Nurhan Gürel
CemenTürk Genel Yayın Yönetmeni
Bu makale, CUSCIT’25 Cement Olympics etkinliğinin Vision Zone oturumlarında sunulan yenilikçi sunumları, güncel akademik literatür ve endüstri raporlarını referans alarak hazırlanmıştır.
1. Giriş
Modern medeniyetin temel yapısal materyallerini üreten çimento endüstrisi, küresel CO2 emisyonlarının yaklaşık %7-8’inden sorumlu olması nedeniyle, iklim değişikliğiyle mücadelede merkezi bir konumda yer almaktadır [1]. Paris Anlaşması kapsamında belirlenen 2050 yılına kadar net-sıfır emisyon hedefine ulaşma taahhüdü, sektör için marjinal iyileştirmelerin ötesinde, radikal bir teknolojik ve operasyonel paradigma değişimini zorunlu kılmaktadır. Bu durum, bir yanda küresel demografik artış ve kentleşme dinamiklerinin tetiklediği yapılaşma talebini karşılama zorunluluğu, diğer yanda ise antropojenik karbon emisyonlarının önemli bir kaynağı olarak dekarbonizasyon baskısı arasında bir düalite yaratmaktadır.
Çimento sektörünün geleceğinin karbon azaltımı ve nihai olarak tam dekarbonizasyona giden dönüşüm adımlarına bağlıdır ve 2050’ye kadar küresel altyapı ihtiyacı büyük oranda artacaktır. GCCA yol haritasın klinker üretiminin %40 azaltılmasını ve bağlayıcı optimizasyonuyla çimentoda daha düşük klinker oranlarına geçişi zorunlu kılmaktadır. İlk aşamada kalsine kil gibi tamamlayıcı malzemelerin artırılması, alternatif yakıt kullanımının yükseltilmesi, proses optimizasyonu ve gelişmiş kontrol sistemlerinin uygulanması hedeflenmektedir. 2030 sonrası dönemde ise oksiyakıt, CCUS ve yeni nesil düşük karbon teknolojileriyle “Karbon Ötesi Çimento” vizyonunun gerçeğe dönüşeceği düşünülmektedir [2].
Küresel Çimento ve Beton Birliği (GCCA) tarafından yayımlanan 2050 Yol Haritası, bu hedefe ancak çok yönlü ve entegre bir strateji ile ulaşılabileceğini ortaya koymaktadır [3]. Bu bağlamda, CUSCIT’25 Cement Olympics gibi öncü sempozyumlar, endüstriyel ve akademik liderlerin bir araya gelerek bu yeni paradigmayı tartıştığı vizyoner bir platform teşkil etmiştir. Bu makale, CUSCIT’25 Cement Olympics’te sunulan derinlemesine teknik analizleri ve vizyoner yaklaşımları, güncel bilimsel literatürle destekleyerek, söz konusu bütünsel dönüşüm stratejisinin kapsamlı bir analizini sunmayı amaçlamaktadır.
2. Çimento Endüstrisinde Dönüşümün Safhaları
Oturumlarda ortaya çıkan temel uzlaşı, net-sıfır hedefine giden yolun, üç ana ve birbiriyle simbiyotik ilişki içinde olan sacayağının entegrasyonundan geçtiğidir: Yeşil Dönüşüm (sürdürülebilir materyaller ve döngüsel ekonomi modelleri), Dijital Dönüşüm (yapay zekâ güdümlü verimlilik ve siber-fiziksel sistemler aracılığıyla optimizasyon) ve bu dönüşümü mümkün kılan destekleyici bir finansal ve politik çerçeve.
2.1. Yeşil Dönüşüm
Yeşil dönüşümün nihai hedefi, sektörün çevresel ayak izini, özellikle de karbon yoğunluğunu radikal bir şekilde azaltmaktır. Bu hedefe giden yol, termodinamik, malzeme bilimi ve ekolojik mühendislik prensiplerine dayanan bir dizi kanıtlanmış ve ölçeklenebilir stratejinin entegrasyonundan oluşmaktadır.
2.1.1 Dekarbonizasyonun Anahtarı: Klinker İkamesi ve LC3 Teknolojisi
Çimento kaynaklı proses emisyonlarının büyük bir bölümü (%60- 70), kalsiyum karbonatın (CaCO3) yüksek sıcaklıklarda kalsinasyonu ile elde edilen klinkerden kaynaklandığı için, en etkili strateji klinker faktörünü düşürmektir. Uluslararası Enerji Ajansı (IEA) gibi kuruluşların raporlarında da belirtildiği üzere, klinker ikamesi en etkili dekarbonizasyon yöntemlerinden biridir [4].
Bu alanda bir paradigma değişimi yaratan çözüm, Kireçtaşı Kalsine Kil Çimentosu (LC3) gibi üçlü bağlayıcı sistemlerdir. Profesör Karen Scrivener mevcut en ölçeklenebilir ve pazar olgunluğuna ulaşmış çözümün LC3 olarak öne çıktığına vurgu yapmıştır [5]. Bu sistem, Portland çimentosu klinkerinin %50’ye varan oranlarda, 700-850°C aralığında kalsine edilmiş düşük tenörlü kaolinitik killer (metakaolin) ve mikronize kireçtaşı ile ikamesine dayanmaktadır [6]. Teknolojinin başarısı, metakaolinin yüksek puzolanik reaktivitesi ile kireçtaşının oluşturduğu sinerjiden kaynaklanmaktadır. Bu sinerji, hidratasyon ürünleri arasında kalsiyum karboalüminat fazlarının oluşumunu tetikleyerek, hem mekanik performansı güvence altına almakta hem de klorür iyonu bağlama kapasitesini artırarak malzemenin dayanıklılığını (durabilite) iyileştirmektedir [7]. Bu teknoloji, CO2 emisyonlarını %40’a varan oranda azaltma potansiyeli taşımaktadır.
