerle biyopolimerleri daha basit gövdelere ayırır ve daha sonra canlı organizmaların karbon bazlı besinleri sindirmek için hücresel ölçekte bir eylem olan aktif taşıma ile onları emer. Bu süreç hiflerin alt tabakadan havaya büyümesini sağlayarak “mantar derisi adı verilen alt tabakayı kaplayan kabarık veya kompakt bir tabaka” oluşturur. Bu nedenle Miselyumdan oluşan mantar kolonileri toprak, talaş, kâğıt ve diğer karbon bazlı maddeler gibi organik substratların (enzimlerin tepkimelerinde işlenen maddelerin) içinde veya yüzeyinde bulunabilir. Miselyumun doğada birincil kullanımları olarak organik maddede karbon bulunması nedeniyle organik atıkları ayrıştırma yeteneği ile ilgilidir.
Miselyumun Çeşitleri: Miselyum bazlı malzemelerin iki ana grubu vardır: Saf miselyum ve miselyum bazlı biyo-kompozitler. Saf miselyum substratın tamamen bozulmasının sonucudur. Ayrıca “mantar derisinin substrattan çıkarılması” ile de elde edilebilir. Miselyum bazlı biyokompozitler ise büyüme sürecinde miselyumun kış uykusuna yatması veya öldürülmesinin sonucudur. Substratın kolonizasyonu sırasında materyal kurutularak veya ısıtılarak mantar büyümesi durdurulabilir. Miselyumun kurutulması kış uykusuna neden olacağından bu da çevre koşulları izin verdiğinde mantarların büyümesini yeniden başlatmaya hazır olduğunu ve ısıtmanın mantar büyümesini kalıcı olarak durduracağı anlamına gelir. Bu işlemlerden herhangi birinin sonucu olarak miselyum bazlı bir biyo-kompozittir. Büyüme süreci sırasında kısmen mantarın biyokütlesi ile değiştirilen substratı çimentolamaktadır. Kompozitler yalıtım panelleri, ambalaj malzemeleri, tuğlalar veya yeni tasarım nesneleri üretmek için şekillendirilebilir. Hem saf hem de kompozit miselyumun özelliklerine mantar türlerine, substratlara, büyüme koşullarına, malzemenin işlenmesine ve katkı maddelerine bağlıdır.
Miselyumun Üretimi: Miselyum bazlı biyolojik yapılar üretmek için bir organik madde substratına ayrı bir mantar türü aşılanır. Bitkisel miselyum hiphalarını uçtan uzatmak ve yeni hifleri dallandırmak ve bol bir ağ oluşturup bunları birleştirmek için bozunma ürünlerini kullanarak organik substratı bozarak kolonize eder. Alt tabakanın içerisine giderek daha sıkı bir ağ olarak gelişen hiflere nüfuz eder. Zamanla substrat kısmen mantar biyokütlesi ile değiştirilir ve ortaya çıkan miselyum substratın kendisini güçlü bir şekilde çimentolayarak biyokompozit bir malzeme olarak sonuçlanır.
Büyüme Sürecinin İyileştirilmesi: Mantar türlerinin seçiminde samanın bozunma hızının da (ana biyokütle kalıntısı türü olarak) dikkate alınması gerekir. Saman veya diğer lignoselülozik substratın hızlı kolonizasyonuna sahip olmak istenir. Bununla birlikte substratın aşırı bozunması, saman bloğunun zayıflamasına neden olabilir. İzolatlar, agar ve ayrıca odun üzerinde büyüme hızları bakımından farklılık gösterir. Ancak bu büyüme hızları, kuru ağırlık kaybının kapsamı ile mutlaka ilişkili değildir. Bunun nedeni, bu mantarların kolonizasyon stratejilerinde farklılık göstermesidir.
Miselyumun Genel Kullanım Alanları: Miselyum bazlı kompozitler akustik, yalıtım, yanmaz ve mekanik uygulamalarda köpük, ahşap ve plastiğin yerini alabilen malzemelerdir. Düşük iletkenlik indeksi, yüksek ses emilimi ve alev geciktirici indeksi göz önüne alındığında inşaatta kullanılan geleneksel malzemelerin yerini alabileceği gibi sürdürülebilir özellikleri de göz önüne alındığında aynı zamanda sürdürülebilir inşaatın geleceğinde önemli bir rol oynayabilir.
Verimli yalıtım performansı, yangına dayanıklılık ve hava temizleme gibi özelliklerle ilgili olarak binalarda yalıtım için kullanılan kimyasal petrol bazlı malzemelerin yerine miselyum bazlı malzemelerin kullanılması önerilmektedir.
