İnşaat sektöründe karbon ayak izi ve örnek hesaplamalar
Carbon footprint of construction sector and sample calculations
Yazar: SENA AHMETOĞLU
Danışman: PROF. DR. AYŞE GÜL TANIK
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 ; İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Elektrik, ulaşım, endüstriyel faaliyetler ve fosil yakıt kullanımından kaynaklanan enerji tüketimi, sanayileşmenin getirdiği bilinçsiz kaynak tüketimi, oluşan atıklar uygun bertaraf edilememesi, insanoğlunun doğal dengeyi bozacak ormansızlaştırma çabası ve arazi kullanımını değiştirme gibi tutumu yeryüzünde etkisini hissettirmektedir.  Günümüzde bu etki, iklim değişikliği ve küresel ısınma olarak adlandırılmaktadır. Antropojenik unsurların sonucunda da açığa çıkan karbondioksit, azot ve metan gibi gazların bileşiklerinin atmosferde birikmesi iklim değişikliği ve küresel ısınmanın başlıca sebebi olarak görülmektedir. Hızla artan sera gazları, yeryüzünde güneşten gelen radyasyon ışınlarının tutulmasına yani sera etkisinin görülmesine neden olmakta ve bunun sonucunda yerkürenin ortalama yüzey sıcaklıklarındaki artışıyla tüm sistemleri etkilemektedir. Bu çalışma kapsamında sera gazı emisyonları açıklanmakta ve sera gazları tanımlanmakta olup; dünya geneli  ve Türkiye özelinde salınımların miktarı ve başlıca nedenleri anlatılmaktadır. Son yüzyılın en büyük tehditi olarak görülen sera gazı emisyonlarının azaltılmasına ilişkin küresel ölçekte önlem alınması gerektiği vurgulanmaktadır. Çalışmada, küresel ısınma ve sera gazı emisyonlarının azaltılması yönelik küresel ölçekte atılan adımlar, ayrıca yer almaktadır.
Sürdürülebilirlik kavramı gereği varolan doğal kaynakların gelecek nesillere aktarılabilmesi için gerçekleştirilen faaliyetlerin emisyonlarını ifade eden karbon ayak izinin kontrol edilmesi gerektiği bu tez çalışmasında vurgulanmaktadır. Karbon ayak izi, birim karbondioksit cinsinden ölçülen, üretilen sera gazı olarak insan faaliyetlerinin çevreye verdiği zarardır. Toplam sera gazı emisyon miktarının birim karbondioksit eşdeğeri cinsinden ifade edilmesi ile karbon ayak izi belirlenmektedir. Karbon ayak izinin hesaplanması, küresel ısınmanın en önemli nedeni olarak gösterilen sera etkisine yol açan sera gazlarının salınımına neden olan ve başta fosil yakıtların, enerjinin tüketimi ile atmosfere yayılan CO2 ve birey/ kurumların faaliyetlerinden kaynaklanan doğrudan veya dolaylı emisyonlarının hesaplanmasını içerir. Bu çalışma ile farklı kullanım amaçlarına sahip olan projelerin inşaat ve işletme süreçlerinde neden olduğu karbon ayak izini ele almak ve inşaat sektörünün neden olduğu sera gazı emisyonlarını bütüncül şekilde ortaya koymak hedeflenmiştir. 
Bu çalışma kapsamında karbon ayak izi hesaplamasında yürütülen faaliyetler doğrultusunda örnek çalışmanın sınırları belirlenmiş; bu sınırlar çerçevesindeki faaliyetler doğrudan ve dolaylı emisyon kaynakları olarak sınıflandırılmıştır. ISO 14064 Sera Gazı Hesaplama ve Doğrulama Yönetim Sistemi'nde belirtilen 3 sınıflandırma sistemine göre bu çalışmada kapsam ayrımı yapılmıştır. Kapsam-1, doğrudan karbon ayak izi yaratan faaliyetleri kapsamakta olup; bu aşamada projelerin ısınma veya enerji ihtiyacı için kullandıkları fosil yakıtlar ve proje bünyesindeki araçların yakıtlarının yarattığı emisyonlar dikkate alınmıştır. Kapsam-2'de projelerin tükettiği elektrik enerjisinin neden olduğu emisyonlara ait karbon ayak izi hesaplanmıştır. Kapsam-3 ise dolaylı karbon ayak izi olarak adlandırılmış ve doğrudan projelerin emisyonu olmayan ancak gerçekleştirilen faaliyetlerden kaynaklanan emisyonları içermektedir. Bu kapsamda satın alınan malzemelerin üretimi, nakliyesi, kiralanan varlıklar, dışarıdan sağlanan hizmetler ve proje inşaat ya da işletme sürecinde oluşan atıkların yok edilmesi gibi şirket tarafından sahip olunmayan veya kontrol edilmeyen kaynaklardan oluşan emisyonlar hesaplamaya dahil edilmiştir. Bunun yanısıra farklı kullanım amaçlarına sahip olan projelerin inşaat ve işletme süreçlerinin neden olduğu karbon ayak izi hesaplanmış ve her 2 sürece ilişkin hesaplar kıyaslanmıştır.
