Rice hulls in construction/tr

Pirinç kabukları doğada eşsizdir. Yaklaşık %20 oranında opal silika ve büyük miktarda fenil propanoid yapısal polimer olan lignin içerirler. Bu bol miktarda bulunan tarımsal atık, en iyi yalıtım malzemelerinden beklenen tüm özelliklere sahiptir. Cookville, Tennessee'deki R&D Services tarafından yapılan son ASTM testleri, pirinç kabuklarının kolayca alev almadığını veya için için yanmadığını, nem penetrasyonuna ve mantar ayrışmasına karşı oldukça dirençli olduğunu, ısıyı çok iyi iletmediğini, koku veya gaz yaymadığını ve alüminyum, bakır veya çeliğe karşı aşındırıcı olmadığını ortaya koymaktadır. Ham ve işlenmemiş hallerinde pirinç kabukları A Sınıfı veya I Sınıfı bir yalıtım malzemesi oluşturur ve bu nedenle, süper yalıtımlı bir Pirinç Kabuğu Evinin duvar, zemin ve çatı boşluklarını yalıtmak için çok ekonomik bir şekilde kullanılabilirler. Bu makale ayrıca, böyle bir evin yapısının şeker kamışı kabuğundan elde edilen çeşitli mühendislik kereste ürünlerinden nasıl oluşturulabileceğini de açıklamaktadır.

Makale

Doğa, bir pirinç tanesini nasıl paketleyeceğine karar verdiğinde, bu minik besin demetini genellikle "biyojenik opal" olarak adlandırılan bir şeyle sardı. ^{[ 1 ]} Suya bağlı amorf silika içeren pirinç kabuğunun kimyasal yapısı, opalinkine çok benziyor ve bu da pirinç kabuğuna oldukça şaşırtıcı özellikler kazandırıyor. Protein ve kullanılabilir karbonhidrat bakımından bu kadar düşük, aynı zamanda ham lif, ham kül ve silika bakımından bu kadar yüksek bir tahıl yan ürünü hiçbir yerde bulamayız. ^{[ 2 ]} Tüm tahıl yan ürünleri arasında pirinç kabuğu, toplam sindirilebilir besin maddelerinin en düşük yüzdesine sahiptir (yüzde 10'dan az). ^{[ 3 ]}

Pirinç kabuğu, lignin adı verilen fenil propanoid yapısal polimerin büyük bir miktarıyla birlikte yaklaşık %20 opal silika içerir. Bu kadar yüksek oranda silika doğada çok nadirdir ^{[ 4 ]} ve silika ile ligninin bu yakın karışımı, pirinç kabuğunu sadece su penetrasyonuna ve mantar ayrışmasına karşı değil, aynı zamanda insanın onu ortadan kaldırma çabalarına karşı da dirençli kılar. Pirinç, Antarktika hariç her kıtada yetiştirildiğinden, dünya çapında alan ve üretim açısından buğdaydan sonra ikinci sırada yer aldığından ^{[ 5 ]} ve kabuk, hasat edilen pirincin ortalama %20'sini oluşturduğundan ^{[ 6 ]} , gezegenimiz bu pullu kalıntının bolluğuyla karşı karşıya kalır.

Dünya genelinde her yıl 100.000.000 metrik tondan fazla pirinç kabuğu üretiliyor. ^{[ 7 ]} 1995 yılında Amerika Birleşik Devletleri, Louisiana, Teksas, Arkansas, Missouri, Mississippi, Florida ve Kaliforniya'da bulunan yaklaşık 50 değirmende ^{[ 9 ] yaklaşık 1.260.000 metrik ton pirinç kabuğu üretti. [ 8 ]} Çoğu değirmen ham pirinci depoladığı ve günlük olarak işlediği için, yıl boyunca taze kuru kabuklar mevcuttur. Kabuklar biyolojik olarak parçalanmadığı veya çok kolay yanmadığı için bazen ücretsiz olarak temin edilebilirler.

Kabuklar genellikle ton başına yaklaşık 6 dolardan satılıyor, ancak bir fabrika kabukları ton başına 2 ila 20 dolar arasında değişen fiyatlarla sattığını belirtti. ^{[ 10 ]}

Pirinç kabuğu, birbirine kenetlenen iki yarıdan oluşan, çok sert ve aşındırıcı bir ambalaj malzemesidir. Öğütülmüş tahılın bıraktığı küçük boşluğu kaplar ve sayısız diğer kabukla birlikte, mükemmel yalıtım malzemeleriyle kıyaslanabilecek bir termal bariyer oluşturur. ^{[ 11 ]} Bütün pirinç kabukları üzerinde yapılan termal direnç testleri, inç başına 3,0'dan büyük R değerleri göstermektedir. ^{[ 12 ]} Pirinç kabuklarının R değeri bu kadar elverişliyse, neden konut ve ticari yapıların yalıtımında yaygın olarak kullanılmamıştır? ^{[ 13 ]}

Belki de bilim insanlarımız ve mühendislerimiz yalnızca tescilli olarak etiketlenip pazarlanabilecek malzemeler ve ürünler yaratmaya odaklanıyorlar. Belki de pirinç kabuğunun yalıtım malzemesi olarak mütevazı kullanımı, bilimsel veya ticari hayal gücünü yeterince harekete geçirmiyor. Ama doğal malzemeler bolken neden insan yapımı ürünlere odaklanıyoruz? Elbette, ham pirinç kabuğunun yalıtım malzemesi olarak kullanılmaya uygun olmamasının derin ve açık bir nedeni olmalı.

