Waste Management in Buildings: Recycling Suggestions and Prevention of Carbon Emission Through an Education Building

Abstract

High-speed resource input is provided throughout the life cycle of the buildings that have a large share in energy
and resource use. In the post-demolition phase where the service life of the buildings is over, when waste
management for the recovery of building components is not planned effectively, energy and resource inputs cause
ecological and economic losses. Especially today, the increase in buildings undergoing urban transformation puts
this problem forward. In this context, the waste management of an education building demolished in Karabük for
the protection and recycling of energy and resources included in the study was examined. As a result of the
literature review, suggestions for the recycling of large amounts of brick and ceramic wastes sent to landfills were
determined. As a result of these recycling suggestions, the amount of embodied carbon that could be prevented
from being released into the environment was determined. The importance of recycling the wreckage wastes, which
are determined to prevent the carbon emission of 220 tons of 601 kg CO2 eq for bricks and 8 tons of 41 kg CO2 eq
for ceramics, to the sector within the scope of the recommendations, has been stated in terms of energy and resource
conservation.

Keywords

• Waste management
• recycling proposals
• brick
• ceramics
• education building

Yapılarda Atık Yönetimi: Bir Eğitim Yapısı Üzerinden Geri Dönüşüm Önerileri ve Karbon Salımının Engellenmesi

Abstract

Enerji ve kaynak kullanımında büyük miktarda payı olan yapılara yaşam döngüsü boyunca yüksek hızda kaynak girdisi sağlanmakta ve hizmet ömrünün dolduğu yıkım sonrası evrede ise yapı bileşenlerinin geri kazanılmasına yönelik atık yönetimi etkin bir şekilde planlanmadığında enerji ve kaynak girdisi, ekolojik ve ekonomik kayıplara neden olmaktadır. Özellikle günümüzde kentsel dönüşüme uğrayan yapıların artması bu sorunu daha da öne çıkarmaktadır. Bu bağlamda, yapıya giren enerji ve kaynakların korunması ve geri dönüşümüne yönelik, Karabük’te yıkımı gerçekleştirilen bir eğitim yapısı üzerinden atık yönetiminin incelendiği çalışmada, yapılan literatür taraması sonucunda atık sahalarına gönderilen büyük miktardaki tuğla ve seramik atıklarının geri dönüşümüne yönelik öneriler belirlenmiştir. Sunulan bu geri dönüşüm önerileri sonucunda doğaya salımı engellenebilecek gömülü karbon miktarı tespit edilmiştir. Tuğla için 220 ton 601 kgCO2 eq, seramik için ise 8 ton 41 kg CO2 eq’nin doğaya salımının engellenebileceği tespit edilen yıkıntı atıklarının öneriler dahilinde sektöre kazandırılmasının, enerji ve kaynak korunumu açısından önemi belirtilmiştir.

Keywords

• Atık yönetimi
• geri dönüşüm önerileri
• tuğla
• seramik
• eğitim yapısı

References

1. Abed, A., Mahdi, Z. (2018). Study of Using the Crushed Clay Bricks With Natural Aggregate As Unbound Subbase Pavement Layer in Segregated Form. Al-Qadisiyah Journal for Engineering Sciences, 10(4), 496-504.
2. Açıkgenç, M. (2009). Tuğla Ve Kiremit Atıklarının Kendiliğinden Yerleşen Harcın Mühendislik Özelliklerine Etkisi. Yüksek Lisans Tezi (yayımlanmış),Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü,Elazığ, 80 s.
3. Al-Ansary, M. S., El-Haggar, S. M., Taha, M. A. (2004). Sustainable Guidelines For Managing Demolition Waste in Egypt. International Rılem Conference On The Use Of Recycled Materials in Buildings and Structures, 8 –11 November, 335-561.
4. Anderson, D. J., Smith, S. T., Au, F. T. K. (2016). Mechanical properties of concrete utilising waste ceramic as coarse aggregate. Construction and Building Materials, 117, 20–28.
5. Atık Çerçeve Direktifi, 2008 (2008/98/EC). http: https://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=OJ:L:2008:312:0003:0030:EN:PDF Erişim tarihi: 09.06.2021
6. Awoyera, P. O., Akinmusuru, J. O., Ndambuki, J. M., Lucas, S. S. (2017). Benefits of using ceramic tile waste for making sustainable concrete. Journal of Solid Waste Technology and Management, 43(3), 233–241.
7. Aydın İpekçi, C., Coşkun, N., Tıkansak Karadayı, T. (2017). İnşaat Sektöründe Geri Kazanılmış Malzeme Kullanımının Sürdürülebilirlik Açısından Önemi. TÜBAV Bilim, 10 (2), 43-50.
8. Bektas, F., Wang, K., Ceylan, H. (2009). Effects of crushed clay brick aggregate on mortar durability. Construction and Building Materials, 23(5), 1909–1914.

