Biopolymer-based, energy-storing, insulated block brick produced from waste olive oil pomace and production method thereof

Abstract

The invention relates to energy-storing, insulated block bricks and a production method thereof that combine olive pomace waste with biopolymers in order to solve critical problems in sustainable construction materials. The insulated block brick subject to the invention responds to the demand for sustainable building materials with high energy storage performance by providing enhanced insulation and energy efficiency. Olive pomace, which is a waste product of olive oil production, is subjected to certain pre-treatment processes and combined with a polymer matrix, thereby providing a building block that not only ensures effective insulation but also stores thermal energy and enables improved temperature regulation within buildings. This innovative building material not only provides insulation but also regulates indoor temperatures by storing thermal energy. Due to its thermal energy storage property, the block bricks absorb and store heat during warm periods and release this energy during cold periods, thereby providing energy savings. This feature contributes to energy efficiency by reducing the heating and cooling requirements of buildings. The production process includes homogeneously combining olive pomace and brick powder using mechanical mixers, adding a biopolymer and a binding polymer, and subsequently pouring the mixture into molds and drying it. This simple and low-cost method provides an environmentally friendly and economical production process. Through a circular economy approach, it contributes to the utilization of agricultural wastes and to environmental sustainability objectives. As a result, energy-storing insulated block bricks produced from waste olive oil pomace meet a critical need for sustainable construction materials. This material, which is lightweight, thermally efficient, and durable, provides both energy savings and environmental sustainability. The innovative material combination and production method offer an economically and ecologically effective solution by reducing the carbon footprint.

Description

[0001] TARİFNAME

[0002] ATIK ZEYTINYAGI POSASINDAN BIYOPOLIMER ESASLI ENERJI DEPOLAYAN YALITIMLI BLOK TUGLA VE URETIM YONTEMI

[0003] TEKNİK ALAN

[0004] Bulug; zeytin posasi atigim biyopolimerlerle birleştirerek sürdürülebilir inşaat malzemelerinde kritik sorunlari gdzecek enerji depolayan, yalitimli blok tuglalar ve uretim ydntemiyle ilgilidir. Buluga konu yalitimli blok tugla, yuksek enerji depolama performansina sahip surdurulebilir yapi malzemelerine olan talebe yamt vererek geligmig yalitim ve enerji verimliligi saglamaktadir. Zeytinyagi uretiminin atik urunu olan zeytin posasi bazi bn iglemlerden gegirilerek bir polimer matrisle birle§tirerek, yalmzca etkili bir gekilde yalitim saglamakla kalmayip aym zamanda termal enerjiyi depolayan ve yapilarm iginde daha iyi sicaklik duzenlemesi saglayan bir yapi blogu sunmaktadir.

[0005] Zeytinyagi posasimn dzgul ozellikleri, biyopolimer matris içerisinde daha dengeli bir yapi sunarak bu eksikliklerin giderilmesine katki saglamaktadir. Bununla birlikte, atik zeytinyagi posasmdan enerji depolayan yalitimli bir blok tugla uretimi, ingaat malzemesi olarak hem yalitim hem de ISI depolama fonksiyonlanni aym anda saglayarak daha kapsamli bir gdzum sunma potansiyeline sahiptir. Atık zeytinyağı posasından üretilmiş biyopolimer esaslı bir çözümün çevresel avantajları, düşük maliyeti ve yenilenebilir bir kaynak olarak genig kullamm imkam saglama potansiyeline sahiptir. Bu eksiklikler, hem surdurulebilir bir malzeme arayigmdaki ingaat sektdru igin hem de daha duguk karbon ayak izi hedefleyen uygulamalar igin bnemli bir bogluk olugturmaktadir. Dolayisiyla, atik zeytinyagi posasi esasli bir enerji depolayan yalitimli blok tugla uretimi, bu alanda yenilikgi ve eksikligi hissedilen bir gdzum sunmaktadir.