Pirinç kabukları yanar mı? Evet yanarlar, ancak Eldon Beagle'ın bir zamanlar çok zarif bir şekilde açıkladığı gibi, bu yanma oldukça zordur:

"Kabukların kendine özgü silika-selüloz 'içme pipeti demeti' yapısal düzenlemesi, herhangi bir organik maddeye benzeyen şekilde yanmayan veya ısı yaymayan bir nesneyle sonuçlanır. Bu minik silika tepeli tüp şeklindeki yapılar, yanmaya karşı doğal bir direnç sunar. Genellikle, istenen son ürünü elde etmek için gerekli olan tam ve düzgün yanmayı engeller ve kapatırlar." ^{[ 14 ]}

Pirinç kabuklarını kibritle yakmayı deneyen herkes, bunların ne kadar zor yandığını bilir. Pirinç kabukları yığınının içinden hava serbestçe geçemediği ve hızlı yanmayı sağlayacak oksijeni sağlayamadığı için, kolayca ve temiz bir şekilde yanmazlar. Pirinç kabuklarının yoğunluğu, balyalanmış samanla benzerdir ve saman balyasını yakmayı deneyen herkes, oksijenin bulunabilirliğiyle ilgili sorunu anlar. Ancak oksijenin bulunabilirliği her şeyi açıklamaz.

Yukarıda belirttiğimiz gibi, pirinç kabuklarındaki yüksek oranda opal silika, diğer bitki materyallerine kıyasla oldukça sıra dışıdır ve bazı bilim insanları, pirinç kabuklarının yanması sırasında silika külünün, oksijenin içindeki karbona ulaşmasını engelleyen bir "koza" oluşturabileceğini söylüyor. Diğer bilim insanları ise, silika ve karbonun moleküler düzeyde kısmen bağlı olabileceği için, yüksek sıcaklıkta yanma sırasında silisyum karbür oluştuğunu ve bu ısıya dayanıklı seramiğin varlığının pirinç kabuğunun kolay yanmasını engellediğini tahmin ediyor. ^{[ 15 ]} Yine diğer bilim insanları, belirli sıcaklıklarda, kabuktaki silika ve karbon arasındaki moleküler bağın aslında güçlendiğini ve böylece kabuğun tam ve düzgün yanmasını engellediğini söylüyor. ^{[ 16 ]} Her durumda, bir yığın pirinç kabuğunu tutuşturmayı başarsak bile, alev almak yerine için için yandığını görüyoruz.

Pirinç kabukları alev geciktiricidir ve normal sıcaklıklarda kendiliğinden söner. Bir yığın pirinç kabuğunun üzerine atılan yanmış bir kibrit, genellikle kabuklarda kendiliğinden devam eden bir alev oluşturmadan yanıp söner. ^{[ 17 ]}

Geleneksel selüloz yalıtımı, büyük miktarlarda alev ve közlenmeyi geciktirici madde ilavesini gerektirir. Geleneksel selüloz yalıtımındaki alev ve közlenmeyi geciktirici kimyasalların (borik asit, sodyum borat, amonyum sülfat, alüminyum sülfat, alüminyum trihidrat, mono- veya di-amonyum fosfat gibi) konsantrasyonu ağırlıkça %40'a kadar ulaşabilir. ^{[ 18 ]} Bu kimyasalların satın alınması ve hazırlanması pahalıdır ve selüloz lifinin bunları alabilmesi için kapsamlı bir hazırlıktan geçmesi gerekir.

Şaşırtıcı bir şekilde, pirinç kabukları alev veya közlenmeyi geciktirici maddelere ihtiyaç duymaz. Doğa, bu tarımsal atık ürüne Kritik Radyant Akısı Testi (ASTM C739/E970-89), Közlenme Yanma Testi (ASTM C739, Bölüm 14) ve Yüzey Yanma Özellikleri Testi (ASTM E84)'ni geçmek için gereken tüm yanma özelliklerini cömertçe vermiştir. R&D Services tarafından yapılan son testler, ortalama Kritik Radyant Akısı (CRF) değerinin 0,29 W/cm2, közlenme yanmasında ağırlık kaybının %0,03 ile %0,07 arasında, Alev Yayılma İndeksi (FSI) değerinin 10 ve Duman Gelişim İndeksi (SDI) değerinin 50 olduğunu göstermektedir. ABD bina yönetmelikleri FSI değerinin 25 veya daha az, SDI değerinin ise 450 veya daha az olmasını gerektirdiğinden, pirinç kabuğunun bu testleri kolayca geçtiğini görüyoruz. Ham ve işlenmemiş haliyle pirinç kabuğu, A Sınıfı veya I Sınıfı bir yalıtım malzemesi oluşturmaktadır.