Hesaplama metodu olarak kapsama dahil edilen emisyon kaynaklarına ait verilerin  bu kaynakların emisyon faktörleri ile çarpımı olarak belirlenmiştir. ISO 14064 Sera Gazı Hesaplama ve Doğrulama Yönetim Sistemi kapsamlarına (Kapsam-1, Kapsam-2, Kapsam-3) göre sınıflandırılan kalemlere ait verilerin, uygun emisyon faktörleri ile çarpılmasıyla elde edilen ve eşdeğer karbondioksit (CO2e) cinsinden belirtilen emisyon değeri hesaplanmış ve böylelikle ilgili projenin karbon ayak izi elde edilmiştir. 
Sürdürülebilir bir karbon yönetimi sağlanabilmesi için şirket ve kuruluşların faaliyetleri kapsamında veri toplama, hesaplama, raporlama ve şeffalık gereği paydaşlarına bildirmesi amaçlanmaktadır. Bu amacın gerçekleştirilebilmesi için IPCC, GHG Protokol, UNFCCC, ISO 14064 standardı kılavuz olarak gösterilmektedir. Bu çalışmanın kapsamında yapılan hesaplamalar sırasında kullanılan emisyon faktörleri, Birleşik Krallık (BK) bakanlıklarınca hazırlanan 2016 BK Şirket Raporlamaları için Ulusal Sera Gazı Dönüşüm Faktörleri (UK Government GHG Conversion Factors for Company Reporting) ve IPCC (International Panel on Climate Change- Hükümetlerarası İklim Değişikliği Paneli) 2006 Ulusal Sera Gazı Envanteri için hazırlanmış olan Kılavuz dokümanlarından alınmıştır. Bu kaynaklara ek olarak, Türkiye'deki otoriteler tarafından da uygun görülen  ISO 14064 Standartları, İngiltere Hükümeti'ne bağlı DEFRA (Department of Environment, Food and Rural Affairs- Çevre, Gıda ve Kırsal Alan İşleri Departmanı) tarafından yürütülen uzun soluklu çalışmaların sonucunda elde edilen verilerden seçilmiştir.
Dünya genelinde ekonomik payı artış gösteren, nüfus ve özellikle büyük şehirlerde yoğunlaşmalarla artan altyapı ve üst yapı ihtiyaçlarını karşılayan inşaat sektörü, küresel ölçekte sera gazı emisyonlarının azaltım hedeflerinin gerçekleştirilmesi için önlem alınması gereken öncü sektörlerden biridir. İnşaat sektörünün inşaat aşaması ve bunu takip eden işletme aşamasına ait ilgili firmadan elde edilen halihazırda olan projeler için gerçek veriler kullanılarak 2'şer örnek hesaplama yapılmıştır. İlgili firmanın faaliyetlerinin kapsamına göre çalışmanın sınırları belirlenmiş ve Kapsam- 1, Kapsam- 2, Kapsam- 3 içinde yer alan kalemleri içerecek şekilde veri kaynakları belirlenmiştir. Avrupa'da ve Amerika'da uzun süredir çalışmalar yapan küresel ölçekte kabul görmüş IPCC, GHG Protokol ve ISO 14064 gibi kaynakların yayınladığı emisyon faktörleri kullanılmıştır. Kullanılan emisyon faktörleri ve elde edilen gerçek verilerin çarpımıyla inşaat aşamasındaki bir hastane ve AVM, ofis ve konuttan oluşan bir kompleks yapının hesapları yapılmış; yine aynı yöntem kullanılarak işletme sürecinde bulunan bir hastane ve bir AVM'nin karbon ayak izi hesaplanmıştır. İnşaat ve işletme aşamasındaki projelerin CO2 emisyonlarının yıllara göre değişimi irdelenmiş ve emisyon kaynakları bazında incelemelerle kaynakların karbon ayak izine katkıları önceliklendirilerek belirlenmiştir.
Yapılan hesaplamalar sonucu elde edilen bulgular, dünyadaki verilerle kıyaslanmış ve açığa çıkan sera gazı emisyonlarının başlıca nedenleri ortaya konmuştur. Hesaplamalar ve bulguların değerlendirilmesiyle öncelikli karbon ayak izi kaynağı olarak belirlenen başta elektrik tüketimi olmak üzere çeşitli öneriler paylaşılmıştır. Ayrıca, Dünya'da uygulanan farklı verimlilik, tüketim azaltım uygulamaları ve bunların sonucunda karbon ayak izi değerlerindeki değişimler ortaya konmuştur. Sürdürülebilirlik kavramı kapsamında var olan imkanların gelecek kuşaklara aynı imkanlarla aktarılması amacıyla küresel ölçekte alınacak önlemler ve katı uygulamaların gerekliliği vurgulanmıştır.