LC3 teknolojisi için halen dünya çapında 19 operasyonel tesis ve 24 gelişmekte olan proje bulunmakta olup, 2040 yılına kadar küresel çimento üretiminin üçte birinin LC3 ile gerçekleştirilmesi hedeflenmektedir. LC3 teknolojisinde belirleyici olarak kil seçimi ve saflığı, kalsinasyon teknolojisi, renk kontrolü, öğütme stratejisi ve reoloji gibi temel unsurlar bulunmakla birlikte kaolinit içeriğinin optimize edilmesi, demir oksit fazlarının reaktiviteye etkisi, co-grinding yöntemleri ve öğütme yardımcılarının kullanımı gibi çözümler de önem arz etmektedir. Teknoloji, son on yılda araştırma çalışmasından endüstride yüksek talep gören rekabetçi bir ürüne dönüşmüş olup, bilim insanları ve endüstri temsilcilerinden oluşan geniş bir topluluk üretim zincirinin tamamını iyileştirmek için çalışmalarını sürdürmektedir [8]. Hindistan, EN ve ASTM gibi uluslararası standartlarda kabul görmüş olan bu çimento türü, klorür, sülfat ve alkali-silika reaksiyonu gibi etkilere karşı yüksek dayanıklılık ve iyi mekanik mukavemet özellikleri sergilemektedir. Kapsamlı laboratuvar ve saha çalışmalarıyla geliştirilen ve performansı tam ölçekli yapısal elemanlarda (kirişler, döşemeler) test edilen LC3, daha düşük klinker içeriği sayesinde sürdürülebilir kalkınma için önemli bir potansiyel taşımakta ve dünya genelinde endüstriyel uygulamalarda giderek daha fazla benimsenmektedir [9].
2.1.2. Kalsine Kil Teknolojisi Uygulaması
CIMPOR Global çimento endüstrisinin karbonsuzlaşma hedeflerine ulaşmasında öncü bir rol üstlenerek, klinker ikamesi için “deOHclay” adını verdiği kalsine kil teknolojisini başarıyla uygulamaktadır. Bu teknoloji, çimento üretimindeki en büyük karbon emisyonu kaynağı olan klinker kullanımını %40’a varan oranlarda azaltarak, CO2 ayak izinde yaklaşık %90’lık bir düşüş ve önemli ölçüde enerji tasarrufu sağlamaktadır. Şirket, bu teknolojiyi sadece laboratuvar ölçeğinde bırakmayıp, Fildişi Sahili ve Kamerun’da kurduğu endüstriyel tesislerle ticarileştirmiş ve kanıtlanmış bir çözüm haline getirmiştir. Bu yaklaşım, kalsine kilin, özellikle SCM (çimento katkı maddesi) kıtlığı yaşanan bölgelerde, çimento sektöründen çevresel etkisini azaltmak için pratik ve ölçeklenebilir bir strateji olduğunu göstermektedir [10].
2.1.3. Çimento Özelliği Gösteren Malzemelerin Üretiminde Proses İnovasyonu
LC3 gibi SCM’lerin yaygınlaşması, bu malzemelerin verimli ve sürdürülebilir üretimi için yenilikçi teknolojileri zorunlu kılmıştır. CUSCIT’25 Cement Olympics’te teknoloji sağlayıcıları tarafından sunulan yaklaşımlar şunlardır:
KHD Humboldt Wedag tarafından hem flash kalsinatör hem de döner fırın sistemlerini içeren kapsamlı çözümler sunulmaktadır. Bu sistemler içerisinde, özellikle flaş kalsinatör süreci öne çıkmaktadır. Bu süreç; kurutma, öğütme, ön ısıtma ve çözüştürme gibi temel operasyonları entegre bir yapıda birleştirmektedir. Flaş kalsinasyon teknolojisinin uygulanmasıyla, alternatif yakıtların kullanımı mümkün hale getirilmiş ve genel sistem performansında önemli artışlar sağlanmıştır. Parçacıkların sıcak gaz akımı içerisinde saniyeler mertebesinde hızlı bir ısıl işleme tabi tutulması, geleneksel döner fırınlara kıyasla daha yüksek bir verimlilik ve reaksiyon hızı sunmaktadır. Ayrıca, KHD Humboldt Wedag’ın Pyrorotor® teknolojisi ile düşük kaliteli atık yakıtların geniş çapta kullanılabilmesi ve Simulex VR ile tesisin bütünsel olarak dijital ortamda optimize edilebilmesi kritik çözümler olarak ön plana çıkmaktadır [2, 11].
Endüstriyel minerallerin ısıl işlemi alanında, geleneksel döner fırın sistemlerinin yerini almak üzere geliştirilen ileri teknoloji ürünü flash kalsinasyon sistemleri, termodinamik verimlilik ve reaksiyon kinetiği açısından devrim niteliğinde bir yaklaşım sunmaktadır. Bu sistemlerin temel operasyon prensibi, mikronize edilmiş ham madde parçacıklarının, yüksek sıcaklıktaki bir gaz akımı içerisinde askıda tutularak, son derece kısa bir alıkonma süresinde (tipik olarak birkaç saniye) dehidroksilasyon reaksiyonuna tabi tutulmasına dayanır.