Tüm organik maddeler, çevredeki havanın bağıl nemiyle dengeye gelene kadar nemi emer veya salar. Pirinç kabuğunun dış yüzeyindeki yüksek opal silika konsantrasyonu, atmosferin kabuğa nem transferini engeller. Ayrıca, pirinç kabuğunun %2,1 ila %6,0'ı, pirinç bitkisi tarafından üretilen bir balmumu ile birleşerek son derece geçirimsiz bir bariyer oluşturan kütin adı verilen bir biyopolyesterden oluşur ^{[ 19 ]} . Doğa, pirinç tanesini bu bitkinin yetiştirilmesi ve büyümesiyle genellikle ilişkilendirilen su ve yüksek nemden korumak için çeşitli çok etkili stratejiler kullanır.

Sonuç olarak, 25°C'de pirinç kabukları üzerinde yapılan çalışmalar, %50 bağıl nemde pirinç kabuklarının denge nem içeriğinin %10'un altında veya bu değerde olduğunu, %90 bağıl nemde ise pirinç kabuklarının denge nem içeriğinin %15'in altında veya bu değerde kaldığını göstermektedir. ^{[ 20 ]} R&D Services tarafından yapılan bir Nem Buharı Emilim Testi (ASTM C739, Bölüm 12), ağırlıkta yalnızca %3,23'lük bir artış olduğunu göstermektedir. Bu, mantar ve küfün büyümesini sürdürmek için gereken nem içeriğinin oldukça altındadır.

Selüloz izolasyonu için ASTM Standart Şartnamesi, mantar oluşumuna karşı direnç için 28 günlük bir test gerektirmektedir (bkz. ASTM C1497'nin 10. bölümü, ASTM C1338, ASTM C1149'un 6.6. bölümü veya ASTM C739'un 11. bölümü). Bu standartlara uygun olarak, R&D Services pirinç kabuklarını beş farklı mantar türüyle aşıladı ve pirinç kabukları, herhangi bir mantar ilacı veya başka kimyasal madde eklenmeden bu testlerden geçti.

Pirinç kabuğunun dış yüzeyindeki yüksek opal silika konsantrasyonu, pirinç kabuğunun etkili sertliğini de opal için bildirilen değerlerle (Mohs ölçeğinde 6) yaklaşık olarak aynı seviyede belirler. ^{[ 21 ]} Bununla birlikte, pirinç kabuğunun içindeki lignin varlığı nedeniyle, bu sertlik esneklik ve elastikiyetle dengelenir. Pirinç kabuğu sert ve aynı zamanda elastik olduğundan, parçalanmış gazetelerden çok daha iyi bir şekilde çökmeye ve sıkıştırmaya direnç gösterir. Bir duvar boşluğunda selüloz yalıtımının çökmesi, monte edilmiş yüksekliğini %25'e kadar azaltabilir. Bu nedenle, selüloz yalıtımını polivinil asetat veya akrilik yapıştırıcı ile stabilize etmek genellikle gereklidir. Pirinç kabukları, sıkıca titreştirildiğinde veya bir duvar boşluğuna sıkıştırıldığında, bu stabilizasyon bileşiklerinin hiçbirine ihtiyaç duyulmaz.

Normalde gevşek pirinç kabuklarının yaklaşık 35 derecelik bir yığılma açısı vardır. ^{[ 22 ]} Ancak bir duvar boşluğuna sıkıca yerleştirildikten sonra, küçük uçları, kenarları ve tüyleri birbirine kenetlenerek negatif bir yığılma açısı elde eder. Pirinç kabuklarının hafif basınç altında bu kendine özgü bağlanması nedeniyle, çok düzgün bir şekilde stabilize olurlar ve daha fazla çökelme mümkün olmaz. Ayrıca, pirinç kabuğuna yangın geciktirici, mantar ilacı veya başka herhangi bir kimyasal madde eklenmesi gerekmediğinden, Ar-Ge Hizmetleri bu zararsız ve kararlı biyokütlenin rahatsız edici kokular yaymadığını belirlemiştir (ASTM C739). Benzer şekilde, Ar-Ge Hizmetleri pirinç kabuklarının alüminyum, bakır veya çeliği aşındırmadığını belirlemiştir (ASTM C739, Bölüm 9).

