SÜRDÜRÜLEBİLİRLİĞE GİDEN YOL: BETON YOLLAR

⦁ Artan Yapılaşma ve İklim Değişikliği

Yollar, modern toplumların altyapısının temelini oluşturur. Artan yapılaşma ve ulaşım ihtiyacı, çevresel etkilerin artmasına sebep olurken, iklim değişikliği giderek daha büyük bir tehdit haline gelmektedir. Bu yazıda, iklim değişikliğinin nedenlerini, ulaşım sektörünün bu sürece katkılarını ve beton yolların iklim değişikliği ile mücadelede sağladığı avantajları inceleyeceğiz.

⦁ İklim Değişikliği Nedir ve Neden Oluşur?

İklim değişikliği, dünya ikliminde oluşan uzun vadeli değişiklikler anlamına gelir. Bu değişiklikler, doğal süreçlerin yanı sıra, insan faaliyetleri sonucu meydana gelir. Sera gazları olarak bilinen karbon dioksit (CO2), metan (CH4) ve azot oksitler (N2O) atmosferde birikerek, güneşten gelen ısının atmosfere hapsolmasına neden olur. Bu durum, küresel sıcaklıkların artmasına, buzulların erimesine ve deniz seviyelerinin yükselmesine yol açar.

Önemli Veriler:

⦁ Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) raporuna göre, insan kaynaklı sera gazı emisyonları 1750'den bu yana atmosferdeki karbon dioksit seviyesini %40 artırmıştır.

⦁ National Aeronautics and Space Administration (NASA)'nın yaptığı bir çalışma, son 100 yılda dünya yüzey sıcaklıklarının yaklaşık 1 derece Celsius arttığını göstermektedir.

⦁ İklim Değişikliğini En Çok Artıran Sektörler

Enerji Üretimi: Fosil yakıtların yakılması, dünya genelindeki sera gazı emisyonlarının büyük bir kısmını oluşturur. Yenilenebilir enerji kaynaklarına geçiş bu sorunu hafifletebilir. Uluslararası Enerji Ajansı (IEA)'nın verilerine göre, enerji sektörü küresel CO2 emisyonlarının yaklaşık %42'sinden sorumludur.

Sanayi: Kimya sektörü başta olmak üzere çeşitli endüstriyel sektörler, büyük miktarlarda CO2 salınımına neden olur. Özellikle ağır sanayi tesisleri, yüksek enerji tüketimi ve emisyonları ile bilinir. Birleşmiş Milletler Çevre Programı (UNEP)'e göre, sanayi sektörünün toplam sera gazı emisyonları içerisindeki payı %21'dir.

Tarım ve Ormansızlaşma: Tarımsal faaliyetler ve ormansızlaşma, karbon salınımını artırır. Ormanlar, büyük miktarda karbonu emerek iklim değişikliği ile mücadelede önemli bir rol oynar. Food and Agriculture Organization (FAO)'ya göre, ormansızlaşma, küresel sera gazı emisyonlarının %10'unu oluşturmaktadır.

Ulaştırma: Taşıtlarda kullanılan fosil yakıtlar, CO2 salınımının önemli bir kaynağıdır. Karayolu taşımacılığı, deniz ve hava taşımacılığı bu sektördeki en büyük etkilere sahiptir. Environmental Protection Agency (EPA)'ya göre, ulaştırma sektörü ABD'deki sera gazı emisyonlarının %29'unu oluşturmaktadır.

⦁ Ulaştırma Sektörünün İklim Değişikliğine Etkisi
Ulaştırma sektörünün iklim değişikliğine etkisi iki ana başlıkta ele alınabilir. Bunlardan ilki ulaştırma ağını kullanan araçların yarattığı emisyon ve buna bağlı iklim değişikliği etkileriyken diğeri ulaştırma sektörü içerisinde en büyük paya sahip olan karayolu ağında yol üstyapı tipinin oluşturduğu etkidir.

Fosil Yakıt Tüketimi: Benzin ve dizel araçlar, büyük miktarda sera gazı üretir. Elektrikli taşıma alternatifleri, bu sorunu azaltmak için bir çözüm olabilir. International Council on Clean Transportation (ICCT)'nin araştırmasına göre, elektrikli araçların yaşam döngüsü emisyonları, benzinli araçlara kıyasla %50-70 daha düşüktür.

