Farklı koşullarda üretilen atık türevli biyokömürlerin çimento ikamesi olarak kullanılabilirliğinin araştırılması
Evaluating the usability of waste-derived biochars produced under different conditions as a substitute for cement
Yazar: MUHAMMED KAYA
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ NESRİN DURSUN ; DR. ÖĞR. ÜYESİ YEŞİM TARHAN
Ardahan Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
İnşaat sektöründe, artan çimento talebi ve çimento üretimi sırasında oluşan çevre sorunları, bu sektörde uygulanabilir çevre dostu çözümler bulunmasını zorunlu kılmıştır. Bu kapsamda, dikkat çekici çözümlerden biri, son yıllarda çimento ikamesi olarak biyokömür tiplerinin kullanımıdır. Bu tez çalışmasında, badem ve kayısı çekirdeği kabuğu atıkları, farklı sıcaklık (500 ve 600 ºC) ve bekleme süreleri (45 ve 60 dakika) piroliz koşullarında biyokömür üretimi için değerlendirilmiştir. Buna ilaveten, elde edilen biyokömür tipleri, betonda çimento ikamesi olarak %0, %0.5, %1, %3, %5 ve %10 oranlarında kullanılmış, 7, 28 ve 90 günlük periyotlarda, betonun basınç dayanımına etkileri araştırılmıştır. 
Çalışmada, badem çekirdeği kabuğu biyokömürünün beton karışımında basınç dayanımına etkisi genel olarak kıyaslandığında, 500 °C'de 45 dakika bekleme süresinde elde edilen biyokömür, 600 °C'de 45 dakika bekleme süresinde elde edilen biyokömüre göre genel olarak kür yaşı dikkate alınarak daha yüksek basınç dayanımına katkıda bulunmuştur. 600 °C ve 500 °C'de 60 dakika bekleme süresinde elde edilen biyokömürün kullanıldığı beton numunelerde, basınç dayanımı sonuçlarının daha az farklılık gösterdiği saptanmıştır. 600 ºC'de, 45 ve 60 dakika bekleme süresinde elde edilerek farklı oranlarda kullanılan kayısı çekirdeği kabuğu biyokömür içeriğine sahip numunelerde, bekleme süresinin basınç dayanım sonuçlarını önemli derecede etkilemediği saptanmıştır. 500 ºC'de, 45 ve 60 dakika bekleme süresinde elde edilerek farklı oranlarda kullanılan kayısı çekirdeği kabuğu biyokömür içeriğine sahip özellikle 90 günlük numunelerde, 60 dakika bekleme süresinde elde edilen kayısı çekirdeği kabuğu biyokömür tipinin betonun basınç dayanımına daha olumlu etkisi olduğu tespit edilmiştir. Badem ve kayısı çekirdeği kabuğu biyokömür tipinin birlikte kullanıldığı numunelerde, betonun uzun vadeli dayanımının arttığı saptanmıştır.
Çalışmada 7, 28 ve 90 günlük periyotlarda, badem ve kayısı çekirdeği kabuğu biyokömürü betonda benzer eğilimler göstermiştir. Çalışma sonucunda, badem ve kayısı çekirdeği kabuğu biyokömür tipinin, betonda genel olarak %0.5 biyokömür oranında başarılı şekilde kullanılabileceği saptanmıştır. Ayrıca, farklı sıcaklık ve bekleme sürelerinde elde edilen biyokömür tiplerinin, betonun basınç dayanımını hassas olarak etkilediği belirlenmiştir.

Abstract:
Increasing cement demand in the construction industry and environmental problems occurring during cement production have made it necessary to find feasible, environmentally friendly solutions. One of the prominent solutions in this context is the use of biochar types as cement substitutes in recent years. In this thesis study, almond kernel shell and apricot kernel shell wastes were evaluated for biochar production under pyrolysis conditions of different temperatures (500 and 600 ºC) and residence times (45 and 60 minutes). In addition, the obtained biochar types were used as cement substitutes in concrete at the rates of 0%, 0.5%, 1%, 3%, 5%, and 10%, and their effects on the compressive strength of concrete were investigated at days 7, 28, and 90. 
Considering the effect of biochar obtained from almond kernel shells on the compressive strength of concrete, the biochar obtained at 500 ºC and 45 minutes of residence time generally contributed more to the compressive strength than the biochar obtained at 600 ºC and 45 minutes of residence time, considering the curing age. Compressive strength results showed less difference in concrete samples using biochar obtained at 600 ºC and 500 ºC with a residence time of 60 minutes. In samples with biochar content obtained at 600 ºC from apricot kernel shells used in different ratios with residence times of 45 and 60 minutes, the residence time did not significantly affect the compressive strength results. Especially in 90-day-old samples with biochar content, which was obtained from apricot kernel shells in different amounts at 500 ºC with a residence time of 45 and 60 minutes, the biochar type obtained with a residence time of 60 minutes had a more positive effect on the compressive strength of the concrete. In the samples where biochar types obtained from almond and apricot kernel shells were used together, it was determined that the long-term strength of concrete increased. 
In the study, biochar types obtained from almond and apricot kernel shells showed similar effects on concrete at days 7, 28, and 90. As a result of the study, it was determined that biochar types obtained from almond and apricot kernel shells could yield the most positive effects in concrete at the rate of 0.5% biochar. In addition, it was seen that biochar types obtained at different temperatures and with different residence times sensitively affected the compressive strength of concrete.