9. Bektaş, F. (2014). Alkali reactivity of crushed clay brick aggregate. Construction and Building Materials, 52, 79–85.
10. Bolouri Bazaz, J., Khayati, M. (2012). Properties and Performance of Concrete Made with Recycled Low-Quality Crushed Brick. Journal of Materials in Civil Engineering, 24(4), 330–338.
11. Buzkan, C., Erman, O. (2019). Yapısal Atıkların Geri Dönüşüm Sorunu ve Türkiye’deki Durumun Mevzuat Bakımından Değerlendirilmesi. Doğal Afetler ve Çevre Dergisi, 90(432), 1–12.
12. Cabalar, A. F., Hassan, D. I., Abdulnafaa, M. D. (2017). Use of waste ceramic tiles for road pavement subgrade. Road Materials and Pavement Design, 18(4), 882–896.
13. Cachim, P. B. (2009). Mechanical properties of brick aggregate concrete. Construction and Building Materials, 23(3), 1292–1297.
14. Chen, M. Z., Lin, J. T., Wu, S. P., Liu, C. H. (2011). Utilization of recycled brick powder as alternative filler in asphalt mixture. Construction and Building Materials, 25(4), 1532–1536.
15. Çakar B. (2009). Esnek Üst Yapılarda Tuğla Kırığı Atıkları Kullanımının Deneysel Olarak İrdelenmesi. Yüksek Lisans Tezi (yayımlanmış), Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Eskişehir, 112 s.
16. Dalkılıç S. (2014). Tuğla Tozu Katkılı Harçlarda Donatı Korozyonunun Araştırılması. Yüksek Lisans Tezi (yayımlanmış),Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Isparta, 145 s.
17. Daniyal, M., Ahmad, S. (2007). Application of Waste Ceramic Tile Aggregates in Concrete. International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technology ( An ISO Certified Organization), 3297(12), 12808–12815.
18. Debieb, F., Kenai, S. (2008). The use of coarse and fine crushed bricks as aggregate in concrete. Construction and Building Materials, 22(5), 886–893.7
19. Demir, I., Orhan, M. (2003). Reuse of waste bricks in the production line. Building and Environment, 38(12), 1451–1455.
20. European Commission Energy Department (2021) "In focus: Energy efficiency in buildings", [pdf] Energy Department, Brussels, Available at: https://ec.europa.eu/info/sites/default/files/energy_climate_change_environment/events/documents/in_focus_energy_efficiency_in_buildings_en.pdf [Erişim tarihi: 15.01.2021]
21. Fahim, G., Rahman, A., Sam, M., Wei, K., Mirza, J., Tahir, M. (2019a). Evaluation of alkali-activated mortars containing high volume waste ceramic powder and fly ash replacing GBFS. Construction and Building Materials, 210, 78–92. Fahim, G., Rahman, A., Sam, M., Wei, K., Ali, M., Tahir, M., Mirza, J. (2019b). Properties of ceramic tile waste based alkali-activated mortars incorporating GBFS and fly ash. Construction and Building Materials, 214, 355–368. Fırat, F. K., Akbaş, F. (2015). İnşaat Endüstrisinde Geri Dönüşüm Çalışmalarının Geliştirilmesi ve Ekonomi Üzerine Etkileri. Internatıonal Conference On Eurasıan Economıes 2015, 637–644.
22. Fort, J., Cerny, R. (2020). Transition to circular economy in the construction industry: Environmental aspects of waste brick recycling scenarios. Waste Management, 118, 510–520.
