Ahşap kaplamalı betonarme bir yapının yapım ve yaşam sonu aşamalarının çevresel etkileri
Environmental impact analysis of the construction and end of life phases of a concrete reinforced wainscoting building
Yazar: CAN SÖNMEZ
Danışman: PROF. DR. FATMA FATOŞ BABUNA ; DR. ÖĞR. ÜYESİ NİLAY ELGİNÖZ KANAT
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Çevre Bilimleri, Mühendisliği ve Yönetimi Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Günden güne artan insan popülasyonu ile birlikte yapı ihtiyacı da artmakta, sanayinin gelişmesi ile birlikte yeni yapılar inşa edilmektedir. Konutlar, okullar, fabrikalar ve ofis binaları, inşa edilen binaların önemli bir bölümünü oluşturmaktadır. İnşaat sektörü, doğal kaynakların ve enerjinin kullanımında önemli bir paya sahiptir. Bu nedenle inşaat sektöründeki çevresel sürdürülebilirlik, her geçen gün daha da önem kazanmaktadır. Yapılar ile ilgili dünyada yürütülen YDD çalışmaları son yıllarda öne çıkmaktadır.
Gerçek veriler üzerine yürütülen bu çalışmada, ahşap kaplamalı betonarme bir yapının inşa ve yaşam sonu aşamalarının çevresel etki değerlendirmesi araştırılmıştır. Yaşam döngüsü değerlendirme yaklaşımı ile yürütülen bu çalışmanın çevresel etki değerlendirme modellemesi GaBi v4.3 yazılımı ve bu yazılım dahilindeki ''profesyonel database'' veritabanı kullanılarak yapılmıştır. Elde edilen tüm sonuçlar ile birlikte, CML 2001 metoduna göre etki değerlendirmeleri yapılmıştır. 
Değerlendirme için seçilen etki kategorileri, Abiyotik Tüketim Potansiyeli/Fosil (ATPf), Asidifikasyon Potansiyeli (AP), Ötrofikasyon Potansiyeli (ÖP), Tatlı Su Canlılarına Ekotoksitite Potansiyeli (TCETP), Küresel Isınma Potansiyeli (KIP), İnsana Toksitite Potansiyeli (İTP), Fotokimyasal Ozon Oluşum Potansiyeli (FOOP) ve Karasal Ekotoksitite Potansiyeli (KETP)'dir.
Gerçek proje verilerine dayanan baz koşulların yanı sıra, yapım aşaması ve yaşam sonu aşamaları için birer senaryo koşulu araştırılmış ve bu sonuçların çevresel etkiler üzerindeki etkileri de incelenmiştir.
Yapım aşamasının senaryo koşulu, alternatif bir yalıtım malzemesi kullanımı üzerine kuruludur. Baz koşulda, yapı envanterinde yer alan taşyünü yerine, aynı hacimde EPS strafor kullanımının çevresel etkileri hesaplanmış, çevresel açıdan taşyününe göre sahip olduğu avantajlar ve dezavantajlar yorumlanmıştır. Bu senaryo koşulunun sonucunda, ATPf'nin %21, TCETP'in %3, KIP'in %2 ve FOOP'un %167 arttığı, AP ve ÖP'nin %5, İTP'nin %1, KETP'in ise %58 azaldığı saptanmıştır.
Yaşam sonu aşamasında ise, yapının kullanım ömrü tamamlandıktan sonra tüm malzemelerin geri kazanımı ve bertarafının etkileri araştırılmıştır. Literatür verilerine ve günümüz şartlarında uygulanmakta olan geri kazanım olanaklarına dayanılarak kurgulanmıştır. Cam, ahşap ve inşaat çeliğinin belirli oranlarda geri kazanılmasının, geriye kalan tüm malzemelerin ise bertarafının çevresel etkileri hesaplanmıştır. 
Yaşam sonu için belirlenen senaryo koşulu ise, ikincil kullanımın çevresel açıdan yararlarını araştırmak amacıyla kurgulanmıştır. Bu koşulda PVC pencereler ve camların tamamı ile birlikte, yapıda kullanılan ahşabın bir bölümünün ikincil kullanıma gönderilmesi durumu incelenmiştir. Bu senaryo koşulunun sonucunda ATPf, AP, ÖP, TCETP, KIP, İTP ve FOOP'de büyük iyileşmeler gözlenmiştir. 
Elde edilen sonuçlar, ömrünü tamamlayan bir yapıdaki malzemelerin ikincil kullanıma sunulmasının, geri kazanıma göre çevresel açıdan çok daha olumlu olduğunu göstermiştir.
Baz koşul ve senaryo koşulları için elde edilen sonuçlar, literatür verileri ile karşılaştırılmış ve gözlemlenen farklılıklar üzerine yorumlar yapılmıştır.

Abstract:
The necessity of construction rises due to the increasing human population day by day, and the development of the industry and construction technologies help to build new buildings all around the world, in any environmental condition. With the increasing human population; because of the rapid development of the industry and the establishment of new settlements, the building sector is expanding day by day and some problems emerge with it. Houses, commercial buildings, schools, hospitals, and factories form a significant part of the constructions. 
