Atlanta’nın doğusundan yukarı çıkan dev bir veri merkezi olan ATL4’e giden kırsal yol boyunca , düzinelerce park edilmiş araba ve kamyonet dar toprak yol kenarlarına hafifçe yaslanmış. Eyalet dışından gelen birçok plaka, bu devasa inşaat işleri için bir araya gelen esnaf falanksının tipik bir örneği. Teknoloji devleri, kamu hizmetleri ve hükümetler, yapay zeka hakimiyeti için küresel savaşa katılmak üzere sermaye genişlemesi için 1 trilyon ABD dolarından fazla bütçe ayırırken, veri merkezleri sığınaklar, fabrikalar ve skunkwork’lerdir; beton ve elektrik ise yakıt ve mühimmattır.
Sıradan bir gözlemci için veri endüstrisi, ürünleri ağırlıksız parçalardan yaratılmış, maddi olmayan görünebilir. Ancak DataBank’ın ATL4’ü için yoğun inşaat alanının yanında durduğumda beni en çok etkileyen şey, yapay zekanın donanımını barındıracak, güvence altına alacak, çalıştıracak ve soğutacak olan devasa miktardaki malzemedir (çoğunlukla beton). Büyük veri, büyük betondur. Ve bu büyük bir sorun teşkil eder.
Bu makale , “ İcadı Yeniden İcat Etmek: Yeniliğin Sınırlarından Hikayeler ” adlı özel raporumuzun bir parçasıdır .
Beton, yalnızca veri merkezlerinin ve bunlara enerji sağlamak için inşa edilen enerji santrallerinin önemli bir bileşeni değildir . Dünyanın en yaygın üretilen malzemesi olan beton ve özellikle içindeki çimento , aynı zamanda iklim değişikliğine önemli bir katkıda bulunarak küresel sera gazı emisyonlarının yaklaşık %6’sını oluşturmaktadır . Veri merkezleri o kadar çok beton kullanmaktadır ki inşaat patlaması teknoloji devlerinin karbon emisyonlarını ortadan kaldırma taahhütlerini altüst etmektedir. Google , Meta ve Microsoft 2030 yılına kadar karbon nötr veya negatif, Amazon ise 2040 yılına kadar karbon nötr olma hedeflerini duyurmuş olsalar da sektör artık yanlış yönde ilerlemektedir.
Geçtiğimiz yıl Microsoft’un karbon emisyonları , esas olarak yeni veri merkezlerindeki malzemeler nedeniyle %30’un üzerinde arttı. Google’ın sera gazı emisyonları son beş yılda neredeyse %50 arttı . Veri merkezleri dünya çapında çoğaldıkça, Morgan Stanley veri merkezlerinin 2030 yılına kadar her yıl yaklaşık 2,5 milyar ton CO2 salacağını tahmin ediyor; bu da ABD’nin şu anda tüm kaynaklardan yaydığı miktarın yaklaşık %40’ı .
Ancak yapay zekadaki yenilikler ve büyük veri inşaat patlaması teknoloji sektörünün hiper ölçekleyicileri için emisyonları artırırken, betonun yeniden icat edilmesi de sorunu çözmede büyük bir rol oynayabilir. Son on yılda, bir kısmı kar odaklı, bir kısmı akademik laboratuvarlardan gelen, betonun karbon sorununu çözmeyi amaçlayan bir yenilik dalgası yaşandı. Çimento fabrikalarından CO2’yi yakalamak ve güvenli bir şekilde saklamak için pilot tesisler kuruluyor. Diğer projeler çimentolar için iklim dostu tarifler hazırlıyor . Ve yapay zeka ve diğer hesaplama araçları, betonda daha az çimento ve veri merkezlerinde, enerji santrallerinde ve diğer yapılarda daha az beton kullanarak karbonu önemli ölçüde azaltmanın yollarını aydınlatıyor.
Yeşil betona olan talep açıkça artıyor. Amazon , Google , Meta ve Microsoft yakın zamanda örneğin veri merkezlerinde düşük karbonlu betonun test edilmesini ve dağıtımını hızlandırmak için Open Compute Project Foundation liderliğindeki bir girişime katıldı . Arz da artıyor; ancak insanlığın kalıplanabilir kayaya olan muazzam iştahıyla karşılaştırıldığında hala çok küçük. Ancak büyük teknoloji şirketlerinin yeşil hedefleri düşük karbonlu betonda inovasyonu başlatabilir ve bunun için sağlam bir pazar yaratabilirse, büyük verideki patlama sonunda gezegen için bir nimet haline gelebilir.