23. Gündüz, B., & Dönmez, Y. (2018). Üniversite Çalışanlarının Ekoturizm Algısı. Bartın Orman Fakültesi Dergisi, 20(2), 152-162.
24. Hasanah, N., Shukor, A., Hossein, L., Rahman, A., Sam, M., Tahir, M., Samadi, M. (2018). Microstructure and Strength Properties of Mortar Containing Waste Ceramic Nanoparticles. Arabian Journal for Science and Engineering, 43(10), 5305–5313.
25. Huseien, G. F., Sam, A. R. M., Shah, K. W., Mirza, J. (2020). Effects of ceramic tile powder waste on properties of self-compacted alkali-activated concrete. Construction and Building Materials, 236, 117574.
26. Islam, R., Nazifa, T. H., Yuniarto, A., Shanawaz Uddin, A. S. M., Salmiati, S., Shahid, S. (2019). An empirical study of construction and demolition waste generation and implication of recycling. Waste Management, 95, 10–21.
27. İyican, A. B. (2016). İlk, Orta, Lise Binalarının Eğitim Yapıları Asgari Tasarım Standartları Kılavuzunda Yer Alan Yönlenme İlkeleri Açısından Değerlendirilmesi : Karabük Örneği. Yüksek Lisans Tezi (yayımlanmış),Karabük Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Karabük, 136 s.
28. Jankovic, K., Nikolic, D., Bojovic, D. (2012). Concrete paving blocks and flags made with crushed brick as aggregate. Construction and Building Materials, 28(1), 659–663. Kalınçimen, G., Öztürk, A. U., Kaplan, G., Yıldızel, S. A. (2015). Seramik Atıklarının Çimento İkame Malzemesi Olarak Kullanılması ve Asit Dayanıklılığının İncelenmesi. Kastamonu University Journal of Engineering and Sciences, 1(1), 9-16. Kara, Ç., Karacasu, M. (2017). Investigation of waste ceramic tile additive in hot mix asphalt using fuzzy logic approach. Construction and Building Materials, 141, 598–607. Kılıç, N. (2012). Kentsel Dönüşümde Geri Dönüşüm Atığı. Ar&ge Bülten 2012 Aralk–Sektörel, 12–20. Kotan S. (2016). Yıkım işlemleri ve Hafriyat Toprağı ile İnşaat ve Yıkıntı Atıklarının Kontrolü Yönetmeliği taslağı, Yaşanabilir Çevreler ve Marka Şehirler, Hedef 2023, Demolition Conference İstanbul, Turkey. Kumanayake, R., Luo, H. (2018). A tool for assessing life cycle CO2 emissions of buildings in Sri Lanka. Building and Environment, 128(November 2017), 272–286.
29. Külekçi G (2013). Mermer Ve Tuğla Atıklarının Macun Dolguda Kullanılabilirliğinin Araştırılması. Yüksek Lisans Tezi (yayımlanmış),Karadeniz Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Trabzon, 86 s.
30. Li, H., Dong, L., Jiang, Z., Yang, X., Yang, Z. (2016). Study on utilization of red brick waste powder in the production of cement-based red decorative plaster for walls. Journal of Cleaner Production, 133, 1017–1026.
31. Ma, Z., Tang, Q., Wu, H., Xu, J., Liang, C. (2020). Mechanical properties and water absorption of cement composites with various fineness and contents of waste brick powder from C&D waste. Cement and Concrete Composites, 114(April), 103758.
32. Maçin, K. E., Demir, İ. (2018). Kentsel Dönüşüm Sürecinde İstanbul’da İnşaat ve Yıkıntı Atıkları Yönetimi. Adıyaman Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 9, 188–201.
