Organik bir polimer olan selüloz; hem doğal kaynaklardan hem de tarım atıklarından elde edilebilen, yaklaşık 1.5x10¹² tonluk biyokütle ile dünya üzerinde en yaygın bulunan, tükenmez ham madde kaynaklarındandır. Son yıllarda artan çevresel kaygılar ile birlikte düşük karbon ayak izine sahip selüloz liflerin farklı uygulamalarda kullanımı hızla artmıştır. Dünya pamuk üretiminde 6. sırada yer alan ülkemizde 2021 yılı verilerine göre 66.400 ton tarım atığı pamuk linteri ortaya çıkmıştır. Çevre, Şehircilik ve İklim Değişikliği Bakanlığı’nın atık yönetimi genel ilkeleri doğrultusunda atıkların öncelikli olarak oluşumunun önlenmesi, geri kazanımı, kaynağında azaltılması, enerji geri kazanımı ve son olarak bertaraf yöntemlerine yöneltilmesi gerekmektedir. Selüloz içerikli malzemelerin çimento esaslı harç ve betonlarda kullanımının bu malzemelerin mekanik özelliklerini iyileştirdiği yapılan çalışmalarla ortaya konmuştur ancak kireç esaslı enjeksiyon malzemesi üretiminde kullanılması ile ilgili herhangi bir çalışmaya rastlanmamıştır. Tarihi yapıların özgün harçlarında hayvansal ve bitkisel kökenli liflerin (kıtık, at kılı, saman vb.) kullanıldığı bilinmektedir. Restorasyon harçlarında da saman ve hayvan kılları gibi doğal liflere ek olarak polipropilen gibi sentetik liflerin de kireç ve alçı sıvalarında malzemenin fiziksel ve mekanik özelliklerini iyileştirmek amacı ile kullanıldığı görülmektedir. Mikrometre aralığında çapa, milimetre aralığında boya sahip bu lifler harç ve sıva uygulamalarında rahatlıkla kullanılmakta fakat enjeksiyon malzemelerinde kullanılmaları durumunda malzemenin enjekte edilebilirliğini olumsuz etkilemektedir. Doğal kaynaklardan elde edilecek nano kristalin selüloz ve fiberin kireç esaslı enjeksiyon malzemelerinde kullanımı ile hem özgün malzemeler ile uyumlu hem de akış ve dayanım özellikleri açısından daha iyi performansa sahip yeni bir ürün elde edilmiş olunacaktır.

Bu çalışmada temel olarak atık bir malzemeden elde edilecek nano malzemenin kullanımı ile tarihi yapıların sağlamlaştırma çalışmalarında kullanılabilecek yeni bir ürün elde edilmesi ve performansının değerlendirilmesi hedeflenmektedir. Bu amaçla ülkemizde açığa çıkan bir tarım atığından (linter) nano selüloz malzemeler elde edilecek ve bu ürünlerin ilavesi ile ileri malzeme teknolojilerine sahip, katma değeri yüksek yeni bir kireç esaslı enjeksiyon malzemesi geliştirilecektir. Yapılan ön çalışmalarda linterden 224 nm boy ve 36 nm çap değerlerine sahip nano kristalin selüloz elde edilmiştir. Bu üründe yapılacak yüzey modifikasyonları ile enjeksiyon malzemesine akış ve düşük su emme özelliği kazandırılacaktır. İstenilen hedefe ulaşmak ve malzeme performansını değerlendirmek için proje kapsamında dört aşamalı bir araştırma planlanmıştır: 1. Linterden kristalin ve fiber nano selüloz üretimi ve modifikasyonu;  2. Nano selüloz malzemelerin farklı oranlarda kullanılması ile kireç esaslı enjeksiyon malzemeleri üretimi; fiziksel, mekanik, dayanıklılık, reolojik ve iç yapı özelliklerinin belirlenmesi; 3. Yapay sinir ağları ve bulanık mantık temelli tahmin metodolojileri ile ara değerlerin belirlenmesi ve bu sayede maliyet ve zaman gerektiren laboratuvar çalışmalarının azaltılması; 4. Bir yığma duvarda enjeksiyon uygulaması yapılması ve izlenmesi.

Disiplinler arası çalışmalar içeren bu proje; inşaat mühendisliği (yapı malzemeleri), malzeme ve metalurji mühendisliği, elektron mikroskopisi/spektroskopisi ve nanofabrikasyon, matematik mühendisliği ve kültür varlıklarını koruma alanlarındaki uzmanlar ile gerçekleştirilecektir.

Proje kapsamında yapılacak araştırmalar ile Yeşil Mutabakat kapsamında tarım atıklarının değerlendirilmesi öncelikli alanı ile uyumlu olarak linterden biyopolimer (nano selüloz) üretimi yapılarak hem çevre kirliliğine hem de sürdürebilir yapı malzemesi kullanımına katkı sağlanacaktır. Yerli bir ham madde ile üretilecek olan ürün ile yerli yapı malzemesi geliştirilerek dışa bağımlılığın azaltılması ve ülke ekonomisine katkı sağlanması planlanmaktadır. Bu sayede, 11. Kalkınma Planı çerçevesinde Çevrenin Korunması ve TÜBİTAK öncelikli Ar-Ge ve yenilik konularında yer alan “Doğal ve Yenilebilir Kaynaklardan Elde Edilen Polimerler” başlığı ile de ilişkili, dayanım ve dayanıklılık özellikleri iyileştirilmiş bir ürün elde edilecektir. Yapılacak ulusal/uluslararası patent başvuruları ile proje kapsamında elde edilecek ürünlerin ticarileşmesi sağlanacaktır.