Hiper Ölçekli Veri Merkezleri: Çok Fazla Beton
ATL4’ün inşaat sahasında, şirketin büyük, cana yakın, açık sözlü inşaat şefi Tony Qorri ile tanışıyorum . Bu dev binanın ve DataBank’ın yakın zamanda Atlanta bölgesinde inşa ettiği veya inşa etmeyi planladığı diğer dört binanın birlikte 133.000 metrekare (1,44 milyon fit kare) taban alanı ekleyeceğini söylüyor.
Hepsi Qorri’nin şirketin giderek büyüyen merkezlerinin inşasını optimize etmek için geliştirdiği evrensel bir şablonu takip ediyor. Her sahada, kamyonlar binin üzerinde önceden üretilmiş beton parçası taşıyor: duvar panelleri, sütunlar ve diğer yapısal elemanlar. İşçiler hassas bir şekilde ölçülmüş parçaları hızla birleştiriyor. Yüzlerce elektrikçi binayı sadece birkaç gün içinde kablolamak için akın ediyor. İnşaat gecikmelerinin yapay zeka savaşında zemin kaybetmek anlamına gelebileceği durumlarda hız çok önemlidir.
Bu mücadele yeni veri merkezleri ve taban alanıyla ölçülebilir. Amerika Birleşik Devletleri bugün 5.000’den fazla veri merkezine ev sahipliği yapıyor ve Ticaret Bakanlığı bu sayının 2030 yılına kadar yılda yaklaşık 450 artacağını öngörüyor. Dünya çapında veri merkezi sayısı artık 10.000’i aştı ve analistler önümüzdeki beş yıl içinde 26,5 milyon m 2 daha taban alanı öngörüyor. Burada, Atlanta metrosunda, geliştiriciler geçen yıl bölgenin veri merkezi kapasitesini üç katına çıkaracak projeler için temel attılar. Örneğin Microsoft, yaklaşık 100.000 raf tipi sunucuyu barındıracak kadar büyük olan 186.000 m 2’lik bir kompleks planlıyor ve 324 megavat elektrik tüketecek.
Veri merkezi patlamasının hızı, kimsenin daha yeşil çimentoyu beklemek için durmadığı anlamına geliyor. Şimdilik, sektörün mantrası “İnşa et, bebeğim, inşa et.”
ATL4’te yapısal mühendis olan Aaron Grubbs, “Bu projelerde betona iyi bir alternatif yok” diyor. Raflara yerleştirilen en son işlemciler önceki nesillere göre daha büyük, daha ağır, daha sıcak ve çok daha fazla güç tüketiyor. Sonuç olarak, “çok sayıda sütun ekliyorsunuz” diyor Grubbs.
Yeşil Beton Üzerinde Çalışan 1.000 Şirket
Beton, elektrik ve elektroniğin modern hayata nasıl nüfuz ettiğine dair hikayede bariz bir yıldız gibi görünmeyebilir. Diğer malzemeler -bakır ve silikon, alüminyum ve lityum- daha yüksek faturalandırılır. Ancak beton, dünyanın elektrik işleyişi için gerçek, vazgeçilmez bir temel sağlar. Güç üretimi ve dağıtımını mümkün kılan sağlam, kararlı, dayanıklı, yangına dayanıklı bir maddedir. Neredeyse tüm gelişmiş üretim ve telekomünikasyonların temelini oluşturur. Bir asır önce enerji sektörünün hızla gelişmesinde doğru olan şey, bugün veri sektörü için de doğru olmaya devam ediyor: Teknolojik ilerleme daha fazla büyümeyi ve daha fazla betonu doğurur. Her nesil işlemci ve bellek, her çipe daha fazla işlem gücü sıkıştırsa ve süperiletken mikro devrelerdeki ilerlemeler , veri merkezinin ayak izini azaltma konusunda cezbedici bir olasılık ortaya koysa da, Qorri binalarının yakın gelecekte bir ayakkabı kutusu boyutuna küçüleceğini düşünmüyor. “Daha önce de böyle bir değişim yaşadım ve alan ihtiyacının da bununla birlikte arttığı anlaşılıyor,” diyor.