Karayolu Taşımacılığı: Karayollarında kullanılan dizel araçlar, yüksek emisyon değerlerine sahiptir. Demiryolu taşımacılığı ve elektrikli araçlar, daha sürdürülebilir alternatiflerdir. European Environment Agency (EEA)'nın raporuna göre, demiryolu taşımacılığı karayolu taşımacılığına göre %75 daha az CO2 emisyonu üretmektedir. Ancak karayolu ulaştırmasının sağladığı ‘kapıdan kapıya ulaşım’ avantajı maalesef diğer ulaştırma modları için geçerli değildir. Bu nedenle, en azından kısa ve orta vadede en yaygın ulaştırma modunun karayolu ulaştırması olacağı dikkate alınırsa iklim değişikliğiyle mücadelede yol tipinin önemi artmaktadır.

⦁ Yol Üstyapılarının İklim Değişikliğine Etkileri

Küresel karbon emisyonunu azaltma ve iklim değişikliğiyle mücadelede ulaştırma araçlarının emisyonlarını azaltma faaliyetleri devam ederken önemli bir başlık da karayolu kaplamalarında düşük emisyon stratejilerini hayata geçirmektir.
Bir karayolu yol üstyapısının iklim değişikliğine etkileri albedo, yeniden karbonatlaşma, kentsel ısı adası etkisi ve yakıt tüketimi olmak üzere 4 ana başlıkta ele alınabilir.

⦁ Albedo

Albedo, bir yüzeyin güneş ışığını yansıtma kapasitesini ifade eden bir terimdir. Yüzey albedo değeri, gelen güneş ışığının ne kadarının geri yansıtıldığını ve ne kadarının emildiğini gösterir. Yüksek albedo değeri, yüzeyin daha fazla ışığı yansıttığı ve daha azını emdiği anlamına gelir.

İklim değişikliği ve karbon emisyonları üzerinde albedo önemli bir rol oynar. Daha yüksek albedo değerine sahip yüzeyler, daha fazla güneş ışığını yansıtarak çevre sıcaklıklarını düşürür ve enerji tüketimini azaltır. Yerkürede artan yapılaşma yüksek albedo değerine sahip buzulları, toprak örtüsünü ve ağaçları azaltırken düşük albedo değerine sahip koyu renkli yapıları artırmaktadır. Bu durum, yerküreye gelen güneş ışığını düşük albedolu koyu yapıların emmesine ve sıcaklık artışına neden olmasıyla sonuçlanır. Nature Communications dergisinde yayımlanan bir çalışma, şehirlerde albedo artışının yüzey sıcaklıklarını düşürerek enerji tüketiminde %10'a varan azalma sağlayabileceğini göstermektedir.

Yol üstyapı tiplerinin albedo değerleri, çevresel etkiler açısından büyük farklılıklar gösterir. Beton yolların albedo değeri, asfalt yollarınkinden 3-4 kat daha yüksektir. Asfalt yollar, koyu renkleri nedeniyle daha fazla güneş ışığını emer ve genellikle 0,10 seviyesinde düşük albedo değerine sahiptir. Bu durum, asfalt yolların yüzey sıcaklıklarını artırarak ısı adası etkisine yol açmasına ve küresel ısınmanın hızlanmasına neden olur.

Beton yollarsa 0,30 gibi (neredeyse buz seviyesinde) yüksek bir albedo değerine sahip olup, küresel karbon emisyonlarını azaltmada somut avantajlar sağlar. Daha fazla güneş ışığını yansıtarak, çevre sıcaklıklarının düşmesine yardımcı olur ve bu da yerkürenin ısınmasını yavaşlatmada önemli rol oynar. Bu avantaj sayesinde uluslararası ulaştırma otoriteleri ‘serin kaplamalar’ adı verilen ve yüksek albedo değerine sahip kaplamaları artırmayı amaçlayan çözüm planları oluşturmaktadır.

Beton Yollar Asfalt Yollara Kıyasla Güneş Işığını 3 Kat Daha Fazla Yansıtma Potansiyeline Sahiptir

ABD’de yapılan bir projeksiyon çalışmasında yolların asfalttan betona dönüştürülmesiyle Boston’da ortalama 1,2 0C, Phoenix’de ise ortalama 1,8 0C sıcaklık düşüşü öngörülmüştür.

Ayrıca, 50 yıllık analiz süresinde Boston’da ortalama 2 Mt CO2e, Phoenix’de ortalama 9,5 Mt CO2e emisyon azaltımı sağlanabileceği değerlendirilmiştir.

