Evaluating the water footprint of textile products: A comparative study of wool and cotton in Türkiye
Tekstil ürünlerinin su ayak izinin değerlendirilmesi:Türkiye'de yün ve pamuk üzerine karşılaştırmalı çalışması
- Tez No: 961118
- Danışmanlar: DOÇ. DR. BÖRTE KÖSE MUTLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Çevre Bilimleri, Mühendisliği ve Yönetimi Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 83
Özet
Dünya, iklim değişikliği, nüfus artışı ve bunun sonucunda artan endüstriyel faaliyetler nedeniyle tatlı su kaynakları üzerinde artan bir baskıyla karşı karşıyadır. 21. yüzyılın en önemli zorluklarından biri, tarım, sanayi ve tekstil gibi temel sektörlerdeki yüksek su kullanımıyla daha da artan su kıtlığıdır. Tüm bu nedenlerden dolayı endüstriyel faaliyetlerin sürdürülebilir biçimde yönetilmesi giderek daha da önemli hale gelmektedir. Tekstil sektörü gibi hem yoğun su tüketimi gerçekleşen proseslere, hem de yüksek hacimli tüketime sahip olan endüstrilerde sürdürülebilir yönetim yaklaşımlarının benimsenmesi zorunluluk haline gelmektedir. Su yönetiminin daha bilinçli bir şekilde gerçekleştirilebilmesi amacıyla Hoekstra ve Hung tarafından 2000'li yılların başında ortaya atılan Su Ayak İzi kavramı, üretim sistemleri genelinde doğrudan ve dolaylı su kullanımını değerlendirmek üzere yaygın olarak kabul gören bir metodoloji haline gelmiştir. Bir ürünün üretimi için gerekli olan hammadde üretimi, endüstriyel süreçleri, elektrik ve kimyasal madde kullanımı, lojistik ve tedarik işlemlerine kadar her aşamada tüketilen ve kirletilen su miktarı su ayak izini kapsamında değerlendirilir. Pamuk ve yün, tekstil endüstrisinde en yaygın kullanılan doğal elyaflardandır; pamuk bitki bazlı bir selüloz elyafı iken; yün hayvansal kökenli bir protein elyafıdır. Pamuğun hammadde üretiminin tarımsal aşamalardan geçmesi ve yün elyafının hammadde üretiminin hayvancılık kaynaklı olmasının getirdiği faktörlerden dolayı bu iki tekstil elyafının su ayak izleri önemli ölçüde farklılık göstermektedir. Bu tez çalışmasının amacı Türkiye'de pamuk ve yün üretiminde doğrudan ve dolayı olarak gerçekleşen su kullanımı ve kirliliği dikkate alınarak yeşil, mavi ve gri su ayak izlerini hesaplanması, analiz edilmesi ve karşılaştırılmasıdır. Çalışmada en uygun metodolojinin belirlenmesi amacıyla Water Footprint Network, Life Cycle Assessment (LCA), Available Water Remaining (AWARE) ve Scarcity-Weighted Water Footprint hesaplama metodolojileri incelenerek, pamuk ve yün üretimnin su ayak izi hesaplanmasına en uygun olduğu düşünülen Water Footprint Network yöntemi ile ilerlenmiştir. Çalışma kapsamında pamuk üretiminde tarımsal ve endüstriyel süreçler, yün üretiminde ise hayvancılık ve endüstriyel süreçler değerlendirilmiştir. Yeşil su ayak izi imalat süreci boyunca tüketilen yağmur suyu miktarını ifade etmektedir. Pamuk üretiminde tarımsal süreç boyunca sulama amacıyla, yün üretiminde ise hayvan besleme aşamasında otlatma amacıyla kullanılan yağmur suyunu ifade etmektedir. Mavi su ayak izi, üretim aşamalarında tüketilen yüzey ve yeraltı suyu hacmini ifade etmektedir. Her iki elyafta da endüstriyel süreç boyunca doğrudan harcanan su mavi su ayak izine katkıda bulunur. Pamuğun tarımsal olarak yetiştirilmesi sürecinde yağmur suyunun yeterli olmamasından dolayı kullanılan sulama suyu mavi su ayak izini artırmaktadır. Yün hammadde kaynağı olan hayvancılık aşamasında koyunların bakımı için doğrudan kullanılan su ve koyunların beslenmesindeki ürünler için kullanılan su mavi su ayak izi kapsamında ele alınmıştır. Gri su ayak izi, kirleticilerin su kalitesi standartlarına uygun seviyelere seyreltilmesi için ihtiyaç duyulan tatlı su miktarını ifade eden