Ancak değişim devam ediyor. Fransa’nın Lyon kentindeki İsviçreli malzeme devi Holcim tarafından işletilen inovasyon merkezini ziyaret ettiğimde , araştırma yöneticileri bana çimento ve betonu karbondan arındırmak için çalışan yaklaşık 1.000 şirketin bir araya getirdikleri veritabanından bahsettiler. Hiçbiri henüz küresel beton emisyonlarını ölçülebilir şekilde azaltmak için yeterli çekiş gücüne sahip değil. Ancak yenilikçiler, veri merkezlerindeki ve her türbin temelinin 7.500 metreküpe kadar beton kullanabildiği yeni nükleer reaktörler ve açık deniz rüzgar çiftlikleri gibi ilişkili altyapılardaki patlamanın sonunda yeşil çimento ve betonu laboratuvarların, yeni kurulan şirketlerin ve pilot tesislerin ötesine taşıyabileceğini umuyor .
Çimento üretimi neden bu kadar çok karbon salımına neden oluyor?
“Çimento” ve “beton” terimleri sıklıkla karıştırılsa da, aynı şey değildir. Sektörde popüler bir benzetme, çimentonun beton pastasındaki yumurta olduğudur. İşte temel tarif: Çimentoyu daha fazla miktarda kum ve diğer agregalarla karıştırın. Daha sonra çimentoyla kimyasal bir reaksiyon başlatmak için su ekleyin. Çimentonun tüm bileşenleri bir araya getiren bir matris oluşturması için bir süre bekleyin. Kaya gibi sert bir kütleye dönüşene kadar bekleyin.
Dünyadaki betonun çoğunun temel bağlayıcısı olan Portland çimentosu , William Aspdin’in, babası Joseph’in 1824’te patentini aldığı eski harçlarla uğraşırken İngiltere’de tesadüfen icat edilmiştir. Bir asırdan fazla süren bilim, çimentonun betonda nasıl çalıştığına dair temel kimyayı ortaya koymuştur; ancak yeni bulgular hâlâ önemli yeniliklere ve betonun yaşlandıkça atmosferdeki karbonu nasıl emdiğine dair içgörülere yol açmaktadır.
Aspdinler zamanında olduğu gibi, Portland çimentosu yapma süreci hala kireç taşıyla başlar, bu kireç taşı, kristal kalsiyum karbonat formlarından oluşan tortul bir mineraldir. Çimento için çıkarılan kireç taşının çoğu, okyanus canlılarının deniz suyunda kalsiyum ve karbonatı mineralize ederek kabuklar, kemikler, mercanlar ve diğer sert parçaları yaptığı yüz milyonlarca yıl önce ortaya çıkmıştır.
Çimento üreticileri genellikle onlarca yıl yetecek kadar taş sağlayabilen kireçtaşı ocaklarının yanına büyük tesislerini kurarlar. Taş ezilir ve daha sonra genellikle kalsiyum, silisyum, alüminyum ve demir içeren daha az miktarda diğer minerallerle birleştirilirken aşamalar halinde ısıtılır . Karıştırma ve pişirmeden ortaya çıkan şey klinker adı verilen küçük, sert nodüllerdir. Biraz daha fazla işleme, öğütme ve karıştırma, bu peletleri geleneksel beton üretiminin yaydığı CO2’nin yaklaşık %90’ını oluşturan toz Portland çimentosuna dönüştürür [infografik, “Daha Temiz Betona Giden Yollar”a bakın ] .
Portland çimentosunun karbondan arındırılması, üretiminde temel olan iki işlem nedeniyle genellikle ağır sanayinin “zor problemi” olarak adlandırılır. İlk işlem yanmadır: Kireç taşının klinkere kimyasal dönüşümünü sağlamak için, büyük ısıtıcılar ve fırınlar yaklaşık 1.500 °C’lik sıcaklıkları korumalıdır. Şu anda bu, genellikle atık plastikler ve lastiklerle birlikte kömür, kok, yakıt yağı veya doğal gaz yakmak anlamına geliyor . Bu yangınlardan çıkan egzoz, çimento endüstrisinin emisyonlarının yüzde 35 ila 50’sini oluşturuyor. Geriye kalan emisyonların çoğu, kalsiyum karbonatın (CaCO3) kalsiyum okside (CaO) kimyasal dönüşümüyle açığa çıkan gaz halindeki CO2’den kaynaklanıyor , bu işlem kalsinasyon olarak adlandırılır. Bu gaz da genellikle doğrudan atmosfere gider.