Pirinç kabuklarıyla, hava kirliliğine, su kirliliğine veya erozyona neden olan bir madencilik veya üretim sürecine girmemize gerek kalmaz. ^{[ 23 ]} Pirinç kabuklarıyla, fosil yakıt rezervlerimizi tüketen bir üretim sürecine girmemize gerek kalmaz (polistiren, ^{[ 24 ]} poliizosiyanürat ve poliüretan yalıtımında olduğu gibi). Pirinç kabuklarıyla, fosgen, propilen klorohidrin ^{[ 25 ]} veya ozon tabakasını incelten kloroflorokarbonlar ^{[ 26 ]} gibi klor bazlı kimyasallar kullanmayız. Pirinç kabuklarıyla, üre formaldehit kullanmayız ve çoğu cam elyaf yalıtımında kullanılan fenol formaldehiti de kesinlikle kullanmayız. ^{[ 27 ]} Pirinç kabuklarıyla, toz ve liflerin tahriş edici veya kanserojen olma özelliğinden endişe etmemize gerek kalmaz. ^{[ 28 ]} Dahası, akut kimyasal duyarlılığı olanların, yalıtım malzemesindeki bağlayıcılarla, geri dönüştürülmüş gazetedeki mürekkeple veya köpük yalıtımından salınan VOC'lerle ilişkili gaz salınımı konusunda endişelenmelerine gerek yoktur. ^{[ 29 ]} Pirinç kabukları parçalama, çekiçle öğütme, kabartma, lifleme, bağlama veya stabilizasyon gerektirmediğinden, kabukların mevcut olduğu eyaletlerde, selüloz yalıtımından bile çok daha az enerji içerirler. ^{[ 30 ]} Pirinç kabukları çok kolay yanmadığından, alev veya köz geciktirici gerektirmezler ve çok sağlam ve dayanıklı olduklarından, tekrar tekrar kullanılmalarını ve geri dönüştürülmelerini engelleyen hiçbir şey yoktur.

Pirinç kabuğunun kullanımında belki de en önemli maliyet, nakliyesidir. Yaklaşık 9 lb/ft³'lük bir yığın yoğunluğunda ^{[ 31 ] ,} gevşek kabuklar, balyalanmış samanla yaklaşık aynı maliyetle taşınabilir. Bununla birlikte, nakliye maliyetini düşürmek için pirinç kabukları, elastikiyetlerini bozmadan 25 lb/ ^{ft³'e kadar sıkıştırılabilir. [ 32 ] Sıkıştırma kuvveti kaldırıldıktan sonra kolayca orijinal yoğunluklarına geri dönerler. Ancak pirinç kabuklarını ekonomik olarak taşımak için, pirinç kabuklarını 25 lb/ ft³} yoğunluğa sıkıştırmak gerekli olmazdı . Sadece 14,50 lb/ ^ft³ yoğunlukta , standart 53 fitlik bir römork, 24 tonluk maksimum yasal ağırlığında optimum taşıma verimliliğine ulaşır. Bu taşıma yoğunluğunda, mil başına ortalama 1,45 dolarlık bir nakliye ücreti ödersek, bir ton pirinç kabuğunun 250, 500, 750, 1000, 1250 ve 1500 mil mesafeye taşınmasının maliyeti sırasıyla yaklaşık 15, 30, 45, 60, 75 ve 90 dolar olacaktır (aşağıdaki grafiğe bakınız).

^{9 lb/ ft³'lük} bir yoğunlukta , bir ton pirinç kabuğu 12 inçlik bir duvar boşluğunun 222 ft²'lik alanını yalıtır. Bu nedenle, aynı mesafelerde nakliye nedeniyle ft² başına oluşan maliyetler ^sırasıyla 0,07 ^$ , 0,14 $, 0,20 $, 0,27 $, 0,34 $ ve 0,41 $'dır (bir sonraki grafiğe bakınız).

Pirinç işleme tesislerine 200 milden daha az mesafede yaşayanların, başka herhangi bir yalıtım malzemesi kullanmalarını haklı çıkarmaları oldukça zor olacaktır. Birçok tesisin isteksizce ton başına 5 dolardan daha düşük bir fiyata pirinç kabuğu sattığı düşünüldüğünde, pirinç kabuğunun kullanımını savunan argüman daha da ikna edici hale geliyor. Ton başına 5 dolar fiyatla, 12 inç derinliğindeki bir duvarın metrekare başına pirinç kabuğu maliyeti sadece 0,02 dolardır^.

Ton başına 5,00 dolar yerine 25 dolar (mevcut piyasa değerinin oldukça üzerinde) ödediğimizi varsayarsak, yalıtılan duvarın her ft²'si için pirinç kabuklarının satın alma fiyatının sadece 0,11 dolar olduğunu görüyoruz ^. Bu 0,11 doları aynı mesafelerdeki nakliye maliyetine eklediğimizde, şantiyeye teslim edilen pirinç kabuklarının her ft²'si için toplam maliyetin sırasıyla 0,18, 0,25, 0,32, 0,38, 0,45 ve 0,52 dolar olduğunu buluyoruz (aşağıdaki grafiğe bakınız)^.