bir kirlilik göstergesidir. Pamuk üretiminde tarımsal aşamada kullanılan gübrelerden kaynaklı, yün üretiminde koyunun beslenmesi için kullanılan yemden kaynaklı gelişen su kirliliği gri su bileşenlerini analiz etmek için dikkate alınmıştır. Gri su ayak izini belirlemek için aynı zamanda endüstriyel süreçlerde değerlendirilmiştir. Endüstriyel aşamalarda, ağartma, boyama, baskı ve terbiye gibi su yoğun süreçler değerlendirilmiştir. Bu çalışmada Water Footprint Network metodolojisinde dayanarak hesaplanan verileri ve sonuçları içermektedir. Hesaplamalar, belirtilen varsayımlar ilgili literatür kaynakları doğrultusunda yapılmış ve sunulmuş olup, seçilen yöntemler açıklanmıştır. Türkiye'de üretim verilerine göre pamuk üretiminin toplam su ayak izi yaklaşık 12.602 m³/ton olarak bulunmuş olup, yüksek sulama talebi nedeniyle baskın bileşen olarak mavi su ayak izi 10.818 m³/ton olarak hesaplanmıştır. Buna karşılık olarak, yün üretiminin toplam su ayak izi 43.784 m³/ton olarak pamuk üretimine kıyasla önemli ölçüde daha yüksektir, mera otlatmadan kaynaklanan daha büyük olan yeşil su ayak izi 28.898 m³/ton ve yünün endüstriyel işleme süreçlerinden kaynaklanan gri su ayak izi 10.886 m³/ton hesaplandı. Pamuk, sulama için mavi suya olan bağımlılığı nedeniyle tatlı su kaynaklarına ağır bir yük bindirirken, yün üretimi hayvancılıktan ve yün işleme sırasında kirlilik yoğun süreçlerden kaynaklanan yüksek gri su ayak izi ile daha karmaşık bir çevresel zorluk sunmaktadır. Yünle ilgili endüstriyel faaliyetler ayrıca pamuğa kıyasla atık suda daha yüksek organik ve kimyasal yükler oluşturur. Hesaplamalar sonucunda elde edilen su ayak izi ürün düzeyine indirgendiğinde, bir pamuklu tişörtün su ayak izi yaklaşık 3,15 m³ iken, bir yün tişörtün su ayak izi 10,76 m³'tür. Bu bulgulara göre, yün bir tişörtün pamuk bir tişörte kıyasla üç katından daha fazla su ayak izine sahip olduğu görülmüştür. Çalışmanın bulgularına bakıldığında, her bir elyaf için suyu daha etkili bir şekilde yönetmek amacıyla yün ve pamuk hammadde içeriğine göre tekstil üretiminin tüm aşamalarına ilişkin içgörü sağlamaktadır. Pamuk, sulama ve tarımsal kimyasal kullanımı nedeniyle daha yüksek mavi ve gri su ayak izi sergilerken, yünün çevresel yükü büyük ölçüde yeşil su tüketimine ve hayvancılık sistemlerindeki çoklu çıktı tahsisinin karmaşıklığına bağlanmıştır. Bu bağlamda, tahsis yöntemlerinin doğru seçilmesi, karşılaştırmalı su ayak izi analizlerinde adil ve anlamlı sonuçlar elde edilmesini sağlamaktadır. Ekonomik, fiziksel ya da sistem genişletme tabanlı tahsis yaklaşımları, yünün çevresel yükünü farklı şekillerde yansıtarak karşılaştırma kabiliyetini doğrudan etkilemektedir. Karşılaştırma aynı zamanda yün sistemlerindeki üretim yoğunluğu, fonksiyonel kullanım ve ortak ürün tahsisindeki farklılıklar nedeniyle pamuk ve yün arasındaki doğrudan eşdeğerliğin sınırlı olduğunu ortaya çıkarmıştır. Su ayak izini azaltma stratejileri incelenmiştir. Buna bağlı olarak tekstil endüstrisinde bilinçli hammadde seçimi son derece önemli olduğu görülmektedir. Süreçlerde yoğun su kullanılan aşamalar değerlendirilerek daha sürdürülebilir üretim uygulamalarına geçiş teşvik edilmelidir. Gübre kullanımının kontrolü, damla sulama gibi verimli sulama yöntemlerinin benimsenmesi ve atık su arıtma teknolojilerinin iyileştirilmesi genel olarak her iki elyafın üretimi sürecinde su ayak izini azaltmak için etkili politikalar arasında yer almaktadır. Sulama verimliliğinin artırılması, yağmurla beslenen ve organik pamuğun teşvik edilmesi, düşük etkili ıslak işleme teknolojilerinin benimsenmesi, tekstil tesislerinde kapalı devre su sistemlerinin entegre edilmesi ve koyun yetiştiriciliğinde yem yönetiminin