Beton üretimi ise, esas olarak çimento tozunu diğer bileşenlerle karıştırma ve daha sonra bulamacı sertleşmeden önce hızla hedefine ulaştırma işidir. Amerika Birleşik Devletleri’ndeki betonun çoğu, parti tesislerinde siparişe göre hazırlanır; bileşenlerin birleştirildiği, haznelerden özel mikser kamyonlarına dozlandığı ve daha sonra şantiyelere götürüldüğü gelişmiş malzeme depoları. Beton yaklaşık 90 dakika sonra işlenemeyecek kadar sertleştiği için, beton üretimi oldukça yereldir. Amerika Birleşik Devletleri’nde Burger King restoranlarından daha fazla hazır beton parti tesisi vardır.
Toplu tesisler, farklı işlerin taleplerine uyacak şekilde özelleştirilmiş binlerce potansiyel karışım sunabilir. Yüz katlı bir binadaki beton, bir yüzme havuzundakinden farklıdır. Kumun kalitesini ve taşın boyutunu değiştirme esnekliğiyle ve çok çeşitli kimyasallar ekleme olanağıyla, toplu tesisler, herhangi bir çimento tesisinin sahip olduğundan daha fazla karbon emisyonunu düşürme numarasına sahiptir.
Karbonu yakalayan çimento tesisleri
Çin dünyada üretilen ve kullanılan betonun yarısından fazlasını oluşturuyor, ancak oradaki şirketlerin takibi zor. Çin dışında , en büyük üç çokuluslu çimento üreticisi – Holcim , Almanya’daki Heidelberg Materials ve Meksika’dakiCemex – CO2emisyonlarını kaçmadan önce yakalamak ve atıkları derin yer altına gömmek için pilot programlar başlattı . Bunu yapmak için, petrol ve gaz endüstrisinde halihazırda kullanılan karbon yakalama ve depolama (CCS) teknolojisiniçimento tesislerine entegre ediyorlar.
Bu pilot programların kârları tüketmeden ölçeklenmesi gerekecek; bu, kömür endüstrisinin onlarca yıl önce CCS’yi denediğinde başaramadığı bir şey. Ayrıca, milyarlarca ton CO2’nin yıl be yıl güvenli bir şekilde tam olarak nerede depolanacağı konusunda da zor sorular var .
CCS’nin çimento üreticileri için çekici yanı, ticaret birliklerinin 2050’ye kadar ulaşmayı taahhüt ettiği karbon nötrlüğüne doğru ilerleme kaydederken mevcut tesisleri kullanmaya devam edebilmeleridir. Ancak dünya çapında 3.000’den fazla tesisle, hepsine CCS eklemek muazzam bir yatırım gerektirir. Şu anda küresel arzın yüzde 1’inden azı düşük emisyonlu çimentodur. Danışmanlık şirketi Accenture, tüm endüstriyi karbon yakalama için donatmanın 900 milyar dolara kadar mal olabileceğini tahmin ediyor.
Kanada’nın Edmonton kentindeki Alberta Üniversitesi’nde jeoteknik mühendisliği profesörü olan ve petrol ve enerji endüstrilerinde karbon yakalamayı inceleyen Rick Chalaturnyk , “Karbon yakalama ekonomisi bir canavardır” diyor . Ancak CCS’de erken hareket edenler için teşvikler görüyor. “Örneğin Heidelberg en düşük karbona ulaşma yarışını kazanırsa, düşük karbonlu ürünler talep eden müşterilere tedarik sağlayabilen ilk [çimento] şirketi olacak” – hiper ölçekleyiciler gibi müşteriler.