Bu süreçte, parçacıkların sahip olduğu geniş yüzey alanı, sıcak gaz ile olan ısı ve kütle transferi katsayılarını maksimize eder. Sonuç olarak, malzemenin kristal yapısında bulunan hidroksil (-OH) gruplarının su buharı (H2O) olarak uzaklaştırıldığı dehidroksilasyon reaksiyonu, konvansiyonel sistemlere kıyasla çok daha düşük sıcaklıklarda ve olağanüstü bir hızla tamamlanır. Reaksiyon süresinin saniyeler mertebesine indirgenmesi, yalnızca enerji tüketimini minimize ederek operasyonel maliyetleri düşürmekle kalmaz, aynı zamanda aşırı ısınma ve sinterleşme gibi istenmeyen faz dönüşümlerini önleyerek nihai ürünün kalitesini ve reaktivitesini de artırır. Dolayısıyla flash kalsinatörler, özellikle kaolin, talk, alüminyum hidroksit gibi endüstriyel ham maddelerin işlenmesinde, süreci termodinamik açıdan optimize ederek hem enerji verimliliği hem de ürün performansı bakımından geleneksel döner fırınlara kıyasla belirgin bir üstünlük sağlamaktadır [12]. Termal aktivasyon süreçlerine radikal bir alternatif olarak mekanokimyasal mekanokimyasal aktivasyon yöntemi geliştirilmiştir. Bu yöntemde, materyalin aktive edilmesi için termal enerji yerine yüksek basınçlı mekanik enerji uygulaması esas alınmaktadır. Bu yaklaşım, özellikle elektrik enerjisinin kullanıldığı durumlarda, sürecin yenilenebilir enerji kaynakları ile entegrasyonu açısından dikkate değer bir potansiyel barındırmaktadır. Böylece, üretim sürecinin karbon ayak izinin düşürülmesine yönelik önemli bir adım atılmaktadır [13].
Düşük klinker oranına sahip çimentoların performans özelliklerinin iyileştirilmesi, modern çimento teknolojisinin temel hedeflerinden biridir. Bu doğrultuda, Saint-Gobain gibi kimya firmaları tarafından özel kimyasal katkılar geliştirilmiştir. Bu katkılar arasında, çimentonun reolojik özelliklerini ve işlenebilirliğini optimize eden polikarboksilat eter (PCE) bazlı süperakışkanlaştırıcılar ile hidrasyon kinetiğini ve priz alma süresini düzenleyen alkanolamin bazlı priz hızlandırıcılar bulunmaktadır. Bu kimyasalların kullanımıyla, düşük klinkerli çimentoların mekanik dayanım ve durabilite gibi nihai ürün özellikleri geliştirilmektedir [14].
2.1.4. Kaynak Optimizasyonu ve Endüstriyel Simbiyoz
Yeşil dönüşüm, tüm üretim zincirine odaklanmaktadır. Profesör Malcolm Powell öğütme verimliliği üzerine yaptığı sunum ile kaynak verimliliğinin üretim zincirinin en başından itibaren optimize edilmesi gerektiğini vurgulamıştır. Madencilik ve endüstriyel üretimde ufalama işlemlerinin %1’in altında olan düşük enerji verimliliğinin sebeplerinden bir tanesi olarak geleneksel teorik hesaplamaların pratik uygulama zorluklarını ve kaya mekaniğinin karmaşıklığını göz ardı etmesi olarak verilmektedir. Hassas merdaneli kırıcı (PRC) gibi yeni teknolojilerle yapılan ölçümler, parçacık boyutu küçüldükçe direncin arttığı yönündeki yaygın kanının, aslında artan verimsizlikten kaynaklandığını ortaya koymaktadır. Bu bulgular, geleneksel öğütme yöntemlerine kıyasla ufalama devrelerinde %60’a varan bir enerji tasarrufu potansiyeli olduğunu göstermektedir. Bu verimlilik artışının, yapılandırılmış bir yaklaşımla benimsenmesi, sadece enerji maliyetlerini düşürmekle kalmayıp aynı zamanda su kullanımı, atık üretimi ve toz emisyonu gibi çevresel etkileri de azaltarak sürdürülebilir kaynak kullanımına önemli bir katkı sağlayacaktır [15].
Profesör Aurbey Mainza, öğütme ve sınıflandırma devrelerinin doğru yapılandırılmasının çimento ve maden sektörlerinde enerji verimliliğini artırarak karbon ayak izini önemli ölçüde azaltabileceğini ortaya koymaktadır. HPGR’nin konik kırıcıya göre daha düşük özgül enerji tüketimiyle daha çatlaklı ve kolay öğütülebilir parçacıklar ürettiği, sınıflandırma ile öğütmenin entegrasyonunun ise gereksiz ince öğütmeyi azaltarak hem verim hem de enerji tasarrufu sağladığı örnek devrelerle gösterilmektedir. Sunum, öğütme devrelerinin karakterizasyonunda değirmen doluluk oranı, bilya yükü, tanecik boyutu ve enerji–öğütme ilişkilerinin optimizasyonunun kritik olduğunu vurgularken, daha modern teknolojiler olan dikey merdaneli değirmenler ve karıştırmalı öğütücülerle tek kademede daha düşük enerjiyle ince ürün elde edilebildiğini göstermektedir. Genel olarak, doğru sınıflandırma, uygun ekipman seçimi, model tabanlı kontrol ve enerji verimliliği odaklı işletme stratejileri hem karbon emisyonlarını hem de işletme maliyetlerini önemli ölçüde düşürmektedir [16].
Benzer şekilde Dr. Hakan Arden’in “Geocementing” konsepti çimento endüstrisi için metal madenciliğindeki jeo-metalurji yaklaşımından esinlenerek geliştirilen “jeo-çimentolama” kavramını tanıtmaktadır. Bu bütüncül yaklaşım, geleneksel kimyasal odaklı üretimin aksine, ham madde (kireçtaşı, kil vb.) yataklarının jeolojik, mineralojik, kimyasal ve fiziksel özelliklerinin en başından detaylı bir şekilde karakterize edilerek 3D jeolojik modellerle entegre edilmesini önermektedir. Jeo-çimentolama, ham madde değişkenliğinin üretim süreci üzerindeki etkilerini öngörerek taş ocağı geliştirme, kalite optimizasyonu ve süreç verimliliği adımlarını optimize etmeyi hedefler. Bu sayede, nihai ürün kalitesinde tutarlılık artırılırken, maliyetlerin düşürülmesi, çevresel etkilerin azaltılması ve CRIRSCO gibi uluslararası standartlara uyumlu, daha sürdürülebilir kaynak yönetimi sağlanması amaçlanmaktadır [17].