2.1. Miselyumun Yapısal, Morfolojik ve Mekanik Özellikleri
Miselyum, daha çok yer altında bulunan ve çok sayıda uzantılara sahip bir ağ sistemine benzemektedir. Polimerik ve hızlı büyüyen gittikçe daha da dallanan bitkisel liflerden oluşması en belirleyici özelliklerindendir...
Bu makale, İnşaat Mühendisleri Odası tarafından 7-8-9 Kasım 2022 tarihlerinde düzenlenen Türkiye İnşaat Mühendisliği 18. Teknik Kongresi kapsamında sunulan aynı başlıklı makaleden derlenmiştir.
2 Ağustos 2023
Türkiye'nin en ESKİ ve en çok ZİYARET EDİLEN şantiyesi: ŞANTİYE®...
İnşaata dair "KAYDADEĞER" ne varsa... 1988'den bu yana...
Şantiye®nin ürettiği, derlediği ve yayınladığı içeriklerde öncelik “KAMUSAL YARAR”dır...
Ve yayınlanan içeriğin “ÖZEL” olmasına özen gösterilir...
BASILI DERGİ + E-DERGİ + SANTİYE.COM.TR + SOSYAL MEDYA + DİJİTAL PLATFORMLAR...
İnşaat sektörünün buluşma noktası Şantiye®, “Güven”i temsil eden “Basılı bir Yayın” olma özelliğinin yanı sıra yenilenen web sitesi, Turkcell Dergilik ve Türk Telekom E-Dergi gibi mobil uygulamalardaki varlığı, 42 bin E-Bülten abonesi ve 85 bin sosyal medya takipçisi-bağlantısıyla inşaat sektörünün en önemli iletişim platformlarından biri olmaya her ortamda devam ediyor... 1988'den bu yana...
Şantiye® ayrıca yapı sektörüne "Şantiye'nin Yıldızı Ödülü", "Yılın Yeşil Yapı Malzemesi / Teknolojisi Ödülü" ve "Şantiyeden Kareler Fotoğraf Yarışması" gibi farklı organizasyonlarla da katkı sunuyor.
Şantiye®nin son sayısı da dahil 1988 yılından bugüne kadar yayınlanan TÜM SAYILARINA E-Dergi olarak göz atmak için lütfen tıklayın...
Şantiye®, başta ABONELERİ olmak üzere 2020-2024 yıllarında ilan veren firmalar ABS Yapı, Akyapı, Alumil, Anadolu Motor (Honda), Alkur, Ak-İzo, Altensis, Arbiogaz, Aremas, Arfen, Assan Panel, Asteknik, Atos, Batıçim, Baumit, Betek, Betonblock, Borusan CAT, Bosch Termoteknik, Bostik, BTM, Buderus, Bureau Veritas, Çimsa, Çuhadaroğlu, Çukurova Isı, Duyar Vana, DYO, Efectis ERA, Ekomaxi, Elkon, Emülzer, Eryap, Filli Boya, Fixa, Fullboard, Form Endüstri Ürünleri, Form Endüstri Tesisleri, Form MHI (Mitsubishi Heavy Industries) Klima, Garanti Leasing, GF Hakan Plastik, Gökçe Brülör, Grundfos, Hilti, IQ Alüminyum (by Deceuninck), İNKA, İntek, İpragaz, İstanbul Teknik, İzocam, İzoser, Kalekim, Knauf, Knauf Insulation, Komatsu, Köster, Kuzu Grup, LG, Marubeni, Masdaf, Master Builders Solutions, MBI Braas, Meiller Kipper (Doğuş Otomotiv), Messe Frankfurt, Messe München/Agora Tur., Mekon, Mitsubishi Chemical, Nalburdayim.com, NETCAD, ODE, Ökotek, Özler Kalıp, Özpor, Panasonic, PERI, Pimakina, Polyfibers, Polyfin, Prometeon, Ravago, Rehau, Saint Gobain Türkiye, Saray Alüminyum, Schüco, Selena (Tytan), Sentez Mekanik, Serge Ferrari, Shell, Siemens, Sistem İnşaat, Soudal, Sika, Şişecam, Temsa, TMS, Tekno Yapı, Türk Ytong, Tremco illbruck, Vaillant, Vekon, Wermut, Wilo ve Xylem’in değerli katkılarıyla hazırlanmaktadır.
ABONE OLMAK İÇİN
Bir yıllık abonelik bedelimiz olan 1200 TL (6 Sayı, KDV Dahil)'yi TR70 0001 0008 5291 9602 1550 01 IBAN no’lu hesabımıza (Ekosistem Medya) yatırıp; ardından dekontu, açık adresinizi ve fatura bilgilerinizi (şahıs ise TC kimlik no; firma ise vergi dairesi-numarası) santiye@santiye.com.tr adresine e-posta veya 0532 516 03 29 no’lu telefona WhatsApp / SMS aracılığıyla ulaştırabilirsiniz.