Çimento şirketlerinin kendi milyarlarını CCS’ye yatırmaları pek olası görünmese de, cömert hükümet sübvansiyonları birçoğunu pilot projelere başlamaya teşvik etti . Heidelberg, 2026’nın sonlarında Edmonton operasyonlarından CO2 yakalamaya başlamayı planladığını duyurdu ve bunu şirketin iddiasına göre “dünyanın ilk tam ölçekli net sıfır çimento tesisi”ne dönüştürecek. Egzoz gazı, CO2’yi arıtan ve onu sıvıya sıkıştıran istasyonlardan geçecek ve daha sonra kimyasal tesislere taşınarak ürünlere dönüştürülecek veya yeraltına enjekte edilmek üzere tükenmiş petrol ve gaz rezervuarlarına gönderilecek ve umarız burada bir veya iki dönem boyunca olduğu yerde kalacaktır.
Chalaturnyk , yılda bir milyon ton CO2 yakalamayı hedefleyen Edmonton tesisinin ölçeğinin CCS teknolojisine makul bir test vermek için yeterince büyük olduğunu söylüyor . Ekonomik olduğunu kanıtlamak başka bir konu. Edmonton projesinin 1 milyar dolarlık maliyetinin yarısı Kanada ve Alberta hükümetleri tarafından ödeniyor.
DAHA TEMİZ BETONA GİDEN YOLLAR
Büyük veri inşaat patlaması teknoloji sektörünün emisyonlarını artırdığı için, betonun yeniden icat edilmesi sorunun çözümünde önemli bir rol oynayabilir.
- BUGÜN BETON:Betondan kaynaklanan sera gazı emisyonlarının çoğu, yüksek ısı gerektiren ve doğrudan havaya karbondioksit (CO2) salanPortland çimentosunun üretiminden kaynaklanmaktadır
- YARIN BETON: Çimento ve beton üretiminin her aşamasında, betonun bileşenleri, enerji kaynakları ve kullanım alanlarındaki gelişmeler atık vekirliliği azaltmayı vaat ediyor.
ABD Enerji Bakanlığı da benzer şekilde Heidelberg’e Mitchell, Ind. tesisine CCS takmanın ve yılda 2 milyon tona kadar CO2’yi tesisin altına gömmenin maliyetini karşılamak için 500 milyon dolara kadar teklifte bulundu. Ve Avrupa Birliği daha da büyük bir adım atarak, üye ülkelerinin yedisindeki çimento fabrikalarında karbon yakalamayı desteklemek için İnovasyon Fonu’ndan yaklaşık 1,5 milyar avro (1,6 milyar dolar) ayırdı .
Bu testler cesaret verici, ancak hepsi beton talebinin onlarca yıl önce zirve yaptığı zengin ülkelerde gerçekleşiyor. Çin’de bile beton üretimi düzleşmeye başladı. 2040’a kadar küresel talepteki tüm büyümenin, nüfuslarının hala arttığı ve hızla kentleştiği daha az zengin ülkelerden gelmesi bekleniyor. Rhodium Group’un projeksiyonlarına göre , bu bölgelerdeki çimento üretiminin bugün dünya arzının yaklaşık %30’undan 2050’ye kadar %50’ye ve yüzyılın sonundan önce %80’e çıkması muhtemel.
Peki zengin dünya CCS teknolojisi dünyanın geri kalanına da yansıyacak mı? Kolombiya’nın önde gelen çimento üreticisi Cementos Argos’un CEO’su Juan Esteban Calle Restrepo’ya yakın zamanda Medellín’deki ofisinde oturduğumda bunu sordum. Açık sözlüydü. “Karbon yakalama ABD veya Avrupa için işe yarayabilir, ancak bizimki gibi ülkeler bunu karşılayamaz” dedi.
Kimya ile daha iyi çimento
Çimento fabrikaları kireçtaşını fosil yakıtlı fırınlardan geçirdiği sürece aşırı miktarda karbondioksit üreteceklerdir. Ancak kireçtaşını ve fırınları terk etmenin yolları olabilir. Laboratuvarlar ve yeni kurulan şirketler, ısıtıldığında CO2 salmayan kalsine kaolin kili ve uçucu kül gibi kireçtaşının yerini alacak şeyler buluyor. Kaolin kili dünya çapında bol miktarda bulunur ve yüzyıllardır Çin porselenlerinde ve daha yakın zamanda kozmetik ve kağıtta kullanılmıştır. Uçucu kül – kömürle çalışan elektrik santrallerinin pis ve toksik bir yan ürünü – ucuzdur ve birçok bölgede kömür enerjisi azalırken bile hala yaygın olarak bulunur.