Dönüşümün son halkası ise döngüsel ekonomi ve endüstriyel simbiyozdur. “United Circles” projesi gibi girişimler, inşaat ve yıkıntı atıklarının (CDW), gelişmiş sensör tabanlı ayıklama ve hızlandırılmış karbonasyon teknolojisiyle işlenerek katma değerli yeni yapı malzemelerine dönüştürülmesini sağlayarak, “beşikten beşiğe” (cradle-tocradle) bir döngüsel ekonomi vizyonunu somutlaştırmaktadır. United Circles projesi, kentsel gıda atığı, kentsel atık su ve inşaat/yıkım atıklarını ileri dönüştürmek amacıyla 14 ülkeden 46 ortağın katılımıyla yürütülen bir endüstriyel-kentsel simbiyoz projesidir. Projenin temel amacı, sıfır atık şehirler ve karbonsuzlaşmış üretim süreçleri yaratarak kaynakları daha verimli kullanmak, su döngülerini kapatarak kurak bölgelerde tatlı su kullanımını azaltmak ve atıkların ekonomiye yeniden kazandırılmasını sağlamaktır. Türkiye’deki ortaklar, Ankara’da kurulan Döngüsellik Merkezi (H4C) etrafında, özellikle inşaat ve yıkım atıklarının geri dönüşümüne odaklanmıştır. Bu kapsamda Baştaş Çimento, karbonatlı geri kazanılmış çimento karışımlarıyla yeni nesil çimento üretirken; Tepe Betopan, bu atıklardan çimentolu yonga levhalar geliştirmektedir; MINOVA, atıkların akıllı ayrıştırma sistemlerini kurmakta ve Türkiye İMSAD ise sektörel entegrasyonu koordine etmektedir. Projenin somut çıktıları arasında, yıkım atıklarından üretilen malzemelerle 3D yazıcıyla iki katlı bir bina inşa edilmesi, atık su tesislerinin birer kaynak geri kazanım merkezine dönüştürülmesi ve kullanılmış kızartma yağlarından biyoplastik üretilmesi hedeflenmektedir [18,19,20,21,22].
2.2. Dijital Dönüşüm
Dijital dönüşüm, yeşil hedeflere ulaşmada bir amaç değil, bu hedefleri mümkün kılan ve süreci hızlandıran bir katalizördür. Endüstri 4.0 teknolojileri, operasyonel verimliliği, siber-fiziksel optimizasyonu ve şeffaflığı artırmada kritik bir rol oynamaktadır.
2.2.1. Operasyonel Mükemmellik için Kestirimci Analitik
Fizix ve Innomotics’in yapay zekâ tabanlı platformları, Endüstriyel Nesnelerin İnterneti (IIoT) sensörlerinden toplanan verileri analiz ederek kestirimci bakım stratejilerinin uygulanmasını sağlamaktadır. Bu uygulamalar, plansız duruşları ve bakım maliyetlerini minimize eder. Ayrıca, Model Öngörülü Kontrol (MPC) gibi ileri kontrol sistemleri, piro-proses gibi karmaşık üniteleri dinamik olarak optimize ederek enerji tüketimini ve emisyonları azaltmaktadır.
Fizix’in çözümü, temel olarak Model Öngörülü Kontrol (MPC) ve dijital ikiz teknolojilerine odaklanır. Platform, çimento fabrikalarındaki döner fırınlar gibi karmaşık ve kontrolü zor ünitelerin sanal bir kopyasını oluşturur. Bu dijital ikiz, Endüstriyel Nesnelerin İnterneti (IIoT) sensörlerinden gelen binlerce anlık veriyi (sıcaklık, basınç, gaz bileşimi, hammadde kalitesi vb.) işleyerek sürecin mevcut durumunu analiz eder ve gelecekteki davranışını yüksek doğrulukla tahmin eder. Yapay zekâ algoritması, bu tahminleri kullanarak fırının operasyonel parametrelerini (örneğin yakıt ve hammadde beslemesi, fan hızları) sürekli olarak optimize eder. Bu dinamik optimizasyon sayesinde Fizix, operatör müdahalesine gerek kalmadan enerji tüketimini %5-10 oranında azaltmayı, üretimi %3-7 oranında artırmayı ve karbondioksit (CO2) gibi emisyonları önemli ölçüde düşürmeyi hedefler. Böylece hem maliyet avantajı hem de sürdürülebilirlik hedeflerine doğrudan katkı sağlanır [23].
Innomotics’in yapay zekâ tabanlı çözümleri, özellikle motorlar, sürücüler ve jeneratörler gibi dönen ekipmanların sağlığını izlemeye ve kestirimci bakım stratejilerini uygulamaya yöneliktir. Platformları, bu kritik ekipmanlara entegre edilen IoT sensörlerinden gelen titreşim, sıcaklık, akım ve gerilim gibi verileri sürekli olarak toplar ve bulut tabanlı yapay zekâ algoritmalarıyla analiz eder. Bu algoritmalar, ekipmanın normal çalışma “parmak izini” öğrenir ve zamanla ortaya çıkan en küçük sapmaları bile anomali olarak tespit eder. Örneğin, bir rulmandaki mikroskobik bir aşınma veya yataklardaki bir zayıflama, arızaya yol açmadan aylar öncesinden belirlenebilir. Bu erken uyarılar sayesinde bakım ekipleri, arızanın ne zaman gerçekleşeceğini ve hangi parçanın değiştirilmesi gerektiğini net olarak bilir. Bu yaklaşım, beklenmedik üretim duruşlarını neredeyse tamamen ortadan kaldırır, bakım maliyetlerini düşürür ve en önemlisi, endüstriyel tesislerin operasyonel verimliliğini ve güvenilirliğini en üst düzeye çıkarır [24].
2.2.2. Sanal Optimizasyon ve Dijital İkizler
Endüstriyel süreçlerin optimizasyonunda bir devrim niteliği taşıyan dijital ikizler, fiziksel bir varlığın veya sürecin yaşayan, dinamik ve sanal bir kopyasıdır. Bu sanal kopyaların temelini, Ayrık Elemanlar Metodu (Discrete Element Method – DEM) gibi son derece gelişmiş sayısal modelleme teknikleri oluşturur. DEM, bir sistemi oluşturan milyonlarca ayrı parçacığın (örneğin, çimento hammaddesi, kum taneleri, farmasötik tozlar) birbiriyle ve ekipman yüzeyleriyle olan etkileşimlerini tek tek simüle eder. Bu sayede mühendisler, malzemenin sistem içindeki akışını, karışma davranışını, aşınma etkilerini ve enerji transferini mikroskobik düzeyde gözlemleme ve anlama imkânı bulur.