[0006] Blogun enerji depolama ozelligi, sicak dbnemlerde isiyi emmesini ve daha soguk dbnemlerde serbest birakmasim saglayarak daha istikrarli ig mekan sicakliklanna ve azaltilmig enerji taleplerine yol agar. Tanmsal bir atik urun olan zeytinyagi posasmi yeniden kullanarak bulug atigi en aza indirir ve dairesel ekonomi ilkelerini tegvik eder. Biyopolimer, su emilimini, gigmeyi ve mikrobiyal buyumeyi bnleyen bir nem bariyeri gbrevi gdrur ve bbylece dayamkliligi ve yapisal butunlugu artinr. Zeytinyagi posasi atiklanni birincil malzeme olarak kullanmak, hammadde maliyetlerini azaltir ve enerji agismdan verimli binalar igin maliyet etkin bir gdzum olugturur.Bu bulug, geleneksel yapi bloklannda ve yalitim malzemelerinde kargilagilan birkag temel sorunu, ozellikle enerji depolama yeteneklerinin eksikligini, zayif nem direncini ve organik atik bazli bilegenler kul Ian i Id ig i nda duguk dayamklihgi gbzuyor. Bu sorunlan ele alarak, ilgili bulug surdurulebilir, termal enerji depolama ozelligine sahip, ses ve ISI yalitim kalitesi sunan yapi malzemelerine olan artan ihtiyaci kargilamaktadir. Duguk sicaklilarda bile iglenebilirligi kolay ve kirilgan ozellikte degildir. Bu avantajlari saglayan birincil teknik dzellikler, geligmig yapigma ve nem direnci saglayan biyopolimer matris ve malzemenin termal enerjiyi emmesini, tutmasmi ve kademeli olarak salmasmi saglayan enerji depolama kapasitesidir. Bu bulug nihayetinde ek isitma ve sogutmaya olan bagim li ligi azaltarak daha duguk enerji maliyetiyle ve gevre dostu bir gbzum sunmaktadir.

[0007] ÖNCEKİ TEKNİK

[0008] ingaat sektdrunde, biyo-esasli atiklardan uretilen kompozitler kullanarak termal yalitim ve surdurulebil irligi birlegtiren malzemeler geligtirmeye ydnelik literaturde birgok galigma (patent, makale, tez) bulunmaktadir.

[0009] Bilinen teknikte, biyopolimer yalitim, bazi tanmsal atiklardan turetilen dolgu maddeleri ve termal enerji ydnetimi yapabilen malzemeler ile ilgili patent dokumanlannda agiklanmig buluglar ve aragtirmalar bulunmaktadir. Ornegin, seluloz, kitosan ve nigasta gibi yenilenebilir bilegenler kullanarak geleneksel kdpuklerin ve petrol bazli polimerlerin yerini alan biyolojik olarak pargalanabilir yalitim malzemeleri uzerinde buluglar mevcuttur. Bu biyopolimerler, uretimde duguk enerji gereksinimi ve geleneksel polimerlere kiyasla azaltilmig gevresel etki gibi avantajlarla gevre dostu yalitim uygulamalan igin kullamlmaktadir. Enerji depolamada ise ticari faz degigtiren malzemeler (PCM) kullamlarak biyopolimer kompozitler geligtirilmigtir. Genel olarak, biyopolimerleri ve atik yan urunlerini enerji depolayan bir yapi malzemesine ddnugturme fikri ingaat sektdrunde henuz yeni ortaya gikarken, bu fikir surdurulebilir malzeme bilimindeki sektbrler arasi yerlegik geligmelerden yararlanmaktadir.