33. Meza, A., Siddique, S. (2019). Effect of aspect ratio and dosage on the flexural response of FRC with recycled fiber. Construction and Building Materials, 213, 286–291.
34. Mohammadinia, A., Arulrajah, A., Horpibulsuk, S., Chinkulkijniwat, A. (2017). Effect of fly ash on properties of crushed brick and reclaimed asphalt in pavement base/subbase applications. Journal of Hazardous Materials, 321, 547–556.
35. Ortega, J. M., Letelier, V., Solas, C., Moriconi, G., Climent, M. A., Sanchez, I. (2018). Long-term effects of waste brick powder addition in the microstructure and service properties of mortars. Construction and Building Materials, 182, 691–702.
36. Ölmez, E., Yıldız, Ş. (2008). İnşaat ve Yıkıntı Atıklarının Yönetimi ve Planlanan İstanbul Modeli. Kent Yönetimi, İnsan ve Çevre Sorunları 08 Sempozyumu, 02-06 Kasım 2008.
37. Öner, J. (2020). Seramik Atıklarıyla Hazırlanan Asfalt Karışımların Soyulmaya Karşı Dayanımının Belirlenmesi. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 20, 498–505.
38. Özyavuz, M., & Dönmez, Y. (2016). Konut ve Site Alanlarında Uygulanan Peyzaj Tasarımlarının Yeterliliği Üzerine Bir Araştırma: Tekirdağ Kenti. Düzce Üniversitesi Ormancılık Dergisi, 12(2), 108-122.
39. Paker, B. (2017). Sürdürülebilir Bina Üretiminde Mimarın Yapısal Atık Oluşumuna Bakış Açısının İncelenmesi: Bursa Alan Çalışması. Yüksek Lisans Tezi (yayımlanmış),Uludağ Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Bursa, 129 s. Poon, C. S., Chan, D. (2006a). Paving blocks made with recycled concrete aggregate and crushed clay brick. Construction and Building Materials, 20(8), 569–577.
40. Poon, C. S., Chan, D. (2006b). Feasible use of recycled concrete aggregates and crushed clay brick as unbound road sub-base. Construction and Building Materials, 20(8), 578–585.
41. Robati, M., Oldfield, P., Akbar, A., Carmichael, D. G., Kuru, A. (2021). Carbon value engineering : A framework for integrating embodied carbon and cost reduction strategies in building design. Building and Environment, 192(October 2020), 107620.
42. Sabat, A. K. (2012). Stabilization of expansive soil using waste ceramic dust. Electronic Journal of Geotechnical Engineering, 17, 3915–3926.
43. Sabbas, T., Polettini, A., Pomi, R., Astrup, T., Hjelmar, O., Mostbauer, P., Cappai, G., Magel, G., Salhofer, S., Speiser, C., Heuss-Assbichler, S., Klein, R., Lechner, P. (2003). Management of municipal solid waste incineration residues. Waste Management, 23(1), 61–88.
44. Saleem, B., Hussain, A., Khattak, A., Khan, A. (2021). Performance evaluation of bacterial self-healing rigid pavement by incorporating recycled brick aggregate. Cement and Concrete Composites, 117, 103914.
45. Sapmaz Veral, E., Yiğitbaşıoğlu, H. (2018). Avrupa Birliği Atık Politikasında Atık Yönetiminden Kaynak Yönetimi Yaklaşımına Geçiş Yönelimleri ve Döngüsel Ekonomi Modeli.Ankara Üniversitesi Çevrebilimleri Dergisi, 6(1), 1–19.
46. Sekar, M. (2017). Partial Replacement of Coarse Aggregate by Waste Ceramic Tile in Concrete. International Journal for Research in Applied Science and Engineering Technology, V(III), 472–479.
