The Environmental Effects of Building Fires: A Study on Building Materials and Waste Generation

Abstract

A significant portion of fires occurring worldwide consists of building fires. Statistical analyses show that each year, many people are injured or lose their lives due to building fires, and these incidents lead to substantial economic losses. Another important aspect of fire events is the environmental effects that begin with the combustion process but continue even after the fire is extinguished. The primary aim of this study is to examine the environmental effects of fires in buildings in the context of waste generation related to building materials. Structural and non-structural materials can suffer varying degrees of damage when exposed to high temperatures, negatively affecting the lifespan of structures. The condition of building damage can lead to a need for repairs or even result in the end of its useful life. This situation necessitates construction processes involving the reuse of limited finite resources and threatens sustainability. Due to their chemical, physical, and mechanical properties, building materials exhibit different behaviors after a fire, resulting in the generation of solid, liquid, and gas waste. This study aims to summarize the flammability classes of building materials, the waste generated as a result of fires, and the recycling processes.

Keywords

• Building Fires
• Fire Safety
• Enviromental Impact
• Building Materials
• Waste.

Bina Yangınlarının Çevresel Etkileri: Yapı Malzemeleri ve Atık Oluşumu Üzerine Bir İnceleme

Öz

Dünya genelinde meydana gelen yangınların önemli bir kısmını bina yangınları teşkil etmektedir. Yapılan istatistiksel analizler, her yıl bina yangınları sonucunda çok sayıda insanın yaralandığını veya hayatını kaybettiğini ve bu olayların ekonomik açıdan büyük kayıplara yol açtığını göstermektedir. Yangın olayının bir diğer önemli boyutu, yanma süreci ile başlayan ancak yangının söndürülmesinin ardından da devam eden çevresel etkilerdir. Bu çalışmanın temel amacı, binalarda meydana gelen yangınların çevresel etkilerini yapı malzemeleri bağlamında atık oluşumu açısından incelemektir. Yapısal ve yapısal olmayan malzemeler, yüksek sıcaklıklara maruz kaldıklarında çeşitli derecelerde hasar görmekte ve bu durum yapıların yaşam döngüsü sürelerini olumsuz etkilemektedir. Bina hasar durumu, onarım ihtiyacını doğurabileceği gibi, kullanım ömrünün sona ermesine de neden olabilmektedir. Bu durum, sınırlı kıt kaynakların yeniden kullanımıyla inşa süreçlerini gerektirmekte ve sürdürülebilirliği tehdit etmektedir. Yapı malzemeleri kimyasal, fiziksel ve mekanik özellikleri gereği yangın sonrası farklı davranışlar sergilemekte ve bu süreçte katı, sıvı ve gaz atıklar ortaya çıkmaktadır. Bu çalışma, yapı malzemelerinin yanıcılık sınıflarını, yangın sonucunda oluşan atıkları ve geri dönüşüm süreçlerini özetlemeyi hedeflemektedir.

Anahtar Kelimeler

• Atık
• Bina Yangınları
• Çevresel Etki
• Yangın Güvenliği
• Yapı Malzemeleri

Kaynakça

1. Demirarslan, D. (2016). Türkiye ve Japonya’da konutların yapısal olmayan deprem tehlikeleri açısından incelenmesi. Doğal Afetler ve Çevre Dergisi, 2(2), 121-129. Akçaözoğlu, S. ve Akçaözoğlu, K. (2018). Yüksek Binalardaki Pasif Yangın Güvenlik Önlemlerinin İncelenmesi: Niğde İlinde Bir Araştırma, Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 18 (015503), 972-980. https://doi.org/10.5578/fmbd.67734.
2. Amon, F., Gehandler, J., McNamee, R., McNamee, M., Vilic, A. (2019). Measuring the impact of fire on the environment, Fire Impact Tool, version I, ISBN: 978-91-88907-87-5, Brandforsk.
3. An, W., Xiao, H., Liew, K.M. (2015). Downward flame spread over extruded polystyrene. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 119, 1091–1103, https://doi.org/10.1007/s10973-014-4186-4
4. Ankara Büyükşehir Belediyesi İtfaiye Daire Başkanlığı. (2020). Yangın yerindeki tehlikeler. https://www.ankara.bel.tr/files/9416/4328/9990/4-_Yangn_Yerindeki_Tehlikeler_Tamam_-56-.pdf
5. Aydın, Ö. ve Lakot Alemdağ, E. (2014). Sustainable Materials In Black Sea Vernacular Architecture; Wood And Stone, The Journal Of International Social Research ,7 (35), 394-404.
6. Bekem Kara, İ. (2012). Karacabey/Bursa’da konut yangınına ilişkin fotoğraflar. Kişisel arşiv.
7. Bekem Kara, İ. (2017). Giresun İli Yangın İstatistiklerinin İncelenmesi (2011-2016), Karadeniz Fen Bilimleri Dergisi, 7(2), 96-105.
8. Bekem Kara, İ. (2018). 2013-2017 Yılları Arasında Artvin İl Merkezinde Meydana Gelen Bina Yangınlarının İncelenmesi, Doğal Afetler ve Çevre Dergisi, 4(2), 105-114, DOI: 10.21324/dacd.390289

