Çarşamba, Temmuz 6, 2022

Boya Endüstrisinde Döngüsel Ekonomi Yaklaşımı

1. Yeşil Mutabakat ve Döngüsel Ekonomi İlişkisi

Avrupa Birliği 19 Aralık 2019 tarihinde “AB Yeşil Mutabakat”ı hayata geçirerek iklim değişikliği ve çevreye verilen zararı en aza indirirerek daha fazla ekonomik fayda sağlamak amacıyla bir yol haritası belirlemiştir.

2020 yılı Dünya Ekonomik Forumu yıllık toplantısında “işletmelerin döngüsel ekonomiye (endüstriyel sürdürülebilirlik) geçişi nasıl hızlandırılabilir” tartışılmış ve öneriler sunularak döngüsel ekonomiye geçiş süreci başlatılmıştır. Hazırlanan Döngüsel Ekonomi El Kitabı, çok sayıda stratejiyi, pratik içgörüyü ve vaka incelemelerini içermektedir. Döngüsel ekonomi
ve Yeşil Mutabakat arasındaki ilişki Şekil 1’de verilmiştir.

Ocak 2021’den itibaren TÜBİTAK, ülkemizde mevcut sanayi kuruluşlarının Avrupa Yeşil Mutabakat standartlarına göre üretim yapabilmelerini teşvik etmek amacıyla Yeşil Mutabakat (endüstride sürdürülebilirlik) ile ilişkili konulardaki ARDEB ve TEYDEB proje önerilerine ek puan uygulamasına geçmiş ve bu konuları öncelikli alanlara dahil etmiştir.

Yeşil Mutabakat yalnızca AB sınırları içerisindeki faaliyetleri düzenlemekle kalmıyor, aynı zamanda AB üreticilerinin rekabetçi gücünü korumak için ticareti yapılan ürünün karbon
yoğunluğu üzerinden hesaplanacak bir takım gümrük düzenlemelerini tasarlamaktadır (1).

Ekim-Kasım 2021 tarihinde Glasgow’da yapılan Glasgow İklim Değişikliği Konferansı sonunda Glasgow İklim Paktı yayınlanmıştır. Kuruluşların Yeşil Mutabakat uygulama çalışmalarını üç kapsamda gerçekleştirerek her firmanın eksiksiz, tutarlı, şeffaf ve gerçekçi olarak kendi sera gazı (karbon ayak izi) raporları olması gerektiğini karara bağlanmıştır (Tablo1) ve tüm şirketler, CDP (Carbon Disclosure Footprint-Karbon Saydamlık Projesi) ve SBT (Science Based Targets-Bilime Dayalı Hedefler) temelinde Yeşil Mutabakat kurallarına uymakla yükümlüdür.

Aynı zamanda, Avrupa Birliği içinde faaliyet gösteren ithalatçı firmalara Yeşil Mutabakat’a
uyma zorunluluğu getirilmiştir, böylece Avrupa’ya ihracat yapan tüm firmalar Yeşil Mutabakat’a uyarak sera gazı (karbon ayakizi) raporlarını doğru ve gerçekçi bir şekilde yayınlamak zorundadırlar (2,3).

Dünyada Yeşil Mutabakat ve döngüsel ekonomi süreçlerine uyum sağlamadaki en önemli eksiklik, bu süreçlerin standartlarının henüz net olarak belirli olmamasıdır. Standartların
belirlenmesiyle birlikte sürecin sağlıklı bir şekilde işleyebilmesinde görev alabilecek uzman personel ihtiyacı bir diğer en önemli eksilik olacaktır.

Endüstriyel simbiyoz, döngüsel ekonomi ve sürdürülebilirlik arasındaki ilişki
Şekil 1. Endüstriyel simbiyoz, döngüsel ekonomi ve sürdürülebilirlik arasındaki ilişki (1)

Özellikle bu ihtiyacın giderilmesine katkı sağlamak amacıyla Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi, “Endüstriyel Sürdürülebilirlik” alanında lisansüstü program başvurusu yapmıştır. Bu program özellikle endüstride çalışan ve bu alanda uzmanlaşmak isteyen birçok farklı alandan (mühendislik, temel bilimler, sosyal bilimler, sağlık bilimleri) lisans
mezunu adayları kapsayacaktır.

Tablo 1. Karbon ayak izi raporlaması kapsamları
Tablo 1. Karbon ayak izi raporlaması kapsamları

2. Boya Endüstrisinde Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi

Son yıllarda boya endüstrisi, döngüsel ekonomi hedeflerine uygun olarak çevresel performansı iyileştirecek koşulları oluşturmak için ürünlerin, teknolojilerin ve ambalajların geliştirilmesine odaklanmıştır.