Bu teknolojinin sağladığı en büyük avantaj, mühendisler için adeta bir “sanal laboratuvar” ortamı yaratmasıdır. Geleneksel yöntemlerde, bir proseste yapılacak en küçük bir değişiklik bile (örneğin, değirmenin hızını artırmak veya farklı bir ham madde denemek) üretimi durdurmayı, maliyetli fiziksel denemeler yapmayı ve potansiyel arıza risklerini göze almayı gerektirirdi. Dijital ikizler sayesinde ise bu denemelerin tamamı sanal ortamda, sıfır risk ve çok daha düşük maliyetle gerçekleştirilebilir. Mühendisler, yüzlerce farklı senaryoyu (farklı partikül boyutları, nem oranları, ekipman geometrileri vb.) simüle ederek, enerji verimliliğini en üst düzeye çıkaracak ve ürün kalitesini artıracak en uygun proses koşullarını bilimsel bir kesinlikle belirleyebilirler. Özellikle, geri dönüştürülmüş agregalar veya biyokütle gibi yeni ve sürdürülebilir malzemelerin işlenmesi gibi zorlu süreçlerde, bu sanal denemeler, bu malzemelerin mevcut sistemlere nasıl entegre edileceğini öngörmek ve en verimli çalışma pencerelerini keşfetmek için paha biçilmez bir araç haline gelmektedir [25].
2.2.3. Teknoloji Transferi
Teknoloji transferi ve bilgi paylaşımı, çimento sektörünün yeşil ve dijital dönüşüm paradigmasının merkezinde yer almaktadır. Bu dönüşümün başarısı, tedarikçilerin geleneksel, pasif ürün sağlayıcı rolünden çıkarak, inovasyon ve uygulama süreçlerine aktif katılım gösteren stratejik ortaklara evrilmesine bağlıdır. Bu stratejik ortaklık, öncelikle tüm paydaşların katılımıyla ortak bir vizyon ve yol haritası oluşturulmasını gerektirir. Ardından, bu vizyonu destekleyecek şekilde, dekarbonizasyon ve verimlilik gibi spesifik hedeflere yönelik tedarik stratejileri geliştirilmelidir. Tedarikçiler, münferit ürünler yerine, entegre dijital çözümlerle zenginleştirilmiş bütüncül ve genişletilmiş ürün portföyleri sunarak değer zincirindeki rollerini yeniden tanımlamalıdır. Dönüşüm sürecinin etkin yönetimi için, büyük ölçekli ve riskli atılımlar yerine, pilot projelerle başlayan, sonuçları ölçülen ve kademeli olarak genişletilen kontrollü bir uygulama metodolojisi benimsenmelidir.
Bu iş birliği çerçevesinde tedarikçilerin değer yaratabileceği başlıca teknolojik ve operasyonel eksenler; enerji verimliliğini artıran sistemler, süreç optimizasyonu için geliştirilen dijital ikiz ve yapay zekâ platformları, fosil yakıtları ikame eden alternatif yakıt çözümleri ve atıkları yeniden kaynağa dönüştüren döngüsel ekonomi uygulamaları olarak öne çıkmaktadır. Bu karmaşık dönüşüm sürecinin sürdürülebilirliği ise, belirlenen Anahtar Performans Göstergelerinin (KPI) titizlikle takip edilmesine, potansiyel operasyonel ve finansal risklerin proaktif bir şekilde yönetilmesine ve kısa vadeli ticari ilişkilerin ötesinde, uzun vadeli stratejik iş birliklerinin tesis edilmesine bağlıdır. Nihayetinde, çimento sektörünün net-sıfır emisyon hedefine ulaşma yolculuğunda, üretici ile tedarikçi arasında kurulacak bu derin ve teknoloji odaklı ortaklık, başarının en temel belirleyicisi olarak konumlanmaktadır [26].
2.2.4 Şeffaflık ve İzlenebilirlik için Dijital Ürün Pasaportları
Döngüsel ekonominin pratikte işleyebilmesi için malzemelerin yaşam döngüsü boyunca şeffaf bir şekilde izlenmesi şarttır.
Döngüsel ekonominin pratikte işleyebilmesi için malzemelerin yaşam döngüsü boyunca şeffaf bir şekilde izlenmesi şarttır. Bu ihtiyaca yanıt olarak geliştirilen Dijital Ürün Pasaportları (DPP), bir ürünün beşikten mezara tüm yolculuğunu kaydeden dijital bir kimlik görevi görür. Bu pasaportlar, güvenilirlik ve değiştirilemezlik sağlamak amacıyla genellikle blok zincir gibi “Dağıtık Defter Teknolojileri” (DLT) üzerine inşa edilir. Blok zincir teknolojisi, verilerin merkezi bir otorite olmaksızın, ağdaki tüm katılımcılar tarafından doğrulanarak kaydedilmesini sağlar; bu da bilgilerin sonradan değiştirilmesini veya silinmesini neredeyse imkânsız hale getirmektedir.