9. Bekem, İ., Gültekin, A.B., Dikmen, Ç.B. (2015). Yapılarda sürdürülebilirlik ölçütleri kapsamında yangın olaylarının incelenmesi, 2. Uluslararası Sürdürülebilir Yapılar Sempozyumu, (pp. 288-293), Ankara, Türkiye.
10. Binaların yangından korunması hakkındaki yönetmelik (BYKHY). (2007). T.C. Resmi Gazete (26735, 27 Kasım 2007).
11. Brushlinsky, N. Sokolov, S. Wagner, P., Messerschmidt, B. (2022). Center for Fire Statistics, World Fire Statistics, https://www.ctif.org/sites/default/files/2022-08/CTIF_Report27_ESG_0.pdf
12. Chakrabarti, B., Yates, T., Lewry, A. (1996). Effect of fire damage on natural stonework in buildings, Construction and Building Materials, 10(7), 539-544, https://doi.org/10.1016/0950-0618(95)00076-3
13. Cosgun, N. ve Esin, T. (2006). A study regarding the environmental management system of ready mixed concrete production in Turkey, Building and Environment, 41 (8), 1099-1105, https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2005.06.012.
14. Çatıkkaş, M. ve Şimşek, Z. (2019). Şimşek, Tasarım aşamasında yangın güvenliğinin oluşturulması: Bir fabrika binası örneği , TÜYAK 2019 , (pp.320-333), İstanbul, Turkey.
15. Çolak, S., Çolakoğlu, G., As, N. (2002). Ağaç Malzemenin Yanması Ve Yangında Diğer Yapı Elemanlarıyla Karşılaştırılması, İstanbul Üniversitesi Orman fakültesi dergisi, 52 (1), 15-22.
16. Dembele, S., Rosario, R.A.F., Wen, J. X. (2012). Thermal breakage of window glass in room fires conditions – Analysis of some important parameters, Building and Environment, 54, 61-70, https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2012.01.009
17. Doroudiani, S. ve Omidian, H. (2010). Environmental, health and safety concerns of decorative mouldings made of expanded polystyrene in buildings, Building and Environment, 45 (3), 647-654. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2009.08.004.
18. Ficsher, E.C. veWarma. A.H. (2016). Enviromental Impact of Fire, Structural Sustainability, 22-25.
19. Garcia-Castillo, E., Paya-Zaforteza, I., Hospitaler, A. (2023). Fire in heritage and historic buildings, a major challenge for the 21st century, Developments in the Built Environment, 13(100102), https://doi.org/10.1016/j.dibe.2022.100102.
20. Giebułtowicz, J., Rużycka, M., Wroczyński, P., Purser, D.A., Stec, A.A. (2017). Analysis of fire deaths in Poland and influence of smoke toxicity, Forensic Science International, 277, 77-87. https://doi.org/10.1016/j.forsciint.2017.05.018.
21. Gorbett, G.E., Meacham, B.J., Wood, C.B., Dembsey, N. (2015). Use of damage in fire investigation: a review of fire patterns analysis, research and future direction. Fire Science Reviews, 4(4), 1-35, https://doi.org/10.1186/s40038-015-0008-4
22. Hall, S. (2024). Fire loss in the United States. https://www.nfpa.org/-/media/Files/News-and-Research/Fire-statistics-and-reports/US-Fire-Problem/osFireLoss.pdf
23. Hölemann, H. (1994), Environmental Problems Caused by Fires and Fire-Fighting Agents, In T. Kashiwaki ve G. Maryland (Eds.), Fire Safety Science-Proceedings of The Fourth International Symposium (pp. 61-77). Canada.
24. İstanbul Büyükşehir Belediyesi İtfaiye Daire Başkanlığı. (2025). İstatistikler 2020-2024. https://itfaiye.ibb.gov.tr/img/_1755321122025_.pdf
25. Kanter, J. ve Murray, T. (2017). At least 12 dead as huge blaze rips through a London tower block. Businessinsider. https://www.businessinsider.com/photos-inside-grenfell-tower-after-deadly-fire-2017-6
26. Khoury, G.A. (2000), Effect of fire on concrete and concrete structures, Progress in Structural Engineering and Materials, 2, 429-447. https://doi.org/10.1002/pse.51
27. Kuti, R., Zólyomi, G., László, G., Hajdu, C., Környei, L., Hajdu, F. (2023). Examination of effects of indoor fires on building structures and people, Heliyon, 9(1), e12720, https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2022.e12720.
28. Luo, S., Xie, Q., Tang, X. Qiu, R., Yang, Y. (2017). A quantitative model and the experimental evaluation of the liquid fuel layer for the downward flame spread of XPS foam, Journal of Hazardous Materials, 329, 30-37, https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2017.01.028