Boyaların çoklu bileşimleri çevreyi ve insan sağlığını farklı şekilde etkilediğinden dolayı boyaların çevresel performansnı değerlendirmek için şu an en kullanışlı araç Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi (YDD)’dir. Üretim aşamalarının çevresel etkisini en aza indirgemeyi döngüsel ekonomi (DE) ele almaktadır.

Boyaların üretimlerinin etkisi yüksek olmasına rağmen, oluşturdukları filmler alt tabakayı koruyarak çürümeyi yavaşlattığından dolayı, çevresel etkiyi azaltmaya izin verirler.

Döngüsel ekonomi ışığında boya ve kaplamaların geri dönüştürülmesi, atık malzemelerde yeni ürünler tasarlamak için atıkların dönüştürülmesi veya ikame hammadde kaynakları
bulunması gibi sürdürülebilir uygulama ve eylemlerin gelişimini hızlandıran çevresel öncelikleri belirleyebilen ve bir kimyasalın yaşam döngüsünü analiz edebilen çok disiplinli bir yaklaşıma duyulan ihtiyaç ortaya çıkmıştır.

Son on yılda, boya endüstrisindeki sürdürülebilirliğin orijinal konsepti; toksik bileşenlerin azaltılması ve endüstrinin solventden su bazlı hale dönüştürülmesi gibi boyalar için sürdürülebilirlik faktörlerini analiz etmek, bileşenlerinin tüm değer zinciri ve bireysel ürünler
odağına değişmiştir. Bir diğer önemli adım, hammaddeleri geri dönüştürülmüş malzemelerle değiştirerek boya üretmenin yollarını araştırmak olmuştur.

Ayrıca, kimya sektörünün çevresel performansı değerlendirilirken boya ambalajı da dikkate alınmaktadır. Boyalarda, özellikle atık boya kullanımında sürdürülebilir iyileştirmelere yönelik çok disiplinli ve yapısal yaklaşımla ilgili hala sınırlı bilimsel literatür bulunmaktadır.

Boya paketleme konusunda sınırlı bilimsel literatür ve çalışmalar mevcuttur. Boya sektöründe ambalaj çok az çalışılsa da ekonomik olarak oldukça önemlidir. Endüstride bilimsel araştırma temelli çalışmalara yoğunlaşarak kısa ve orta vadede mevcut temel üretim döngüsü geliştirilmesine bağlı olarak kolaylıkla katma değer oluşturulup karlılık arttırılabilir.

Avrupa’nın bazı ülkelerinde 2018 yılında ‘yeşil boyalar’ ve ‘biyo-boyalar’ geliştirilmiştir. Bu boyalar hakkında bilgi oldukça kısıtlı olduğu için araştırmalar devam etmektedir. Paiano ve ark. 2021 yılında yaptıkları çalışmada, boya endüstrisi için önemli iki stratejiyi değerlendirmişlerdir;

a) duvar boya formülasyonunda kullanılan TiO2 veya kimyasal katkı maddeleri gibi hammaddeler yerine organik kökenli alternatif hammadde kaynakları bulmak;

b) atık boyanın yeni boya ürünlerine dönüştürülmesidir. Her iki madde için literatür bilgisi oldukça sınırlıdır. Yapılan çalışmada seçilen iki boya için mevcut üretim yaşam döngüsünün çevresel etkileri değerlendirilerek elde edilen sonuçlar temelinde belirli alternatifler önermek ve daha sürdürülebilir bir üretim döngüsü oluşturmak amacıyla en çok etkileyen aşamalar/modüller belirlenmiştir.

YDD çalışması, ISO 14040:2006 (çevre yönetimi – yaşam döngüsü değerlendirmesi – ilkeler ve çerçeve) ve ISO 14044:2006 (çevre yönetimi ve yaşam döngüsü değerlendirmesi ve gereksinimler ve kılavuzlar) uyarınca gerçekleştirilmiştir. Fonksiyonel birim olarak 1 kg kabul edilmiştir.

Boyaların kullanım ömrü ise ürünün garanti süresine bağlı olarak 50 yıl belirlenmiştir. Boyaların yaşam döngüsü değerlendirmesini yapmak amacıyla veri işleme ve analizi için Ecoinvent 3.5 ve GaBi ts (Version 8.7.0.18) software kullanılmıştır.

Boya üretiminin yaşam döngüsü aşamalarının sistem sınırları, EN 15804’e göre A1, A2 ve A3 modüllerine ayrılarak analiz edilmiştir (Şekil 2). A1 ve A2 modülünde alternatif senaryolara atıfta bulunarak atık boyalar ve bunların taşınması kısa çizgilerle gösterilmiştir.

Boya üretiminin yaşam döngüsü aşamalarının sistem sınırı
Şekil 2. Boya üretiminin yaşam döngüsü aşamalarının sistem sınırı

Modül A1, hammadde üretimi, tedariği ve ürettiği kendi enerjisini ifade eder. Modül A2, hammaddelerin üretim sahasına gemi ve karayolu ile taşınması, forkliftlerle hammaddelerin dağıtılması ile ilgilidir.