Bir yapı malzemesi için oluşturulan Dijital Ürün Pasaportu; o malzemenin karbon ayak izi, içerdiği tüm kimyasal bileşenler, geri dönüştürülmüş içerik oranı, söküm ve yeniden kullanım talimatları gibi kritik verileri barındırır. Bu dijital kimlikler, binaların tüm yapısal ve malzeme bilgilerini içeren “Dijital Bina Kayıt Defterleri” (DBL) ile entegre edildiğinde ise sistemin gücü katlanarak artar. Bir bina kullanım ömrünün sonuna geldiğinde, yıkım firmaları bu kayıt defterlerine başvurarak binadaki hangi malzemelerin (örneğin, çelik kirişler, cam paneller, ahşap zeminler) nerede bulunduğunu ve nasıl güvenle sökülebileceğini tam olarak bilir. Malzemenin DPP’si taranarak kalitesi, geçmişi ve yeniden işlenme potansiyeli anında doğrulanır. Bu entegrasyon, geleneksel yıkım süreçlerinde ortaya çıkan ve genellikle çöp sahasına giden moloz yığınlarını, değeri kanıtlanmış birer “kentsel maden” haline getirir. Böylece, atık olarak görülen malzemeler, şeffaf ve güvenilir bir veri altyapısı sayesinde yeniden kaynak olarak değer zincirine katılır ve döngüsel ekonomi modeli somut bir gerçekliğe dönüşür [27].
2.3. Finansal Çerçeve: Dönüşümün Ekonomik Dinamikleri ve Politikaları
Gerçekleştirilecek teknolojik devrim, ancak sağlam bir finansal ve politik çerçeve ile sürdürülebilir olabilir. Yeşil ve dijital dönüşümün gerektirdiği milyarlarca dolarlık yatırım, ancak sağlam bir finansal strateji ve destekleyici bir regülatif çerçeve ile hayata geçirilebilir.
2.3.1. Karbon Fiyatlandırmasının Rolü
Yeşil dönüşümün en güçlü finansal itici gücü, karbon emisyonlarının artık soyut bir çevresel endişe olmaktan çıkıp somut bir maliyet kalemine dönüşmesidir. Neslihan Ergüven’in sunumunda vurguladığı gibi, bu dönüşümün merkezinde Avrupa Birliği’nin Emisyon Ticaret Sistemi (ETS) ve Sınırda Karbon Düzenleme Mekanizması (CBAM) gibi öncü regülasyonlar yer almaktadır. ETS, Avrupa içindeki sanayi tesislerine belirli bir emisyon kotası tanır ve bu kotayı aşan şirketleri, piyasadan karbon sertifikası satın alarak ek bir maliyete katlanmak zorunda bırakır. Bu sistem, karbon salımının doğrudan bir “fatura” oluşturmasını sağlayarak şirketleri emisyonlarını azaltmaya teşvik eder.
Bu mekanizmanın küresel bir uzantısı olan CBAM ise, AB dışından ithal edilen ürünlerin (başlangıçta çimento, demir-çelik, alüminyum gibi karbon yoğun ürünler) üretim sürecinde ortaya çıkan karbon emisyonları için de bir bedel ödenmesini şart koşar. Bu düzenlemenin temel amacı, üretimlerini daha gevşek çevre standartlarına sahip ülkelere kaydırarak maliyet avantajı elde etmeye çalışan şirketlerin yarattığı “karbon kaçağını” önlemektir. Dolayısıyla CBAM, Türkiye gibi ihracat odaklı ekonomiler için dekarbonizasyonu, yani üretim süreçlerini karbondan arındırmayı, sadece bir çevre politikası tercihi olmaktan çıkarıp uluslararası pazarlarda rekabet edebilmenin ve ekonomik sürdürülebilirliğin temel bir zorunluluğu haline getirmektedir. Bu regülasyonlar sayesinde düşük karbonlu teknolojilere ve süreçlere yapılan yatırımlar, artık yalnızca çevresel bir sorumluluk değil, aynı zamanda doğrudan ekonomik rasyonaliteye dayanan akıllı bir iş stratejisidir [28].
2.3.2. Küresel ve Ulusal Destek Mekanizmaları
Yeşil dönüşümün gerektirdiği milyarlarca dolarlık büyük yatırım ihtiyacı karşısında, Avrupa İmar ve Kalkınma Bankası (EBRD) gibi çok taraflı kalkınma bankaları ve uluslararası iş birliği platformları kritik bir rol oynamaktadır. Bu kuruluşlar, sadece geleneksel proje finansmanı sağlamanın ötesine geçerek, yeşil dönüşümü hızlandıracak yenilikçi finansal araçlar sunarlar. Örneğin, bir şirketin çevresel, sosyal ve yönetişim (ESG) hedeflerine ulaşma performansına bağlı olarak faiz oranını düşüren sürdürülebilirlik bağlantılı krediler ve tahviller, şirketleri somut adımlar atmaya teşvik etmektedir. Bu finansal destekler, genellikle teknik danışmanlık, fizibilite çalışmaları ve kapasite geliştirme gibi hibeleri de içererek, projelerin sadece finansal olarak değil, aynı zamanda teknolojik ve operasyonel olarak da başarılı olmasını sağlamaktadır.
Bu küresel destek mekanizmaları, Türkiye Dijital Dönüşüm Programı veya KOSGEB’in yeşil sanayi destek programları gibi ulusal teşviklerle birleştiğinde, şirketler için çok katmanlı ve güçlü bir finansal destek ağı oluşmaktadır. Bir şirket, yeni bir atık ısı geri kazanım tesisi kurmak için EBRD’den uygun koşullu bir kredi alırken, aynı projenin dijital otomasyon altyapısı için ulusal bir teşvikten faydalanabilir. Bu sinerji, yüksek başlangıç maliyetleri nedeniyle ertelenen veya riskli görülen dekarbonizasyon projelerinin fizibilitesini artırmaktadır. Sonuç olarak, uluslararası finans kuruluşlarının sağladığı sermaye ve küresel standartlar ile ulusal politikaların sunduğu yerel teşviklerin bu entegrasyonu, Türkiye’deki sanayi kuruluşlarının yeşil dönüşüm yolculuğunu finanse edilebilir, yönetilebilir ve kârlı bir sürece dönüştürmektedir [29].