⦁ Kentsel Isı Adası Etkisi

Kentsel ısı adası etkisi, şehirlerdeki yapıların ve asfalt yüzeylerin güneş enerjisini emmesi ve ısıyı tutması sonucu, şehir içi sıcaklıkların kırsal alanlara göre daha yüksek olması durumudur. Bu etki, yoğun yapılaşma, azalan yeşil alanlar ve yüksek enerji tüketimi gibi faktörlerle daha da belirgin hale gelir. Kentsel ısı adası etkisi, şehir içi sıcaklıkların çevresindeki kırsal alanlara göre 1 ila 3 derece daha yüksek olmasına neden olabilir. Environmental Protection Agency (EPA)'nin verilerine göre, bazı büyük şehirlerde bu fark 10 dereceye kadar çıkabilir.

Farklı yol üstyapılarının malzeme özellikler kentsel ısı adası etkisini önemli ölçüde etkiler. Asfalt yollar, koyu renkleri nedeniyle güneş ışığını büyük ölçüde emer ve düşük albedo değerine sahiptir. Bu da yüzey sıcaklıklarının artmasına ve kentsel ısı adası etkisinin şiddetlenmesine yol açar. Günümüzde şehirlerin yaklaşık % 65-70’inin yollarla kaplı olduğu düşünülürse asfalt yol kullanımının şehir merkezlerinde sıcaklığı artırıcı etkisi daha rahat anlaşılabilir.

Öte yandan Beton Yollar, daha yüksek albedo değerine sahip olması sayesinde daha fazla güneş ışığını yansıtır ve daha azını emer. Bu özellik, yüzey sıcaklıklarını düşürür ve kentsel ısı adası etkisini azaltır. Ayrıca, daha düşük yüzey sıcaklıkları, klima kullanımını azaltarak enerji tüketiminde ve karbon emisyonlarında azalma sağlar.

Ref: EUPAVE

Özetle, kentsel ısı adası etkisi, şehirlerdeki yaşam kalitesini ve enerji tüketimini olumsuz yönde etkileyen önemli bir fenomendir. Yol tipi seçimi, bu etkinin şiddetini belirlemede kritik bir rol oynar. Asfalt yolların düşük albedo değeri, yüzey sıcaklıklarını artırarak kentsel ısı adası etkisini şiddetlendirirken, beton yolların yüksek albedo değeri bu etkiyi azaltarak enerji tüketimini ve karbon emisyonlarını düşürür. Bu bilgiler, şehir planlamacıları ve altyapı mühendisleri için önemli bir rehber niteliğindedir.

⦁ Yeniden Karbonatlaşma

Yeniden karbonatlaşma betonun servis ömrü boyunca uzun süreli tepkimelerle havadaki karbondioksiti absorbe ederek çimento üretiminde oluşan kalsinasyon reaksiyonunu tersine gerçekleştirdiği bir süreçtir. Çimento üretiminde kalsinasyon tepkimesi ile kalsiyum karbonat parçalanarak karbondioksit emisyonuna yol açar. Ancak beton yapıların havayla temas etmekte olan yüzeyleri havadaki karbondioksiti servis ömrü boyunca yavaşça absorbe ederek beton içerisindeki bir hidratasyon ürünü olan kalsiyum hidroksiti kireç taşına tekrar çevirmektedir. Bu sayede beton yapılar bir nevi karbon havuzu/ karbon tankı gibi tarif edilebilecek bir işlevle küresel ısınma ve iklim değişikliği ile mücadelede önemli bir avantaj sunmaktadır.

Yeniden karbonatlaşma reaksiyonu yüzey alanı arttıkça artan bir reaksiyondur. Dolayısıyla diğer beton yapılarda yeniden karbonatlaşma reaksiyonları daha yavaş gerçekleşirken atmosferle temas eden yüzey alanı çok daha geniş olan beton yollarda bu reaksiyon daha yüksek miktarlarda gerçekleşmektedir. Buna ek olarak, kullanım ömrünü tamamlamış beton yolun parçalanıp yığın halinde geri dönüşüm için bekletildiği süre boyunca yeniden karbonatlaşma reaksiyonlarının çok daha hızlı gerçekleştiği ve bu sayede karbondioksit yakalamaya devam ettiği ortaya konulmuştur.

Amerika’da MIT üniversitesinin yaptığı çalışmalar beton yollarının hem servis ömrü boyunca hem de servis ömrünü tamamladıktan sonra geri dönüşüm süresi boyunca atmosferden karbondioksit absorbe ederek yeniden karbonatlaşma yoluyla emisyon azaltımına ciddi katkı sağladığını göstermektedir.