Modül A3, üretim sürecinde tüm hammaddelerin kullanımında elektrik ve su tüketimi ile ilgilidir. Bu modül, süreçteki tüm hammaddelerin kullanımını, elektrik ve su tüketimini raporlar.

Bu modüle, A ve B senaryolarının alternatif ambalajlarının (%50 PP (Polipropilen) ve Al
(Alüminyum)) yanı sıra PP ambalaj üretimi de dahildir. Hammaddelerin (A1 ve A2 modülleri) üretimi, tedariği ve nakliyesinin karmaşıklığından farklı olarak A3 modülündeki
tesiste boya üretim süreci basittir.

Partiler halinde gerçekleşir ve ana aşamalar; reçinelerin hazırlanması, dispersyon, test ve paketlemedir.

Çalışmada ilk olarak, mevcut üretim döngüsüne (temel senaryo) göre farklı kimyasal bileşimlerle karakterize edilen iki boyanın karşılaştırması yapılmıştır. İkinci olarak her ürün için iki ek ve alternatif senaryo hipotezi oluşturulmuştur. Bu senaryolar, saf boya ile karıştırılmış atık boya kullanımına ve yüksek oranda geri dönüştürülmüş ambalaj malzemesi girdilerinin kullanımına odaklanmaktadır.

Amaçlardan biri, öncelikle boyaların yaşam döngülerinin çevresel etkilerini değerlendirmek
ve bu etkileri azaltmak için uygulanabilir önlemleri ortaya koymaktır. Diğer amaç ise döngüsel ekonomi yaklaşımına göre senaryolar arasında daha iyi seçeneği belirlemektir.

Sonuçlar, tüm etki göstergeleri için hammadde üretimi ve tedariğinin her iki boya üzerinde de en büyük etkiye sahip olduğunu vurgulamaktadır. Sonuç olarak atık boya kullanımı, çevresel etkileri ortalama olarak yaklaşık %48 oranında azaltmaktadır.

Ayrıca, paketleme seçenekleri, toplam etki göstergelerinde ambalajın katkısı ihmal edilebilir olsa da, %50 geri dönüştürülmüş polipropilen kullanımının %100 geri dönüştürülmüş alüminyumdan daha iyi bir çevresel performansa sahip olduğunu belirlememize olanak tanır. Sonuçları doğrulayarak atık boya kullanımına ilişkin duyarlılık analizi de yapılmıştır(4).

3. Diğer Çalışmalar

Dünyada atık boyaların geri kazanımı amacıyla farklı çalışmalar devam etmektedir. AkzoNobel firması, atık boya kutularında kalan boyaları kullanarak %35 geri dönüştürülmüş boyadan üretilmiş Dulux Trade Evolve Matt adlı geri dönüştürülmüş boyayı, Ekim 2019 yılında ilk kez satışa sunmuştur (5).

İngiltere’de her yıl 55 milyon litre artık dekoratif boya çıkmaktadır. Kalan boyanın yalnızca %2’si yeniden kullanılmaktadır. Her yıl atık boyayı bertaraf etmenin yerel yönetime tahmini
maliyeti 20,6 milyon £’dir(6).

Regent Paints, Inc., konut, depolar ve sanayiden topladığı kullanılmamış boyaları değerlendirmek amacıyla geliştirdikleri süreç sayesinde bu boyaların kullanılmamış beyaz-mat boyalar ile belirli oranlarda karıştırılarak ekonomiye kazandırılmasını sağlamaktadır.

Referanslar
1- Balbay, S., Sarihan, A., Avsar, E., “Circular Economy / Industrial Sustainability” Approach
in the World and in Turkey, European Journal of Science and Technology, 2021,
(27), 557-569.
2- Outcomes of the Glasgow Climate Change Conference – Advance Unedited Versions
(AUVs) and list of submissions from the sessions in Glasgow, October-November
2021
3- Klaaßen, L., Stoll, C., Harmonizing corporate carbon footprints, Nature Communıcatıons,
2021, 12:6149 | https://doi.org/10.1038/s41467-021-26349-x
4- Paiano, A., Gallucci, T., Pontrandolfo, A., Lagioia, G., Piccinno, P., Lacalamita, A.,
Sustainable options for paints through a life cycle assessment method, Journal of Cleaner
Production, 2021, 295, 126464. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2021.126464
5- https://www.duluxtradepaintexpert.co.uk/en/content/evolve
6- Priestley, S., Baker, J., Circular economy for leftover paint, Number CDP-2016/0210,
https://commonslibrary.parliament.uk/research-briefings/cdp-2016-0210/

 

Doç. Dr. Şenay Balbay
Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi
Meslek Yüksekokulu
Çevre Koruma Teknolojileri Bölümü

İLGİNİZİ ÇEKEBİLİR

BÖLÜM SPONSORU