[0010] Endustriyel atiklann gevre dostu ingaat malzemeleri olugturmadaki potansiyeline brnek olarak pining kabuklan, kenevir lifleri ve odun lifleri, yalitim panellerinde ve beton kompozitlerinde dolgu maddesi olarak kullamlmaktadir. Biyo-esasli malzemelere hafif, termal olarak verimli ve gevresel olarak surdurulebilir alternatifler sunulmaktadir. Dogal lifler, iglenip kompozit bloklara veya panellere dahil edilmekte, yenilenebilir ve atik kaynaklar degerlendirilerek ingaat sektdrundekullamlmaktadir. Ayrica termal enerjiyi emerek veya serbest birakarak ig mekan sicakliklanm duzenlemeye yardimci olan ve bdylece isitma ve sogutma taleplerini azaltan yapi malzemeleri ingaat sektdrunde PCM olarak kullamlmaktadir. Ozellikle ticari PCM ile entegre malzemeler, gizli isiyi depolama kapasiteleri sayesinde ig mekan sicakliklanm dengelemektedir. Geleneksel olarak atik olarak atilan endustriyel yan urunler olan ugucu kul ve yuksek firm curufu, beton uretiminde uygulamalar bulmugtur. Maliyeti ve mukavemeti nedeniyle yapisal uygulamalarda nadir gdrulen biyopolimerler, kaplamalarda, yapigtmcilarda ve belirli yuk tagimayan yapilarda test edilerek ingaat sektdrune gevresel etkiler kazandirmaktadir. Tanmsal atiklann ve geri ddnugturulmug malzemelerin yapi malzemelerine dahil edilmesi, net sifir emisyon elde etme ve ingaat sureglerinin karbon ayak izini dugurme gibi daha genig endustri hedefleriyle uyumludur. Bu malzemelerin her biri kendine dzgu avantajlar sunarken, enerji depolama ve yahtimi tek bir biyokompozit malzemede (drnegin blok veya tugla) birlegtirmek, surdurulebilir ingaatta ortaya gikan ve yeterince kegfedilmemig bir alan olmaya devam etmektedir.

[0011] Bilinen teknikte kullamlan tanmsal atik kaynaklan gogunlukla seluloz, nigasta Ancak, bilinen teknikteki mevcut galigmalar bu tarz bir materyal ile PCM igeren biyopolimer kompozitleri ve zeytinyagi posasi gibi bir bilegeni sistematik olarak incelememigtir. Bu alandaki galigmalarda ozellikle ticari PCM’ler kullamlarak enerji depolama kapasitesi artinlmak istenmig, fakat bu durum, maliyetleri yukseltirken gevresel surdurulebilirlik hedeflerinden de sapmalara yol agabilmektedir. Mevcut bilinen teknikteki galigmalar, enerji depolama ve yahtimi bir arada sunan kompozitlerin geligtirilmesine odaklanmig olsa da, duguk maliyeti ve yenilenebilir bir kaynak ortaya konamamigtir. Bu eksiklikler, hem surdurulebilir bir malzeme arayigmdaki ingaat sektdru igin hem de daha duguk karbon ayak izi hedefleyen uygulamalar igin dnemli bir bogluk olugturmaktadir. Ayrica, geleneksel biyopolimer esasli yalitim galigmalannda, malzemelerin homojen dagilimi, dayamkliligi ve uzun dmurlu termal kararliligi konulannda problemler yaganmaktadir.

[0012] Zeytinyagi uretimi sonucu ortaya gikan posa, hem organik bilegimi hem de iglenebilirligi ile biyopolimer malzemelerde dnemli avantajlar sunmaktadir. Zeytinyagi posasi, karbon igerikli bilegenleriyle enerji depolama kapasitesini destekleyebilecek bir yapiya sahip olup, faz degigim malzemeleriyle uyumlu bir biyopolimer maths olugturma potansiyeline sahiptir. Ancak, mevcut galigmalar bu tarz bir materyal ile PCM (faz degigim malzemesi) igeren biyopolimer kompozitleri ve zeytinyagi posasi gibi bir bilegeni sistematik olarak ele almamigtir. Bu alandaki galigmalarda ozellikle ticariPCM’ler kullamlarak enerji depolama kapasitesi artirilmak istenm igtir, fakat bu durum, maliyetleri yukseltirken gevresel surdurulebilirlik hedeflerinden de sapmalara yol agabilmektedir. Atik zeytinyagi posasi, enerji depolama amagli kullamldiginda hem ekonomik agidan daha ulagilabilir hem de gevresel olarak surdurulebilir bir alternatif sunmaktadir.