Bu basit hesaplamalarla, pirinç kabuklarının taşınmasının, yalıtım malzemesi olarak yaygın kullanımını sınırlamaması veya kısıtlamaması gerektiğini görüyoruz. Bu hesaplamalar, biri balyalanmış saman, diğeri ise yoğunlaştırılmış selüloz yalıtımı ile ilgili olmak üzere iki karşılaştırma yapmamıza olanak tanıyor. Piyasadaki diğer tüm yalıtım türlerine kıyasla, bu iki yalıtım türü en yüksek geri dönüşüm içeriğine ve en düşük enerji içeriğine sahiptir.

Ortalama olarak, iki sıralı saman balyası (14x18x36 inç) 45 pound ağırlığındadır, 2,50 dolara satılır ve şantiyeye taşınması ek olarak 1,00 dolara mal olur. ^{[ 33 ]} Bir duvarın içine düz olarak yerleştirildiğinde, iki sıralı balya 3,5 ft² duvar yüzeyini temsil eder ^{. Bu, duvarın ft²'si} başına 0,71 dolarlık bir satın alma fiyatı verir ve buna nakliye için 0,29 dolar daha eklememiz gerekir. Buna göre, balya duvarının ft²'si başına balyalanmış samanın toplam maliyeti ^yaklaşık 1,00 dolardır. Bu, 250 mil taşınan pirinç kabuğunun fiyatının beş katından fazla ve 1.500 mil taşınan pirinç kabuğunun fiyatının neredeyse iki katıdır. Üstelik, inç başına R-3.0 değerindeki 12 inçlik pirinç kabukları, inç başına R-1.45 değerindeki 18 inçlik balyalanmış samana göre %37 daha fazla yalıtım sağlar ^{[ 34 ]} ve bu, maliyetin beşte bir ila yarısı kadar bir maliyetle %33 daha az duvar alanı kullanılarak elde edilir.

Yoğunlaştırılmış selüloz yalıtım malzemesi, yaklaşık 3,5 lbs/ft³ yoğunlukta duvara yerleştirilir ^. Buna göre, bir ton selüloz yalıtım malzemesi , önerilen 12 inç derinliğindeki duvarımızın 571 ft²'lik alanını yalıtacaktır. Ton başına ortalama 540 dolarlık teslimat fiyatıyla, selüloz yalıtımının maliyeti, yalıtılmış duvarın ft²'si başına yaklaşık 0,95 dolardır ^. Bu, ^{balyalanmış} samandan biraz daha ucuzdur, ancak yine de 250 mil taşınan pirinç kabuğunun fiyatının yaklaşık beş katı ve 1500 mil taşınan pirinç kabuğunun fiyatının iki katıdır.

Eğer pirinç kabuğu yalıtımı, saman balyası ve selüloz yalıtımıyla kıyaslandığında iyi bir performans sergiliyorsa, düşük geri dönüşüm içeriğine ve yüksek enerji tüketimine sahip bu yalıtım türlerinden ne kadar daha tercih edilebilir olmalıdır? Amerika Birleşik Devletleri'ndeki inşaat sektörü yıllık olarak milyonlarca ton yalıtım malzemesi talep etmektedir. Pirinç fabrikaları, çevreye duyarlı ve faydalı bir şekilde üretilmeyen tüm yalıtım türlerinin yerini almak için mimarlar ve inşaatçılarla bir ittifak kurmamalı mıdır?

Karşıt görüş olarak, birileri haklı olarak taşıyıcı saman balyası duvarının sadece yalıtımdan çok daha fazlasını sağladığını savunabilir. Birileri de pirinç kabuklarının teorik yalıtım değerini, saman balyalarının uygulanan yalıtım değeriyle karşılaştırdığımızı, bunun elma ile armutu karşılaştırmak gibi klasik bir durum olduğunu iddia edebilir. Ancak duvar sistemi doğru şekilde tasarlandığı (yapısal elemanlar aracılığıyla ısı iletkenliği olmadığı) ve pirinç kabukları duvar içinde eşit olarak dağıtılıp paketlendiği (kabuksuz boşluk kalmadığı) sürece, teorik ve uygulanan değerler aynı olmalıdır.

1994 yılında selüloz yalıtım endüstrisi 420.000 ton geri dönüştürülmüş gazete tüketti. ^{[ 35 ]} Bu, her türlü şekilde teşvik edilmesi ve geliştirilmesi gereken bir faaliyettir. Pirinç değirmenleri yalıtım endüstrisine eşdeğer bir miktarda katkıda bulunacak olsaydı, bu Amerika Birleşik Devletleri'ndeki yıllık pirinç kabuğu üretiminin yalnızca üçte birini oluştururdu.