47. Sekar, T., Ganesan, N., Nampoothiri, N. (2011). Studies on Strength Characteristics on Utilization of Waste Materials as Coarse Aggregate in Concrete. International Journal of Engineering Science and Technology (IJEST), 3(7), 5436–5440.
48. Sev, A. (2009). Sürdürülebilir Mimarlık. YEM Yayın. İstanbul. ISBN: 9789944757225
49. Shoaei, P., Reza, H., Mirlohi, F., Narimani, S., Ameri, F. (2019). Waste ceramic powder-based geopolymer mortars : Effect of curing temperature and alkaline solution-to-binder ratio. Construction and Building Materials, 227, 116686.
50. Soysal, S. (2008). Konut Binalarında Tasarım Parametreleri ile Enerji Tüketim İlişkisi. Yüksek Lisans Tezi (yayımlanmış),Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Mimarlık Anabilim Dalı, 145 s.
51. Tuna Kayılı, M., Özmen, S. T. (2020). Determining of the embodied carbon of light gauge steel and wood wall construction. El-Cezeri Journal of Science and Engineering, 7(2), 603–618.
52. Tuna Kayılı, M., Veer, F. A., Çelebi, G. (2016). Assessment of the energy savings and CO2 emissions reduction of glass structures through alternative demolition scenarios. Glass Structures and Engineering, 1(2), 435-449.
53. Upadhyay, A., Kaur, S. (2016). Review on Soil Stabilization Using Ceramic Waste. International Research Journal of Engineering and Technology, 3(7), 1748–1750.
54. URL-1 (2021).https://webdosya.csb.gov.tr/db/afyon/menu/sifir-atik-02_20180403035822.pdf
55. URL-2 (2021).https://ced.csb.gov.tr/2019-yili-il-cevre-durum-raporlar-i-98681
56. URL-3 (2021).http://safranbolu.meb.gov.tr/meb_iys_dosyalar/2020_05/29154252_ihale_ilan.pdf
57. URL-4 (2021). https://lh3.googleusercontent.com/proxy/ENZhLRF_fwd9Yh1cnRuirH1v0rC2Gb6CpjzRnmmEw5k1F1Ia-720uS7z83O-IcAPufHQrI5CrR9r4j2eXgw_zFLDRDasQupBPzhNn-5LYgxbwh34Lg
58. URL-5 (2021).ICE DB V3.0 – 1 Nov 2019 https://circularecology.com/embodied-carbon-footprint-database.html (01.03.2021)
59. URL-6 (2021) https://www.viessmann.co.uk/heating-advice/how-much-co2-does-tree-absorb
60. Ünal M., 1998. Atık Seramik Karolarının Çimento Üretiminde Kullanılması. Yüksek Lisans Tezi (yayımlanmış),Anadolu Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Eskişehir, 82 s.
61. Youssef, N., Rabenantoandro, A. Z., Dakhli, Z., Chapiseau, C., Waendendries, F., Hage Chehade, F., Lafhaj, Z. (2019). Reuse of waste bricks: a new generation of geopolymer bricks. SN Applied Sciences, 1(10), 1–10.
62. Yüksek, I., Mıhlayanlar, E. (2015). Yaşam Döngüsü sürecinde yapı malzemesi çevre etkileşimi. 2.Nd International Sustainable Buildings Symposium, 28-30 May, 975–983.
63. Zawrah, M. F., Gado, R. A., Feltin, N., Ducourtieux, S., Devoille, L. (2016). Recycling and utilization assessment of waste fired clay bricks (Grog) with granulated blast-furnace slag for geopolymer production. Process Safety and Environmental Protection, 103, 237–251.
64. Zhang, S., He, P., Niu, L. (2020). Mechanical properties and permeability of fiber-reinforced concrete with recycled aggregate made from waste clay brick. Journal of Cleaner Production, 268, 121690.