2.3.3. Küresel ve Ulusal Politikalar
Küresel iklim müzakereleri bağlamında çimento sektörünün karbonsuzlaşması için yürütülen uluslararası iş birlikleri, özellikle Çimento ve Beton Atılımı ile İklim Kulübü girişimleri Türkiye açısından büyük öneme sahiptir. Çimento sektörünün küresel sanayi emisyonlarındaki %8’lik payı vurgulanarak, 2030 itibarıyla sıfıra yakın emisyonlu çimentonun küresel pazarda tercih edilir hâle gelmesi hedeflenmektedir. Standartların uyumlaştırılması, düşük karbonlu çimentoya talep yaratılması, inovasyonun hızlandırılması, uluslararası ticaretin yeni karbon kurallarıyla uyumlu hâle getirilmesi ve gelişmekte olan ülkelere finans–teknik destek sağlanması öncelikli eylem alanlarını oluşturmaktadır. İklim Kulübü ise 2050 net-sıfır hedefine ulaşmak için iddialı politikalar, sanayide (çelik–çimento–kimya) dönüşüm ve güçlü uluslararası ortaklıklar geliştirilmesini amaçlar. Türkiye ise bu girişimlerde aktif rol üstlenerek, CCUS teknolojileri için Küresel Eşleştirme Platformu’na başvuru yapmış; ayrıca çimento sektörü için düşük karbonlu yol haritası, teknoloji ihtiyaç analizleri ve TIDIP üzerinden büyük ölçekli finansman mekanizmaları geliştirmiştir[30].
Türkiye çimento sektörünün dijital dönüşümdeki mevcut durumu, öncelikli ihtiyaçlarını ve Sanayi ve Teknoloji Bakanlığı tarafından kurgulanan Dijital Dönüşüm Programı’nın bu süreci nasıl desteklediğini açıklanmıştır. Sektörün en kritik hedefleri; enerji ve yardımcı tesis verimliliğini artırmak, plansız duruşları azaltmak, ekipman ömrünü uzatmak, iş gücü verimliliğini yükseltmek, kalite sorunlarını minimize etmek ve güvenliği dijital olarak izlemek olarak öne çıkmaktadır. Analizler, Türkiye çimento sanayisinin üretim otomasyonu ve bağlantı alanlarında dünya ortalamasının üzerinde olgunluğa sahip olduğunu; ancak kurumsal zekâ, veri analitiği ve entegre karar sistemlerinde gelişim fırsatları bulunduğunu göstermektedir. Dijital Dönüşüm Programı; imalat sanayine yönelik dijital yatırımları destekleyerek teknoloji, yazılım, sensör, otomasyon, siber sistemler ve kalite–güvenlik çözümlerinin işletmelere entegre edilmesini hedeflemekte; stratejik teşvikler, uzman eğitimleri, olgunluk değerlendirmesi ve yatırım planlama süreçleriyle sektörün dönüşüm kapasitesini güçlendirmektedir [31].
Hollanda merkezli Sürdürülebilir Proses Teknolojisi Enstitüsü (ISPT), süreç endüstrisini 2050 yılına kadar tamamen döngüsel ve karbonnötr bir yapıya kavuşturma misyonuyla faaliyet gösteren, bağımsız ve iş birliği odaklı bir inovasyon platformudur. Enerji, malzeme ve tarımgıda gibi kilit sektörlerde geniş bir paydaş ağıyla yüzden fazla proje yürüten enstitü, sektörler arası sinerji ve bilgi paylaşımını teşvik ederek uzun vadeli dönüşüm modelleri geliştirmektedir.
Bu kapsamda, 2050 net-sıfır hedefine ulaşmak için stratejik bir yol haritası belirlenmiştir. Bu plana göre, kilit teknolojilerin 2030’a kadar tanımlanması, 2040’a kadar ticari olarak uygulanabilir hale getirilmesi ve 2050’de tam ölçekli yaygınlaşmanın sağlanması hedeflenmektedir. Bu vizyonu somutlaştıran projeler arasında, yakalanan karbondioksitten (CO2) metanol gibi değerli kimyasalların üretilmesi, çelik endüstrisindeki yan ürünlerin kimya sektörü için ham maddeye dönüştürülmesi ve çeşitli atık akışlarının değerli girdilere çevrildiği döngüsel karbon girişimleri yer almaktadır. ISPT’nin bu alandaki etkinliğinin temelinde; tüm paydaşlara eşit mesafede duran tarafsız yapısı, sorunları tek bir sektörle sınırlı görmeyip tüm değer zincirini kapsayan bütüncül sistem yaklaşımı ve çok sayıda farklı paydaşı aynı hedef doğrultusunda yönetebilme kabiliyeti yatmaktadır[32].
3. Sonuç
Çimento endüstrisinin net-sıfır emisyon hedefi, birbirinden izole teknolojik çözümlerle değil, ancak yeşil, dijital ve finansal stratejilerin derinlemesine entegre edildiği bütünsel bir yaklaşımla ulaşılabilir bir hedeftir. CUSCIT’25 Cement Olympics Vision Zone’da ortaya konan vizyon, bu entegrasyonun kaçınılmazlığını ve potansiyelini açıkça göstermiştir. Yeşil devrim, dekarbonizasyonun “ne” yapılması gerektiğini (sürdürülebilir teknolojiler ve malzemeler) tanımlarken, dijital devrim bunun “nasıl” en verimli şekilde yapılacağını (akıllı ve optimize edilmiş süreçler) ortaya koymaktadır. Finansal çerçeve ise bu dönüşümü tetikleyen ve sürdüren “ekonomik motoru” oluşturmaktadır.
LC3 gibi klinker ikame teknolojileri emisyonları kaynaktan azaltırken, yapay zekâ bu yeni süreçlerin verimliliğini maksimize eder. Döngüsel ekonomi modelleri atığı bir kaynağa dönüştürürken, dijital ürün pasaportları bu döngünün şeffaflığını ve güvenilirliğini temin eder. Karbon fiyatlandırması dönüşümü ekonomik bir zorunluluk haline getirirken, yeşil finansman mekanizmaları bu zorunluluğu gerçekleştirilebilir bir yatırıma dönüştürür.