The building trade has a considerable share in the use of natural resources and energy; hence environmental sustainability in building the construction sector gains more and more importance every passing day. Therefore, the construction industry is growing and the environmental effects it causes are increasing. 
The use of natural resources, inefficient consumption of energy and environmental pollution caused by all these production and consumption activities represent the biggest problems of today and the future. Therefore, it should be known what effects of a building will have on natural resources and the environment. Life Cycle Assessment (LCA) studies on constructions come into prominence in recent years. Life cycle assessment is the most holistic approach used in researching environmental impacts. In order to analyze this correctly, the embedded energies of the traditional and alternative building materials used, the emissions they cause during the production stages and natural resource consumption should be known in detail. Comparing these effects with each other can lead to environmentally friendly decisions during the design phase of the structures and the choice of materials.
For centuries, one of the most common and traditional materials used in buildings is wood. Wood, which has become more widespread in buildings since the industrial revolution, appears in buildings with different usage techniques and different applications. Along with its easy workability, insulation and natural material, it also appeals to the eyes in terms of aesthetics is one of the most important reasons for its use in buildings. Wood can form part or coverings of the structures, as well as the grinder system and the entire interior / exterior walls.
In this study, which is performed by actual data, the environmental impact of the construction and end of life phases of a concrete reinforced wainscoting building is analyzed. The analyzing modeling of this study, which is performed based on the LCA approach, is formed by using GaBi v4.3 software and the professional database within this software. The impact assessment is evaluated according to CML 2001 method with all the results obtained. 
"Usable living area" has been accepted as a functional unit and all results have been examined as environmental impacts per square meter. The environmental impact assessment results that obtained were compared with the literature and the possible causes of the differences that observed on the results were interpreted. The impact categories chosen for evaluation are Abiotic Depletion Potential/fossil (ADPf), Acidification Potential (AP), Eutrophication Potential (EP), Freshwater Aquatic Potential (FAETP), Global Warming Potential (GWP), Human Toxicity Potential (HTP), Photochemical Ozone Creation Potential (POCP), and Terrestrial Ecotoxicity Potential (TETP).
Alongside the base conditions grounded in actual project data, a scenario condition for each construction phase and end of life phase are evaluated, and the environmental impacts of these results are also analyzed. The environmental impacts of these scenarios are interpreted separately. All energy consumption and transportation processes of the construction and end of life phases are also included in the modeling. Recovery and disposal energies per unit material are taken from the literature and calculated according to the data in this study.
When the life cycle environmental impact assessment results of the base conditions of the modeling are examined, 3465 MJ of ADPf, 1,14 kg SO2 eq. of AP, 0,26 kg phosphate of EP, 6,31 kg DCB eq. of FAETP, 488 kg CO2 eq. of GWP, 77 kg DCB eq. of HTP, 0,09 kg ethylene of POCP and TETP appears to be 3,23 kg DCB eq.
The scenario condition of the construction phase is based on the usage of alternative insulation material. For base condition, instead of the rock wool, which is in the actual construction inventory, the environmental impacts of the Expanded Polystyrene (EPS) that has the same volume with the rock wool are evaluated, and considerations for and against rock wool are interpreted. In consequence of this scenario condition %21 increase of ADPf, 3% increase of FAETP, 2% increase of GWP, 167% increase of POCP, 5% decrease of AP and EP, 1% decrease of HTP, and 58% decrease of TETP are determined. In the construction phase scenario, the emissions and consumption that cause these increases and decreases in the categories of enviromental impact assesment are analyzed. When these results are interpreted and the environmental effects arising from the production of both insulating materials are taken into consideration, it was found that during the mineral wool production, a lot of heavy metal emissions to the air occurred compared to EPS production. Especially in the use of EPS, 58% reduction in TETP is one of the most important indicators of this. The biggest reason for ADPf, FAETP, GWP and POCP to increase in certain amounts in the use of Styrofoam is the use of expansion gases during the EPS production and their mixing with the air. Another reason is that the energy used is higher than that of rock wool. Using too much energy in EPS production creates different amounts of increase in all environmental impact categories related to energy use. 
In the scenario condition of the end of life phase, the impact of recovery and dispose of all materials used are analyzed after the life of the building is complete. The scenario is built according to the literature data and the potential of recovery in recent conditions. The environmental impacts of recovery of glass, wood, and structural steel to a certain extent and dispose of the rest of the materials are calculated. 
The scenario condition for the end of life phase is built to analyze the benefits of secondary usage. In this condition, PVC windows and glasses, and a part of the wood used for secondary purposes are evaluated. In the consequences of the scenario condition, significant improvements in ADPf, AP, EP, FAETP, GWP, HTP, and POCP values are observed.
The results obtained prove that putting the materials of construction that completed its life to secondary usage has much more positive results as compared to recovery, in environmental aspects. The benefits of secondary use at the end of life have also been proven in different studies in the literature.
The literature data and the results obtained due to base condition and scenario conditions are compared, and the discrepancies are interpreted.