Ton başına ortalama 25 dolarlık satış fiyatı ve ortalama 600 mil taşıma mesafesiyle, bu durum pirinç fabrikaları için yılda yaklaşık 10,5 milyon dolar, nakliye şirketleri için ise 15 milyon dolardan fazla gelir sağlayacaktır. Amerika Birleşik Devletleri küresel pirinç kabuğu üretiminin %1,3'ünden daha azını ürettiğinden, dünyanın geri kalanı bu kadar bol bulunan bir tarımsal yan ürünün bu basit ve karmaşık olmayan kullanımından çok daha fazla fayda sağlayabilir. Pirinç kabuklarının geleneksel yalıtım malzemelerine göre birçok avantaj sunduğuna ikna olduğumuzu varsayarsak, pirinç kabuklarını kullanarak süper yalıtımlı bir ev nasıl inşa etmeliyiz? Dahası, bu evin yapısını neredeyse tamamen tarımsal atık malzemelerden inşa etmek istediğimizi varsayarsak, nasıl ilerlemeliyiz? Saman balyalarının aksine, gevşek pirinç kabuklarının yapısal bir değeri olmadığından, pirinç kabuğundan yapılmış bir evin taban, duvar ve çatı boşluklarını nasıl inşa etmeliyiz? Düşük kaliteli selüloz malzemelerden taban, duvar ve çatı sistemleri oluşturmamızı sağlayacak teknoloji zaten mevcut. Georgia-Pacific, Louisiana Pacific, Weyerhaeuser ve Boise gibi şirketler, I-kirişler, lamine kaplama kereste (LVL), paralel lifli kereste (PSL), lamine lifli kereste (LSL), yönlendirilmiş lifli kereste (OSL), yapıştırılmış lamine kereste (GLULAM) vb. gibi çeşitli mühendislik ürünü kereste ürünlerinde uzmanlaşmıştır. Bu mühendislik ürünü ahşap ürünler, geleneksel masif keresteye göre geniş bir yelpazede avantaj sunmaktadır.

Budak ve diğer kusurlardan arındırılmışlardır. Büzülmezler, kabarmazlar, bükülmezler, eğilmezler, çatlamazlar veya eğilmezler. Masif keresteye göre daha güçlü, daha sert, daha hafif, daha düz ve çok daha hassastırlar. Nispeten uzun mesafeleri kapsayacak şekilde tasarlanabilirler ve birim ağırlık başına çok daha fazla yük taşıma kapasitesine sahiptirler. Mimarlar çok daha yaşanabilir ve kullanışlı alanlara sahip yapılar tasarlayabilir, inşaatçılar atık ve israf sorunuyla karşılaşmaz ve marangozlar bunları kesmeyi ve monte etmeyi kolay bulurlar.

Şu anda, kavak ağacı, bu mühendislik ürünü kerestelerin birçoğunun üretiminde kullanılan başlıca hammaddedir. Kavak ağacı ormanlarda yetişir ve şimdiye kadar, bu ormanların tahribi, mühendislik ürünü kereste üretiminin kaçınılmaz bir sonucu olmuştur. Saman balyasıyla inşaat, bol miktarda bulunan tarımsal atık malzemeyi kullandığı için dikkatimizi güçlü bir şekilde çekiyor. Yük taşıyıcı bir saman balyası duvarı inşa ederken, tek bir ağacı kesmemize veya ağaçlara bağlı bol ve çeşitli yaşamı herhangi bir şekilde etkilememize gerek kalmaz. Dahası, inşaat için gerekli balyaları üretmek için ek bir dönüm tarım arazisini bağlamamıza gerek kalmaz. Saman balyası, buğday yetiştirmenin ve un yapmanın ikincil bir ürünü veya yan ürünüdür.

Tıpkı tarımın bize pirinç kabuğunu pirinç üretiminin bir yan ürünü olarak vermesi gibi, tarım başka bir şeyin yan ürünü olarak güçlü bir odunsu lif de veremez mi? Doğanın içsel bir mantığıyla, birçok yönden bambuya benzeyen bir tarımsal yan ürün arıyoruz. Sadece hızlı büyüyen ve güçlü olmakla kalmamalı, aynı zamanda bitkinin yapısı, özellikle de gövdeyi veya sapı karakterize eden düğüm ve boğum dizileri açısından bambuya dikkat çekici bir benzerlik bulmayı da bekleyebiliriz. Bambu gibi, kalın duvarlı bir dış kabuğa veya kortekse sahip uzun boylu çok yıllık bir ot olmalı, ancak bambudan farklı olarak, başka bir şeyin basit bir yan ürünü olarak hasat edilip kullanılabileceğini umabiliriz. Yetiştirilmesi için özel bir arazi ayrılmasına gerek kalmayacak ve hasat, nakliye ve ön işleme için gerekli tüm ekipman zaten mevcut olacaktır. Böylesine şaşırtıcı bir bitkiyi nerede bulmalıyız?