İsviçre Federal Teknoloji Enstitüsü Lozan’da (EPFL), Karen Scrivener ve meslektaşları kalsine edilmiş kaolin kili ve öğütülmüş kireç taşını az miktarda klinkerle karıştıran çimentolar geliştirdiler. Kil kalsine etme, yenilenebilir kaynaklardan gelen elektriğin işi yapabileceği kadar düşük sıcaklıklarda yapılabilir. Çeşitli çalışmalar, LC3 olarak bilinen karışımın, Portland çimentosuna kıyasla genel emisyonları %30 ila %40 oranında azaltabileceğini buldu .
LC3 ayrıca Portland çimentosundan daha ucuza üretilir ve neredeyse tüm yaygın kullanımlar için aynı performansı gösterir. Sonuç olarak, Afrika , Avrupa ve Latin Amerika’da kalsine kil tesisleri ortaya çıkmıştır. Kolombiya’da, Cementos Argos halihazırda yılda 2 milyon tondan fazla bu maddeyi üretmektedir. Dünya Ekonomik Forumu’nun Enerji ve Malzeme Merkezi, LC3’ü betonun karbonsuzlaştırılması için en iyi umutlar arasında saymaktadır . Merkez , çimento endüstrisi tarafından yaygın olarak benimsenmesinin “2030 yılına kadar 500 milyon tona kadar CO2 emisyonunun önlenmesine yardımcı olabileceğini “ tahmin etmektedir.
Çevre için kazan-kazan durumu olarak, uçucu kül düşük ve hatta sıfır emisyonlu beton için bir yapı taşı olarak da kullanılabilir ve işlemenin yüksek ısısı içerdiği toksinlerin çoğunu nötralize eder. Antik Romalılar yavaş sertleşen ancak dayanıklı beton yapmak için volkanik kül kullandılar: Yaklaşık iki bin yıl önce kül bazlı çimento ile inşa edilen Pantheon hala harika durumda.
Kömür uçucu külü, Roma çimentosu ve Portland çimentosuna benzer reaktif özelliklere sahip, uygun maliyetli bir bileşendir. Birçok beton tesisi, çimentonun %15 ila %35’ini değiştirerek beton karışımlarına taze uçucu kül ekler . Kül, betonun işlenebilirliğini artırır ve ortaya çıkan beton ilk birkaç ay boyunca o kadar güçlü olmasa da, Pantheon gibi yaşlandıkça normal betondan daha güçlü hale gelir.
Üniversite laboratuvarları tamamen uçucu külle yapılmış betonları test etti ve bazılarının standart çeşitlerden daha iyi performans gösterdiğini buldu. 15 yıldan fazla bir süre önce, Montana Eyalet Üniversitesi’ndeki araştırmacılar bir kredi birliğinin ve bir ulaştırma araştırma merkezinin zeminlerinde ve duvarlarında %100 uçucu külle yapılmış beton kullandılar. Ancak performans büyük ölçüde külün kimyasal yapısına bağlıdır, bu da bir kömür santralinden diğerine değişir ve zorlu bir tarifi takip etmeye bağlıdır. Kömürle çalışan santrallerin devre dışı bırakılması da taze uçucu külün daha az bulunmasına ve daha pahalı hale gelmesine neden oldu.
Bu, çöplüklere gömülen veya göletlere dökülen uçucu külü işlemek ve kullanmak için yeni yöntemlere yol açtı. Bu tür endüstriyel mezarlıklar, her kömür santrali kapatıldıktan sonra bile onlarca yıl boyunca beton yapmak için yeterli uçucu kül tutar. Utah merkezli Eco Material Technologies artık hem taze hem de geri kazanılmış uçucu külü içerik olarak içeren çimentolar üretiyor. Şirket, betondaki Portland çimentosunun yüzde 60’ına kadarını değiştirebileceğini ve 3D baskıya uygun yeni bir çeşidin Portland çimentosunun tamamen yerini alabileceğini iddia ediyor.