29. Marlair,G., Simonson, M., ve R.G. Gann, R.G. (2004), Environmental concerns of fires : facts, figures, questions and new challenges for the future. In S. Edinbourg (Ed.), 10. International Interflam Conference, (pp.325-337). Interscience communications. London.
30. Martin, D., Tomida, M., Meacham, B. (2015). The Environmental Impact of Fire, Final Report, Fire Protection Research Foundation, Worcester.
31. McNamee, S. M. (2015). Fire and Environment, Fire Technology, 51, 1-2. https://doi.org/10.1007/s10694-014-0444-z.
32. Orhan, A.V. (2013). Mimarlıkta betonun sürdürülebilirliği, Ege Mimarlık , 83, 36-39, https://www.egemimarlik.org/cevirim-ici-okuma/83/1211
33. Özgünler, M., Acun Özgünler, S., Arpacıoğlu, Ü. (2016). Sürdürülebilir Binaların Çatı ve Cephelerinde Oluşan Yangın Risklerinin Analizi, 8. Ulusal Çatı ve Cephe Sempozyumu, (21-30), İstanbul.
34. Rahardjo, H. A. ve Prihanton, M. (2020).The most critical issues and challenges of fire safety for building sustainability in Jakarta, Journal of Building Engineering, 29 (101133), https://doi.org/10.1016/j.jobe.2019.101133 .
35. Salgın, B. (2009). Türkiye’de Yapısal Atık Yönetimi ile İlgili Yasal Düzenlemeler ve Yetersizlikler, TOL , 7, 89-94.
36. Schultz-Falk, V., Agersted, K., Jensen, P.A., Solvang, M. (2018). Melting behaviour of raw materials and recycled stone wool waste, Journal of Non-Crystalline Solids, 485, 34-41, https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2018.01.035.
37. Siligardi, C., Miselli, P., Francia, E., Gualtieri, M. L. (2017).Temperature-induced microstructural changes of fiber-reinforced silica aerogel (FRAB) and rock wool thermal insulation materials: A comparative study, Energy and Buildings, 138, 80-87, https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2016.12.022.
38. Stec, A. A., Dickens, K., Barnes, J., Bedford, C. (2019). Environmental contamination following the Grenfell Tower fire, Chemosphere, 226, 576-586, https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2019.03.153.
39. Şenkal Sezer, F. (2005). Türkiye’de Isı Yalıtımının Gelişimi Ve Konutlarda Uygulanan Dış Duvar Isı Yalıtım Sistemleri, Uludağ Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, 10(2), 79-85.
40. Şimşek, O. (2022). Yapı malzemeleri II, Seçkin Yayıncılık.
41. Taherkenareh, A. (2017). Dozens of Firefighters Killed as Iconic Building in Tehran Collapses. NBC news. https://www.nbcnews.com/slideshow/dozens-firefighters-killed-injured-iconic-building-tehran-collapses-n708946
42. Toydemir, N., Gürdal, E., Tanaçan, L. (2011). Yapı Elemanı Tasarımında Malzeme, İstanbul, ISBN:978-975-04-00604-1
43. URL 1 (2025) https://www.colourbox.com/image/deserted-building-after-a-fire-image-29774004
44. Uygunoğlu, T., Güneş, İ., Çalış, M., Özgüven, S. (2015). EPS ve XPS Malzemeleriyle Yapılan Mantolamaların Yangın Sırasındaki Davranışlarının Araştırılması, Politeknik Dergisi, 18 (1), 21-28.
45. Wang, D., Ju, X., Yang, L. (2023). Experimental studies of the effect of burner location on the development of building fires, Journal of Building Engineering, 65(105680), https://doi.org/10.1016/j.jobe.2022.105680.
46. Wang, Q., Wang, Y., Chen, H., Xiao, H., Sun, J., He, L. (2013). Frame constraint effect on the window glass crack behavior exposed to a fire, Engineering Fracture Mechanics, 108, 109-119, https://doi.org/10.1016/j.engfracmech.2013.03.010.
47. Wieczorek, J.Z., Ditch, B., Bill, G.R. (2010). FM Global Technical Report, Environmental İmpact of Automatic Fire Sprinklers, https://www.fm.com/-/media/Files/FM-Global/Research-Technical-Reports/p10062.pdf
48. Yaman Y. ve Sarıcıoğlu, P. (2017). Yapı Malzemesi Olarak Camın Performans Kriterlerinin İrdelenmesi, II. International Academic Research Congress, (pp. 889-8969, Antalya, Turkey.
49. Yörükoğlu, A., Akkurt, F., Çulha, S. (2020). Investigation of boron usability in rock wool production, Construction and Building Materials, 243, 118222, https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.118222