Zaten var. Christopher Columbus tarafından 1493 gibi erken bir tarihte Yeni Dünya'ya getirilen şeker kamışı, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki tarım için yeni bir şey temsil etmiyor. ^{[ 36 ]} Ancak Amerika'ya getirilmesinden bu yana, esas olarak iç çekirdeğini dolduran büyük miktarda sakkaroz için yetiştiriliyor. Tüm yüksek değerli sakkaroz esas olarak iç kısmında bulunmasına rağmen, sapın tamamı eziliyor, presleniyor ve işleniyor ve bu işlem sırasında odunsu dış kabuğun bütünlüğü, gücü ve değeri tamamen yok ediliyor. En iyi ihtimalle düşük kaliteli bir yakıt olarak kullanılıyor ve en kötü ihtimalle, termofilik bakterilerin etkisiyle kendiliğinden tutuşabileceği büyük yığınlar halinde dışarıya atılıyor. Şeker kamışı bitkisinin dış kabuğunu yaktığımızda tam olarak neyi çöpe attığımızı anlamak zor. Pasifik Kuzeybatı'daki tipik bir ormanın büyüme hızı ve lif kalitesini Louisiana'daki tipik bir şeker kamışı tarlasıyla karşılaştırırsak, şeker kamışı tarlasının ormana kıyasla çok daha üstün olduğunu büyük bir şaşkınlıkla keşfederiz. Eşdeğer bir zaman dilimi içinde, bir dönüm şeker kamışı, bir dönüm ormanın neredeyse iki katı kadar kereste üretebilir.

Şeker kamışı sapı veya kütüğü geleneksel bir değirmen presinden geçtikten sonra, sadece kabuğun yapısal bütünlüğü bozulmakla kalmaz, aynı zamanda öz ve kabuk da birbirine karışır ve ekonomik olarak ayrılmaları mümkün olmaz. Şeker kamışı bitkisinin iç çekirdeği veya özü, çok az yapısal değere sahip biyolojik olarak parçalanabilir bir hemiselüloz lifidir ve geleneksel orman ürünlerine alternatifler arıyorsak, işlenmiş ahşap ürünlerde az miktarda öz bile oldukça istenmeyen bir durum olacaktır. Bu nedenle, tüm dikkatler, şeker kamışının değirmende kesilip öğütülmesinden önce kabuğu özden ayırmanın yollarını bulmaya yönelmektedir.

Günümüzde gelişmiş ülkelerde şeker kamışının çoğu kütük hasat makinesiyle hasat edilmektedir. Kütük hasat makinesi, sapı devirir ve sıranın yüzeyine saplanır, bu sırada demir, kum, kil, kil topları, taşlar, tuğlalar, yapraklar ve üst kısımlar gibi birçok çöpü de beraberinde götürür. Ardından hasat makinesi, sapı yaklaşık 8 inç uzunluğunda kütükler halinde keser. En iyi ihtimalle, kuru koşullarda bir ton şeker kamışı ağırlıkça %8 oranında inorganik çöp içerirken, ıslak koşullarda bir ton şeker kamışı ağırlıkça %30'a kadar inorganik çöp içerebilir. Şeker kamışının sert selüloz lifi, değirmendeki öğütme işleminde tamamen yok edilmekle kalmaz, aynı zamanda bu lif bazen eşit miktarda inorganik kalıntı ile de yakından karışır.

Fabrikaya giren bu atık şeker içermez ve filtre keki veya bagasse şeklinde fabrikadan çıkarken şekeri de beraberinde götürür. Kütüklerdeki her yüzde bir atık, ton başına üç pound şeker üretiminde kayıp anlamına gelir. Daha fazla atık, daha fazla bakım, daha fazla flokülant, daha fazla kireç, daha fazla doğal gaz, daha fazla yanmamış bagasse, daha fazla filtre keki, daha fazla ön yükleyici, daha fazla su arıtma, daha fazla çöktürme havuzu, çöktürme havuzlarını temizlemek için daha fazla kazıcı, daha fazla nakliye, daha fazla ters çevirme, daha fazla melas, daha az şeker ve daha fazla maliyet demektir. Şeker geri kazanımını en üst düzeye çıkarmanın ve üretim maliyetini en aza indirmenin, aynı zamanda kabuğun bütünlüğünü tamamen korumanın bir yolu mutlaka olmalıdır.

Bu sorunu çözmek için iki tür ayırma işlemi gereklidir. Birinci ayırıcı, yoğun ortam ayırıcısı, işlenmiş şeker kamışından tüm inorganik kalıntıları uzaklaştırır; ikinci ayırıcı ise mekanik ayırıcı, öz kısmını kabuktan ayırır.

Washington, Louisiana merkezli Engineering, Separation and Recycling LLC şirketi, patates, havuç, yaban turpu ve pancar gibi çok çeşitli kök sebzelerin ön işlenmesinde yaygın olarak kullanılan 20'den fazla yoğun ortam ayırıcı tasarlamıştır. Aynı sebze ayırıcı, şeker kamışı külçelerini inorganik atıklardan ayırmak için de çok etkili bir şekilde kullanılabilir (aşağıdaki resme bakınız). Bir şeker kamışı külçesinin yoğunluğu yaklaşık 1,09 RD (patatesinkine oldukça benzer) ve kil topları, taşlar ve tuğlaların yoğunluğu 2,00 RD'nin oldukça üzerinde olduğundan, bu ayırma işlemi kolay ve basittir.