Abstract:
Electricity, transportation, industrial activities and energy consumption resulting from the use of fossil fuels, the unconscious resource consumption caused by industrialization, the inability to dispose the wastes properly, deforestation that will disrupt the natural equilibrium of human beings, and the change in land use impose an effect on the earths' balance. Today, this effect is called climate change and global warming. The accumulation of carbondioxide, nitrogen and methane compounds in the atmosphere as a result of anthropogenic elements is regarded as the main cause of climate change and global warming. Rapidly increasing greenhouse gases cause the greenhouse effect of the radiation from the sun on the earth, which in turn affects all systems with an increase in the average surface temperatures of the globe. In this study, greenhouse gas emissions are explained; greenhouse gases are defined. The amount of emissions throughout the world in general and in Turkey, and the main reasons of these emissions are explained. It is emphasized that measures should be taken on the global scale to reduce greenhouse gas emissions, which are seen as the greatest threat of the last century. In this study, global warming and reduction of greenhouse gas emissions are carried out on the global scale.
It is emphasized that the carbon footprint, which expresses the emissions of the activities carried out in order to transfer the existing resources to the next generations by the concept of sustainability, should be controlled. Carbon footprint is the environmental damage caused by human activities as greenhouse gases produced in units of carbondioxide. Carbon footprint is determined by expressing the total amount of greenhouse gas emissions in terms of carbondioxide equivalent. Calculation of carbon footprint involves the calculation of direct or indirect emissions of fossil fuels, which emit greenhouse gases that lead to the greenhouse effect shown as the most important responsible of global warming, and the resulting CO2 and the activities of the individuals/ institutions that emerge into the atmosphere with the consumption of energy. With this study, it is aimed to address the carbon footprint caused by the construction and operation processes of the projects with different usage purposes and to reveal the greenhouse gas emissions caused by the construction sector in a holistic manner.
Within the scope of this study, the limits of the study were determined according to the activities carried out in the calculation of the carbon footprint; The activities within these limits are classified as direct and indirect emission sources. In this study, according to ISO 14064 Greenhouse Gas Calculation and Validation Management System, scope classification was made according to 3 classification. Scope-1 covers the activities that create direct carbon footprint. In this context, the fossil fuels used by the projects for heating or energy needs and the emissions from the fuels of the vehicles were taken into consideration. Within Scope-2, the carbon footprint of the emissions caused by the electrical energy consumed by the projects has been calculated. Scope-3 is an indirect carbon footprint and includes emissions from projects that are not directly emission-driven projects. Within this scope, emissions from non-owned or uncontrolled sources such as production, transportation, leased assets, outsourced services and disposal of the wastes generated during the construction or operation of the project are included in the calculation. In addition, the carbon footprint caused by the construction and operation processes of the projects with different usage purposes has been calculated and compared.
The data of the emission sources included as the calculation method are determined as the multiplication of these resources with the emission factors. The emission value of the items classified according to the ISO 14064 Greenhouse Gas Calculation and Validation Management System scopes (Scope-1, Scope-2, Scope-3), calculated by multiplying the data with the appropriate emission factors and in terms of the carbondioxide equivalent (CO2e) is calculated; thus, the carbon footprint of the project was obtained.
In order to ensure a sustainable carbon management, it is aimed that companies and organizations inform their stakeholders about data collection, calculation, reporting and transparency of their activities. The IPCC, GHG Protocol, UNFCCC, ISO 14064 standard are guided as guidelines for this purpose. The emission factors used in the context of this study are the National GHG Conversion Factors for Company Reporting by the United Kingdom (UK) Ministries and the IPCC (International Panel on Climate Change) taken from the Guidance documents prepared for 2006 National Greenhouse Gas Inventory. In addition to these resources, ISO 14064 standard also approved by the authorities in Turkey, derived by DEFRA (Department of Environment, Food and Rural Affairs) of the UK government by conducting a long-term study  was selected as the data of this study.  
The construction sector, which has increased its economic share worldwide to meet infrastructure and superstructure needs of increasing population and especially in the greater cities, is one of the initial sectors that should take precautions to realize the reduction targets of greenhouse gas emissions on a global scale. For the projects that are currently being obtained from the construction phase of the construction sector and the subsequent operation phase, 2 calculations were made as examples by using actual data. According to the scope of the activities of the related company, the boundaries of the study were determined and data sources were determined to include the items in Scope-1, Scope-2, Scope-3. Globally accepted IPCC, GHG Protocol and ISO 14064 emission factors published in Europe and the United States have been used. By multiplying the emission factors used and the actual data obtained, a hospital in the construction phase and a complex structure consisting of a shopping mall, office and residence were calculated; carbon footprint of a hospital and a shopping center was calculated using the same method. The changes in CO2 emissions of the projects under construction and operation phase were examined and the contributions to the carbon footprint of the resources were determined by prioritizing the emission sources.
The findings obtained from the calculations are compared with the data in the world and the main reasons of the greenhouse gas emissions are revealed. With the evaluation of the calculations and the findings, the proposals, primarily electricity consumption, which were determined as the primary carbon footprint source, were shared. Different productivity, consumption reduction practices and consequent changes in carbon footprint values have been introduced. In the context of the sustainability concept, measures to be taken on a global scale and the necessity of solid practices are emphasized in order to transfer the existing facilities to the next generations with the same opportunities.