Houston merkezli bir girişim olan Hive 3D Builders , düşük emisyonlu betonu Teksas’taki çeşitli yerleşimlerde evler basan robotlara besliyorHive 3D’nin CEO’su Timothy Lankau , “Yüzde 100 Portland çimentosu kullanmıyoruz” diyor
MIT’den pil bilimcileri tarafından kurulan bir girişim olan Sublime Systems , karbon içermeyen kayalardan düşük karbonlu çimento yapmak için ısı yerine elektrokimyayı kullanır. Bir pile benzer şekilde, Sublime’ın işlemi , silikatları ve kireç (CaO) formunda reaktif kalsiyumu izole eden bir pH gradyanı oluşturmak için bir elektrot ve bir katot arasında voltaj kullanır. Şirket, kaçak karbon, fırın veya ocak içermeyen ve Portland çimentosuyla karşılaştırılabilir bir bağlama gücüne sahip bir çimento yapmak için bu bileşenleri bir araya getirir. Sublime, ABD Enerji Bakanlığı’ndan aldığı 87 milyon dolarlık yardımla, neredeyse tamamen hidroelektrikle çalışacak olan Holyoke, Mass.’te bir tesis inşa ediyor.Martha’s Vineyard kıyılarında planlanan büyük bir açık deniz rüzgar çiftliği için beton sağlamak üzere görevlendirildi
Yazılım, betonun zor sorununu ele alıyor
Herhangi bir yeniliğin çimento endüstrisinin 2050’den önce karbon nötrlüğü hedefine ulaşmasını sağlaması pek olası değil. Yeni teknolojilerin olgunlaşması, ölçeklenmesi ve maliyet açısından rekabetçi hale gelmesi zaman alır. Bu arada, ETH Zürih’te yapısal mühendis olan Philippe Block , akıllı mühendisliğin malzemelerin daha yalın kullanımıyla karbon emisyonlarını azaltabileceğini söylüyor.
Araştırma grubu, beton yapıların dayanıklılığını en üst düzeye çıkarırken kütlelerini en aza indirmek için geometriyi akıllıca kullanan dijital tasarım araçları geliştirdi. Ekibin tasarımları, antik tapınakların, katedrallerin ve camilerin yükselen mimari elemanlarıyla başlıyor; özellikle tonozlar ve kemerler. Bunları minyatürleştiriyorlar ve düzleştiriyorlar ve ardından beton zeminlerin ve tavanların içine 3D baskı veya kalıp yapıyorlar. Apartman ve ofis binalarının üst katları için uygun olan hafif levhalar, çok daha az beton ve çelik takviye kullanıyor ve %80 oranında azaltılmış bir CO2 ayak izine sahip .
Böyle yalın bir tasarımda gizli bir sihir vardır. Çok katlı binalarda, beton kütlesinin çoğuna sadece üstündeki malzemenin ağırlığını tutmak için ihtiyaç duyulur. Block’un daha hafif levhalarının karbon tasarrufu böylece bileşik hale gelir, çünkü bir binanın geleneksel beton elemanlarının boyutu, maliyeti ve emisyonları azalır.
İsviçre’nin Dübendorf kentinde , Block’un yapısal sistemi tarafından oluşturulan zeminler, çatılar ve tavanlara sahip vahşi bir şekilde şekillendirilmiş deneysel bir bina . ETH’den türeyen bir girişim olan Vaulted , İsviçre’nin Zug kentinde inşa halindeki 10 katlı bir ofis binasının daha hafif zeminlerini tasarlıyor ve üretiyor.
Bu ülke ayrıca, yıkım molozlarını basitçe çöpe atmaktan ziyade, betonu geri dönüştürmenin ve yeniden kullanmanın akıllı yollarında da lider olmuştur. Bunu söylemek yapmaktan daha kolaydır; beton, nervürlü demirlerle dolu, sert bir malzemedir. Ancak ekonomik bir teşvik de var: Kum ve kireç taşı gibi hammaddeler giderek daha nadir ve daha pahalı hale geliyor. Avrupa’daki bazı yargı bölgeleri artık yeni binaların geri dönüştürülmüş ve yeniden kullanılmış malzemelerden yapılmasını zorunlu kılıyor. Zarif Modernist mimarinin sergilendiği Kunsthaus Zürich müzesinin yeni eklentisi , betonunun yüzde 2’si dışında tamamında geri dönüştürülmüş malzeme kullanıyor.