Kütüklerden tüm inorganik madde uzaklaştırıldıktan sonra, bunlar "Tilby Ayırıcı" adı verilen çok modern ve gelişmiş bir mekanik ayırıcıya yönlendirilir. Tilby Ayırıcı, kütüklerin iki uzunlamasına yarıya kesildiği bir başlangıç ​​silindir seti (ayırma istasyonu) içerir. Daha sonra, işlem sağ ve sol silindir setlerine (öz ayırma istasyonu) ayrılır; her set, özü kabuktan kazıyarak ayırır. Kütükler, ayırma ve öz ayırma istasyonlarından saniyede 20 fit gibi olağanüstü bir hızla geçer. Sadece öz, meyve suyu çıkarıcısına yönlendirilirken, kabuk kurutucuya gönderilir. Nem içeriği %2'nin altına düştükten sonra, kabuk akla gelebilecek hemen her türlü mühendislik kerestesine dönüştürülebilir.

Tilby işleminde orijinal kütüğün lif yapısı ve uzunluğu tamamen korunduğundan, mühendislik ürünü kerestenin üretiminde normalde gerekenden çok daha az tutkal gereklidir. Mühendislik ürünü ahşap dikmeler haline getirilirse, önerilen pirinç kabuğu evimizin duvar boşluklarını oluşturmak için gereken her şeye sahip oluruz. Mühendislik ürünü ahşap I-kirişler haline getirilirse, zemin ve çatı boşluklarını oluşturmak için gereken her şeye sahip oluruz. Eşikler, yer döşemeleri, çatı kaplamaları, hatta fiber çimento kaplamanın üretiminde ihtiyaç duyulan lif bile, şeker kamışı kabuğunun son derece sağlam lifinden yapılabilir. ^{[ 37 ] [ 38 ]}

Mühendislik ürünü kereste kullanımı sayesinde, tüm yapıyı yerden yükseltme (kazık ve kiriş) seçeneği makul bir maliyetle ortaya çıkıyor ve alçak bölgelerde veya engebeli arazilerde yerleşime olanak tanıyor. Benzer şekilde, çatı katı kolayca açık, engelsiz ve kullanışlı bir yaşam alanına dönüştürülebiliyor ve yapının metrekare başına ortalama maliyetini büyük ölçüde azaltıyor. ^{[ 39 ]} Dünya çapındaki yıllık ham şeker kamışı üretimi yaklaşık bir milyar ton olduğundan, mühendislik ürünü kereste endüstrisi için potansiyel olarak yaklaşık 75 milyon ton kuru kabuk mevcuttur. Bu, dünya çapında her yıl mevcut olan 100 milyon ton pirinç kabuğuna neredeyse eşittir. Şeker ve pirincin bu iki yan ürünüyle, her yıl milyonlarca ev inşa edebilir ve yalıtabiliriz.

Büyük bir sanayi toplumunun vatandaşları olarak, gerçekten fark yaratan şeyler yapmakta zorlanıyoruz. Büyük ölçüde tarımsal atık malzemelerden türetilen bir yapı inşa etmeyi seçerek, sadece çevreye saygılı olmak adına doğru olanı yapmakla kalmıyoruz, aynı zamanda kendimiz için geleneksel olarak mevcut olan her şeyden çok daha üstün bir yapı da yaratıyoruz. Bu süper yalıtımlı pirinç kabuğu/şeker kamışı evi, doğru şekilde tasarlandığında, ^{[ 40 ]} geleneksel bir yapıdan önemli ölçüde daha ucuza inşa edilebilirken, sahibine ortalama olarak günde bir ABD dolarını asla aşmayan faturalarla sürekli olarak fayda sağlayacaktır.

Öyleyse, çok daha ucuz ve her açıdan çok daha mantıklı olan alternatif bir yol varken neden geleneksel yöntemlerle inşa edelim? Şimdiye kadar, mümkün olanın farkında olmadığımız sürece onu gerçekleştiremeyeceğimiz gerçeğine sığınabiliyorduk. Ancak bu, görev ve yükümlülükten ziyade, evrenimizdeki muhteşem ve ezici güzelliğe yaratıcı bir şekilde yanıt vermenin yeni ve heyecan verici yollarını bulmakla ilgilidir.

Ek

Şubat 2004'te tamamlanan ilk pirinç kabuğu evi, Paul ve Ly Olivier'in evidir. Tarihi buharlı gemi kasabası Washington, Louisiana'da, muhteşem Magnolia Ridge Plantasyonu'nun hemen karşısında yer alan ^{[ 41 ]} bu ev, 150 yıldan fazla önce bölgede inşa edilen evlerden ayırt edilemez. Bu evin yapımında bu makalede açıklanan birçok inşaat tekniği uygulanmıştır.

Paul Olivier

Mühendislik, Ayırma ve Geri Dönüşüm LLC

Posta Kutusu 250

Washington, Louisiana 70589

Telefon: 1-337-826-5540

E-posta: xpolivier@hotmail.com

Notları