Ref: EUPAVE

Yapılan çalışmalar yeniden karbonatlaşma mekanizması sayesinde beton yolların çimento üretimi esnasında kalsinasyon kaynaklı salınan karbondioksitin yaklaşık yüzde 21’ine kadarını atmosferden yeniden tutabildiğini ortaya koymuştur.

Beton Yollar Servis Ömrü Boyunca Üretiminden Kaynaklı Karbon Emisyonunun %21’ine Kadarını Yeniden Tutabilir

Ülkemizde yapılan araştırmalardaysa hala hizmet vermekte olan yaklaşık 20.000 km beton yolun 30 yıllık servis ömrü ve sonrasında geri dönüşme esnasında yaklaşık 600.000 ton karbondioksit tutabileceğini göstermektedir. Dolayısıyla bu beton yollarının inşasında kullanılan çimentonun üretiminde ortaya çıkan kalsinasyon kaynaklı emisyonun yaklaşık yüzde 19’una kadarını tekrar geri alabildiği söylenebilir.

Özetle beton yollar atmosfere açık geniş yüzey alanları sayesinde hem kullanım ömrü boyunca hem de geri dönüştürme esnasındaki beklediği süre boyunca atmosferdeki karbondioksiti absorbe ederek emisyon azaltımına katkı sağlamaktadır.

⦁ Yakıt Tüketimi

İklim değişikliği ile mücadelede önemli başlıklardan bir diğeri de yol üstyapılarının taşıtların yakıt tüketimine olan etkisidir. Bir taşıtın karayolunu kullandığında harcayacağı yakıta doğrudan etki eden bazı parametreler bulunmaktadır. Bunlar üstyapı dokusu, yüzey düzgünsüzlüğü ve esneme-çökme kaynaklı etkileşimdir. Amerika, Kanada, İsveç ve Japonya’da yapılan çalışmalar beton yolların rijit yapısı sayesinde esneme-çökme kaynaklı etkileşimi en aza indirdiğini ve dolayısıyla yakıt tasarrufu sağladığını göstermektedir.

Özellikle ağır taşıtlar esnek kaplamada hareket ederken esneme-çökme kaynaklı etkileşimden dolayı sürekli yukarı eğimde hareket ediyormuşçasına enerji harcar. Bu durum, yakıt tüketimini önemli ölçüde artırır.

Beton yolların rijit yapısından dolayı esneme-çökme kaynaklı etkileşim azaltması neredeyse %7’ye varan bir yakıt tasarrufu sağlamaktadır. Bir başka değişle beton yolların her 100 km’de ağır taşıt başına yaklaşık 0.45 litre yakıt tasarrufu sağladığı ve 2.1 kg karbondioksit emisyonu azaltımına destek olduğu söylenebilir.

Beton Yollar Asfalt Yollara Kıyasla %7’ye Varan Yakıt Tasarrufu Sağlar

⦁ Sonuç

Bu makalede, iklim değişikliğinin nedenlerini, ulaşım sektörünün bu sürece katkılarını ve beton yolların iklim değişikliği ile mücadelede sağladığı avantajları inceledik. Yollar, modern toplumların temel altyapısı olarak kritik bir rol oynar ve doğru yol üstyapı tipinin seçimi, çevresel etkiler üzerinde önemli bir fark yaratabilir.

Beton yollar, yüksek albedo değerleri sayesinde güneş ışığını daha fazla yansıtarak yüzey sıcaklıklarını düşürür ve kentsel ısı adası etkisini azaltır. Bu, enerji tüketimini ve karbon emisyonlarını azaltarak iklim değişikliği ile mücadelede somut faydalar sağlar. Ayrıca, yeniden karbonatlaşma süreci sayesinde beton yollar, atmosferdeki karbondioksiti emerek karbon ayak izini azaltır. Beton yolların rijit yapısı, taşıtların yakıt tüketimini de azaltarak ekolojik faydalar sağlar.

Kısacası, beton yollar, iklim değişikliği ile mücadelede önemli avantajlar sunar ve çevresel sürdürülebilirlik için kritik bir rol oynar. Şehir planlamacıları ve altyapı mühendisleri, bu avantajları göz önünde bulundurarak daha sürdürülebilir ve iklim dostu altyapılar oluşturabilirler.