Using biomaterials in architectural design: Exploring the upcycling potential of nutshells to be used as an elastomer material in floating floor system

Abstract

In recent years, the field of architecture has witnessed a growing interest in sustainable design practices using biomaterials and living materials. This thesis investigates the untapped potential of walnut shells as a viable biomaterial and proposes their upcycling as waste material in architectural design. Walnut shells, often discarded as agricultural waste, have unique properties that make them an intriguing alternative for sustainable construction. Walnut shells can offer significant advantages in architectural applications by using their natural structural strength, thermal insulation properties and natural aesthetics. This thesis discusses the potential of combining walnut shells with other biomaterials to create composite materials with improved performance properties. Within the scope of the experiments, it is aimed to produce an elastomer biomaterial using a powder material obtained from walnut shells and use it in floating flooring system. While the aim is to produce a material that will absorb the vibration caused by sound and impact between the boards in floating floor construction, it is also aimed to emphasize the importance of increasing the use of more environmentally friendly and sustainable solutions in the construction sector with materials converted from waste. The results of the laboratory tests revealed that further experimental research is needed to improve the structure, elasticity and sound absorption properties of the material produced within the scope of this thesis study. This thesis also presents a discussion on the environmental and social benefits of using nut shells as biomaterials in architectural design. By repurposing this abundant waste source found in our country, architects and designers can contribute to reducing the environmental impact associated with traditional building materials, promote circular economy principles, and support local economies.Son yıllarda mimarlık alanı, biyomalzemeler ve canlı malzemeler kullanan sürdürülebilir tasarım uygulamalarına yönelik artan bir ilgiye tanık olmuştur. Bu tez, ceviz kabuklarının biyomalzeme olarak kullanılma potansiyelini araştırmakta ve mimari tasarımda atık malzeme olarak ileri dönüşümünü önermektedir. Genellikle tarımsal atık olarak kabul edilen ceviz kabukları, sürdürülebilir inşaat için ilgi çekici bir alternatif oluşturabilecek özelliklere sahiptir. Ceviz kabuklarının, doğal yapısal mukavemeti, ısı yalıtım özellikleri ve doğal estetiği kullanılarak mimari uygulamalarda önemli avantajlar elde edilebilir. Bu tezde, ceviz kabuklarının diğer biyomalzemelerle birleştirilerek performans özellikleri iyileştirilmiş kompozit malzemeler geliştirme potansiyeli tartışılmaktadır. Deneyler kapsamında ceviz kabuklarından elde edilen toz ile yüzer döşeme sisteminde kullanılmak üzere elastomer bir biyomalzeme üretilmesi hedeflenmektedir. Çalışmada yüzer döşeme sistemlerindeki levhalar arasında ses ve darbe kaynaklı titreşimi emebilecek malzeme üretilmesi hedeflenirken, aynı zamanda atıklardan dönüştürülen malzeme geliştirilerek inşaat sektöründe daha çevreci ve sürdürülebilir çözümlerin üretilmesi için araştırmaların artırılmasının önemi de vurgulanmıştır. Laboratuvar testlerinin sonuçları, bu tez çalışması kapsamında üretilen malzemenin yapısının, elastik ve ses emme açısından iyileştirilmesi için daha fazla deneysel araştırmaya ihtiyaç olduğunu ortaya koymuştur. Aynı zamanda tezde, kuruyemiş kabuklarının mimari tasarımda biyomalzeme olarak kullanılmasının çevresel ve sosyal faydaları üzerine bir tartışma sunulmaktadır. Mimarlar ve tasarımcılar, ülkemizde bolca bulunan bu atık kaynağını yeniden değerlendirerek geleneksel yapı malzemeleriyle ilişkili çevresel etkilerin azaltılmasına katkıda bulunabilir, döngüsel ekonomi ilkelerini teşvik edebilir ve yerel ekonomileri destekleyebilirler.