Sonuç olarak, çimento endüstrisinin geleceği, sürdürülebilirlik ve kârlılığın birbiriyle çelişen hedefler olarak değil, aynı madalyonun iki yüzü olarak görülen bu bütünsel vizyonu benimsemesine bağlıdır. Sektör, ancak bu entegre stratejiyi hayata geçirerek hem gezegene karşı sorumluluklarını yerine getirebilir hem de net-sıfır bir dünyada rekabetçi, dayanıklı ve kârlı bir gelecek inşa edebilir.
Referanslar
[1] Andrew, R. M. (2019). Global CO2 emissions from cement production, 1928–2018. Earth System Science Data, 11(4), 1675-1710.
[2] Mersmann, M. (2025). Cement Beyond Carbon – The Future of Cement. CUSCIT’25 Cement Olympics. Antalya.
[3] Global Cement and Concrete Association (GCCA). (2021). Concrete Future: A 2050 Net Zero Roadmap for the Cement and Concrete Industry.
[4] International Energy Agency (IEA). (2018). Technology Roadmap: Low-Carbon Transition in the Cement Industry.
[5] Scrivener, K. (2025). A Concrete Idea to Reduce Carbon Emissions in the Construction Industry. CUSCIT’25 Cement Olympics. Antalya.
[6] Scrivener, K., Martirena, F., Bishnoi, S., & Maity, S. (2018). Calcined clay limestone cements (LC3). Cement and Concrete Research, 114, 49-56.
[7] Avet, F., & Scrivener, K. (2018). Investigation of the calcined clay-limestone-portland cement reaction sequence. Cement and Concrete Research, 114, 66-75.
[8] Martirena, F. (2025). Update on Practical Experience During Industrial Dissemination of LC3. CUSCIT’25 Cement Olympics. Antalya.
[9] Bishnoi, S. (2025). LC3 Production and Durability, Properties of Concrete Using LC3. CUSCIT’25 Cement Olympics. Antalya.
[10] Fidan, B. (2025). CIMPOR Global’s Calcined Clay Journey From Lab to Milestone. CUSCIT’25 Cement Olympics. Antalya.
[11] Breidenbach, J. (2025). KHD’s Highly Efficient and Flexible Clay Calcination Technology. CUSCIT’25 Cement Olympics. Antalya.
[12] de Pinho, L. F. (2025). ABCs of Carbon Reduction Road Map. CUSCIT’25 Cement Olympics. Antalya.
[13] Schmitz, T. (2025). Meca-Clay, a Promising Alternative Technology to Activate Any Clay as SCM. CUSCIT’25 Cement Olympics. Antalya.
[14] Raynaud, E. (2025). Next Generation Speciality Construction Chemicals: Pioneering the Future of Low Carbon Cements. CUSCIT’25 Cement Olympics. Antalya.
[15] Powell, M. (2025 ). Ultimate Minimum Comminution Energy Limits, and How to Achieve Them. CUSCIT’25 Cement Olympics. Antalya.
[16] Mainza, A. (2025). Configuring Comminution & Classification Circuits to Reduce Carbon Footprint. CUSCIT’25 Cement Olympics. Antalya.
[17] Arden, H. (2025). Geocementing: Impact of Geology and Mineralogy on Quarry Planning and Cement Production. CUSCIT’25 Cement Olympics. Antalya.
[18] Canlı, B. (2025). Industial Symbiosis for Circular Change and Growth: Tepe Betopan’s Journey with United Circles. CUSCIT’25 Cement Olympics. Antalya.
[19] Ergüçlü, E. (2025). Turning Waste Into Value: The Carbonation-Based Approach of Baştaş Çimento. CUSCIT’25 Cement Olympics. Antalya.
[20] Erkal, A. (2025). Turkish Construction Materials Overview. CUSCIT’25 Cement Olympics.
[21] Gülcan, E. (2025). From Waste to Resource Through Sorting: Minova’s Circular Transformation Vision for Construction and Demolotion Waste . CUSCIT’25 Cement Olympics Antalya.
[22] Gürtepe, İ. Ç. (2025). Pollute-less Production is Possible. CUSCIT’25 Cement Olympics. Antalya.
[23] Altunel, F. (2025). Making Cement Smarter: A Journey toward Sustainable and Reliable Production with Fizix. CUSCIT’25 Cement Olympics. Antalya.
[24] Yıldırım, A. (2025). Smarter Processes through Artificial Intelligence. CUSCIT’25 Cement Olympics. Antalya.
[25] Tavares, L. M. (2025). Improvement in Grinding of Cement and SCM using Advanced Mathematical Models. CUSCIT’25 Cement Olympics. Antalya.
[26] Oğuz, K. (2025). Approach to Solutions From the Supplier’s Perspective in the Green and Digital Transformation Process of the Cement Industry. CUSCIT’25 Cement Olympics. Antalya.
[27] Özlü, T. Ç. (2025). Empowering the Future of Digital Product Passports for Build Environment. CUSCIT’25 Cement Olympics. Antalya.
[28] Ergüven, N. (2025). Carbon Adjustment and Emission Trading: The New Reality Shaped by Carbon Policies in the Cement Sector. CUSCIT’25 Cement Olympics. Antalya.
[29] Yaşar, M. E. (2025). Funding the Future: Financial Tools for Advancing Green Cement Solutions. CUSCIT’25 Cement Olympics. Antalya.
[30] Demir Doğan, T. (2025). Decarbonization Through Global Collaboration: The Cement and Concrete Initiative & The Climate Club Perspective. CUSCIT’25 Cement Olympics. Antalya.
[31] Emen, E. (2025). Digital Transformation Program and Green Technologies. CUSCIT’25 Cement Olympics. Antalya.
[32] Schuur, B. (2025). ISPT: A Public, Private Partnership Organization in The Netherlands Stimulating Circular Carbon and Negative Emission Technology. CUSCIT’25 Cement Olympics. Antalya.
*CUSCIT’25 Cement Olympics kapsamında sunulan ve bu makalenin referanslar bölümünde yer alan tüm konuları içeren bir kitap yayın aşamasındadır.