Yeni politikalar geri dönüştürülmüş malzemelere olan talebi artırırken ve Avrupa genelinde Portland çimentosunun gelecekteki kullanımını kısıtlamakla tehdit ederken, Holcim eski betondan çimento klinkeri geri kazanabilen geri dönüşüm tesisleri inşa etmeye başladı. Yakın zamanda Paris dışındaki 1960’lardan kalma bazı apartman binalarının yıkım molozlarını , %100 geri dönüştürülmüş betondan yapılmış ilk bina olarak lanse edilen 220 ünitelik bir konut kompleksinin parçası haline getirdi . Şirket, Avrupa’daki her büyük metropol alanında beton geri dönüşüm merkezleri inşa etmeyi ve 2030 yılına kadar tüm çimentosunda %30 geri dönüştürülmüş malzeme kullanmayı planladığını söylüyor.
Düşük karbonlu betonda daha fazla inovasyonun geleceği kesindir, özellikle de makine öğreniminin güçleri soruna uygulandığında. Son on yılda, olası beton karışımlarının geniş alanını keşfetmek için hesaplamalı araçlar hakkında rapor veren araştırma makalelerinin sayısı katlanarak arttı . Yapay zekanın ilaç keşfini hızlandırmak için kullanılması gibi , araçlar da kanıtlanmış çimento karışımlarının devasa veri tabanlarından öğrenir ve ardından çıkarımlarını test edilmemiş karışımları değerlendirmek için uygular.
Illinois Üniversitesi ve ABD’deki en büyük özel beton üreticilerinden biri olan Chicago merkezli Ozinga’dan araştırmacılar, yakın zamanda 1.030 bilinen beton karışımını bir AI’ya beslemek için Meta ile çalıştı. Proje, DeKalb, Illinois’deki bir veri merkezi kompleksinin bölümlerinde kullanılacak yeni bir karışım üretti. AI’dan türetilen betonun karbon ayak izi , sitenin geri kalanında kullanılan geleneksel betondan yüzde 40 daha düşük. Ozinga’nın inovasyon başkan yardımcısı Ryan Cialdella , erdemli döngüyü not ederken gülümsüyor: Veri merkezlerinde yaşayan AI sistemleri artık onları barındıran betondan kaynaklanan emisyonları azaltmaya yardımcı olabilir.
Bilgi çağı için sürdürülebilir bir temel
Ucuz, dayanıklı ve bol miktarda olmasına rağmen sürdürülemez olan Portland çimentosundan yapılan beton, modern teknolojinin Faustvari pazarlıklarından biri olmuştur. İnşa edilmiş dünya, 2060 yılına kadar taban alanını iki katına çıkararak 230.000 km2 veya Kaliforniya’nın yarısından fazla alan ekleme yolundadır . Bunun çoğu, sayılarımıza eklememiz muhtemel 2 milyar daha fazla insana ev sahipliği yapacaktır. Küresel ulaşım, telekomünikasyon, enerji ve bilgi işlem ağları büyüdükçe, yeni uzantıları betona dayanacaktır. Ancak beton değişmezse, yükselen denizler, yangınlar ve aşırı hava koşullarıyla yaklaşan iklim kaosundan kendimizi korumak için ters bir şekilde daha fazla beton üretmek zorunda kalacağız.
Veri merkezlerindeki yapay zeka destekli patlama kendi başına garip bir pazarlık. Gelecekte, yapay zeka daha da müreffeh bir şekilde yaşamamıza yardımcı olabilir veya özgürlüklerimizi, medeniyetimizi, istihdam fırsatlarımızı ve çevremizi baltalayabilir. Ancak yapay zekanın veri merkezlerinin gezegene dayattığı kötü iklim pazarlığına yönelik çözümler, eğer bunları uygulama isteği varsa, elinizin altında. Hiper ölçekleyiciler ve hükümetler, dünyanın hangi tür çimento ve betonu kullandığını ve bunların nasıl yapıldığını hızla değiştirme gücüne sahip birkaç kuruluştan biridir. Sürdürülebilirliğe geçişle , betonun benzersiz ölçeği onu dünyanın doğal sistemlerini korumak için en fazlasını yapabilecek birkaç malzemeden biri haline getirir. Beton olmadan yaşayamayız; ancak biraz iddialı yeniden icatla, onunla gelişebiliriz.
Bu makale 04 Kasım 2024 tarihinde güncellendi.