[0013] BULUŞUN DETAYLI AÇIKLAMASI

[0014] Bulug; zeytin posasi atigim biyopolimerle birlegtirerek elde edilen enerji depolayan, yalitimh blok tuglalar ve uretim ydntemiyle ilgidir. Biyopolimerler, biyolojik kaynaklardan elde edilen ve dogada gdzunebilen polimerlerdir. Bu bulug, atik zeytin posasmi biyopolimer ve baglayici polimerlerle birlegtirerek surdurulebilir, enerji depolayan, yalitimh bir blok tugla geligtirmektedir. Malzeme kompozisyonu, kutlece ortalama %30-40 zeytin posasi, %20-30 biyopolimer, %10-20 baglayici polimer ve %20-30 tugla tozundan olugmaktadir. Bu urun, zeytinyagi uretiminden elde edilen bir atik urundur ve yuksek karbon igerigi sayesinde enerji depolama kapasitesini artiran ozel I iklere sahiptir. Biyopolimer matrisi surdurulebilir kaynaklardan elde edilen ve gevre dostu biryapiya sahip olup, atik zeytin posasi partikullerini etkili bir gekilde baglayarak malzemenin dayamkli ligm i artirmaktadir. Bu kombinasyon, termal enerji depolama ve yalitimi aym anda saglayarak, enerji verimli ve surdurulebilir bir yapi malzemesi sunmaktadir.

[0015] Bu galigmada kullamlan temel bilegenler arasmda zeytin posasi, biyopolimer, baglayici polimer ve tugla tozu bulunmaktadir. Zeytin posasi, zeytinyagi uretiminden kaynaklanan bir tanmsal atik olup, karbon agismdan zengin bir yapiya sahiptir ve enerji depolama kapasitesine katki saglamaktadir. Biyopolimer, dogada gdzunebilen, gevre dostu bir polimerdir ve zeytin posasi pargaciklanm birlegtiren bir matris görevi görmektedir. Baglayici polimer, malzemenin mekanik dayammini artinrken homojen bir dagilim saglamaktadir. Tugla tozu ise malzemenin termal kararliligm i ve hacmini artirmak igin tercih edilmektedir. Turn malzemeler, farkli oranlarda birlegtirilerek enerji depolayan yalitimh bir blok tugla olugturulmaktadir.

[0016] Zeytin posasi, kullamlmadan once kurutma ve dgutme iglemlerinden gegirilmektedir. Kurutma iglemi, posadaki fazla nemin uzaklagtirilmasim saglarken, dgutme iglemi partikul boyutunu kugulterek biyopolimer matrisiyle daha homojen bir etkilegim saglamaktadir. Tugla tozu ve baglayici polimer, karışıma dahil edilmeden once elek sistemiyle 45-77 pm partikul boyutu araligmda elenmektedir. Biyopolimer, gevreselfaktbrlere dayamkh bir yapi elde etmek igin uygun gbzeltilerle bn igleme tabi tutulmakta ve reaktivitesi artirilmaktadir.

[0017] Malzeme uretimi dbrt agamada gergeklegtirilmigtir. ilk olarak, zeytin posasi ve tugla tozu kutlece %30-40 ve %20-30 oranlarinda karıştırılmıştır. Bu karigima, baglayici polimer (%10-20) ve biyopolimer (%20-30) sirasiyla eklenmig ve turn bilegenler homojen bir karigim elde edilene kadar mekanik bir karigtinci ile karıştırılmıştır. Daha sonra bu karigim, önceden hazırlanmış kalıplara dökülmüştür. Kahptaki karigim, 24 saat boyunca oda sicakliginda kurutulmug ve ardindan nihai urun haline getirilmiştir. Bu suregte kullamlan ekipmanlar, enerji verim liligi yuksek ve gevre dostu cihazlardan segilmigtir.

[0018] Elde edilen yalitimli blok tuglalar, termal enerji depolama kapasiteleri, mekanik dayanimlan, su emilim oranlan ve termal iletkenlikleri agismdan test edilmiştir. Termal enerji depolama kapasitesi, sicaklik kontrollu bir ortamda faz degigim davramglan analiz edilerek belirlenmiştir. Mekanik dayamm, basma testi ile ölçülmüş ve malzemenin yapı elemanı olarak kullanılabilirliği değerlendirilmiştir. Su emilim oram, nem bariyeri bzelliklerini dogrulamak igin ASTM standartlarma gore test edilmigtir. Termal iletkenlik, malzemenin yalitim performansim degerlendirmek amaciyla blgulmugtur. Turn testier, malzemenin enerji verim li, dayamkh ve gevre dostu bir yapi malzemesi olarak kullanılabilirliğini doğrulamıştır.

[0019] Bulug, kigm termal enerji depolama bzelligiyle gunduz isiyi emip depolayarak ve gece serbest birakarak ig mekan sicakliklanm duzenlemektedir. Yaz aylannda gunduz ise yalitimli yapisi nedeniyle yuksek sicakhklann binalann ig kismina gegigini bnler ve fazla isiyi yapismda depolayarak gece tekrar dışarı (atmosfere) atabilmektedir. Bu bzellik, binalann isitma ve sogutma taleplerini azaltarak enerji tasarrufu saglamaktadir. Aym zamanda, blokun dig kismi su ve nem gegirmez yapisi nedeniyle malzeme, uzun bmurlu yapisal butunluk ve dayanikhhk sunmaktadir. Atik zeytin posasmin kullamm i, tanmsal atiklann degerlendirilmesine olanak tamyarak dbngusel ekonomiyi desteklemekte ve ingaat sektbrunde gevresel surdurulebilirlige bnemli katkilar saglamaktadir. Biyopolimer maths, tugla malzemesi igerisindeki bilegenlerin homojen dagihmmi ve stabilitesini saglayarak, hem hafif hem de yuksek termal yalitim performansi saglayan bir yapi malzemesi sunmaktadir. Uretim ybntemi, düşük maliyetli ve hizli bir suregte gergeklegtiginden dolayi ekonomik uretim ybntemi, enerji tasarrufu saglayan ve gevresel etkileri minimize eden yenilikgi bir yapi malzemesi geligtirilmektedir.Bulug, ingaat sektbrunde yalitim ve enerji depolama ihtiyaglarim aym anda kargilayan, karbon ayak izini duguren ve yenilenebilir kaynaklara dayali ekonomik bir gbzum saglamaktadir. Yuksek enerji depolama performansina sahip surdurulebilir yapi malzemelerine olan talebe yamt vererek geligmig yalitim ve enerji verimliligi saglamaktadir. Zeytinyagi uretiminin atik urunu olan zeytin posasi bazi bn iglemlerden gegirilerek bir polimer matrisle birle§tirerek, yalmzca etkili bir gekilde yalitim saglamakla kalmayip aym zamanda termal enerjiyi depolayan ve yapilann iginde daha iyi sicakhk duzenlemesi saglayan buluga konu yahtimli blok tuglalan olugturmaktadir. Biyopolimer maths, zeytin posasi pargaciklanm etkili bir gekilde bir arada tutan bir baglayici madde gbrevi gbrerek, organik atik kompozitlerinde siklikla gbrulen zayif yapigma ve kararsizhk sorunlanm gbzmektedir. Bu benzersiz kombinasyonlar, zeytinyagi posasi atiklan kullanarak gevresel etkiyi azaltan ve isitma ve sogutma igin enerji tuketimini en aza indiren hafif, enerji agismdan verimli ekonomik bir biyomalzemeye dbnugturmektedir.

[0020] Zeytinyagi uretimi sonucu ortaya gikan posa, hem organik bilegimi hem de iglenebilirligi ile biyopolimer malzemelerde yeni avantajlar sunmaktadir. Zeytinyagi posasi, karbon igerikli bilegenleriyle enerji depolama kapasitesini destekleyebilecek bir yapiya sahip olup, faz degigim malzemeleriyle uyumlu bir biyopolimer matris olugturma potansiyeline sahiptir. Atik zeytinyagi posasi gibi biryan urun, enerji depolama amagli kullamldiginda hem ekonomik agidan daha ulagilabilir hem de gevresel olarak surdurulebilir bir alternatif sunmaktadir. Zeytinyagi posasimn bzgul bzellikleri, biyopolimer matris igerisinde daha dengeli bir yapi sunarak bu eksikliklerin giderilmesine katki saglamaktadir. Bununla birlikte, atik zeytinyagi posasmdan enerji depolayan yahtimli bir blok tugla uretimi, ingaat malzemesi olarak hem yalitim hem de ISI depolama fonksiyonlanni aym anda saglayarak daha kapsamli bir gbzum sunmaktadir. Bu nedenle bulugumuz, atik zeytinyagi posasi esasli bir enerji depolayan yahtimli blok tugla ve uretim ybntemi, yenilikgi ve eksikligi hissedilen bnemli bir teknik gbzum sunmaktadir.

[0021] Buluga konu yahtimli blok tuglamn enerji depolama bzelligi, sicak dbnemlerde isiyi emmesini ve daha soguk dbnemlerde serbest birakmasmi saglayarak daha istikrarh ig mekan sicakhklanna ve enerji kullamm ihtiyacmin azaltilmasma imkan saglamaktadir. Tanmsal bir yan urun olan zeytin posasmi yeniden kullanarak atigi en aza indirir ve dairesel ekonomi ilkelerini tegvik etmektedir. Biyopolimer matris biyolojik olarak pargalanabilir olmasmdan dolayi gevreci bir urundur. Biyopolimer, su emilimini,gigmeyi ve mikrobiyal buyumeyi bnleyen bir nem bariyeri gbrevi gbrmekte ve bbylece dayamklilik ve yapisal butunluk bulugumuz sayesinde artirilmaktadir. Zeytinyagi posasi atiklarim birincil malzeme olarak kullanmak, hammadde maliyetlerini azaltmakta ve enerji agisindan verimli binalar igin maliyet etkin bir gdzum olugturmaktadir.

Claims

İSTEMLER1. Yuksek enerji depolama performansma sahip surdurulebilir yapi malzemesi yalitimh blok tugla olup, ozelligi; biyopolimerle birleştirilmiş zeytin posası içermesiyle karakterizedir.

2. istem 1’de bahsedilen yuksek enerji depolama performansma sahip yalitimh blok tugla olup, ozelligi; kutlece %30-40 zeytin posasi, %20-30 biyopolimer, %10-20 baglayici polimer ve %20-30 kisminda tugla tozu igermesiyle karakterizedir.

3. Yuksek enerji depolama performansma sahip surdurulebilir yapi malzemesi yalitimh blok tugla uretim ydntemi olup, ozelligi;— kutlece %30-40 zeytin posasi ve %20-30 oranlarmda tugla tozunun karıştırılması,— Bu karışıma, baglayici polimer (%10-20) ve biyopolimer (%20-30) sirasiyla eklenmesi,— Turn bile§enler homojen bir karışım elde edilene kadar mekanik bir kan§tmci ile karıştırılması,— Daha sonra bu karışım, dnceden hazırlanmış kalıplara dökülmesi, — Kahptaki karışım, 24 saat boyunca oda sicakligmda kurutularak nihai urun haline gelmesi aşamalarıyla karakterizedir.