optimize edilmesi son derece önemli faktörler arasında yer almaktadır. Sürdürülebilirlik sertifikaları, eko-etiketleme ve tüketici farkındalık kampanyaları gibi politika temelli müdahaleler de uzun vadeli su sürdürülebilirliği için temel araçlar olarak incelenmektedir. Genel olarak, çalışma tekstil ürünlerinin çevresel performansını iyileştirmek için metodolojik titizliğin pratik azaltma stratejileriyle birleştirilmesinin gerekliliğini vurgulamaktadır. Bulgular, politika yapıcılar, üreticiler ve sürdürülebilirlik araştırmacıları da dahil olmak üzere paydaşlar için değerli bir rehberlik sunarak, daha su bilincine sahip elyaf tedarik ve üretim sistemlerine geçişi teşvik etmektedir.
Özet (Çeviri)
The planet is experiencing growing strain on its freshwater supplies as a result of climate change, expanding population, and the consequent rise in industrial operations. One of the most leading difficulties of the 21st century is water scarcity, which is exacerbated by high water use in key sectors such as agriculture, industry, and textiles. For all these reasons, sustainable management of industrial activities is becoming increasingly important. In industries such as the textile sector, which have both water-intensive processes and high-volume consumption, it is imperative to adopt sustainable management approaches. Originally proposed by Hoekstra and Hung in the early 2000s to promote more informed water management, the Water Footprint concept has since gained widespread recognition as a method for evaluating both direct and indirect water consumption within production processes. The amount of water consumed and polluted at every stage, from raw material production, industrial processes, electricity and chemical use, logistics and supply processes required for the production of a product, is evaluated within the scope of the water footprint. Cotton and wool are the most widely used natural fibers in the textile industry; cotton is a plant-based cellulose fiber, while wool is a protein fiber of animal origin. Due to the factors brought by the fact that cotton goes through agricultural stages in raw material production and wool fiber is produced from animal husbandry, the water footprints of these two textile fibers differ significantly. The aim of this thesis study is to calculate, analyze, and compare green, blue, and grey water footprints by taking into account the direct and indirect water use and pollution in cotton and wool production in Türkiye. Within the scope of the study, agricultural and industrial processes in cotton production, and animal husbandry and industrial processes in wool production were evaluated. The green water footprint represents the volume of rainwater utilized throughout the production process. It denotes to the rainwater used for irrigation during the agricultural process in cotton production and for grazing during the animal husbandry stage in wool production. The blue water footprint represents the amount of surface and groundwater utilized throughout the production phases. The water directly consumed during the industrial process in both fibers contributes to the blue water footprint. Due to the insufficient rainwater in the agricultural cultivation process of cotton, the irrigation water used increases the blue water footprint. The water used directly for the care of sheep during the animal husbandry stage, which is the source of wool raw material, and the water used for the products used in the feeding of sheep are considered within the scope of the blue water footprint. The grey water footprint measures the amount of clean freshwater needed to dilute pollutants to acceptable levels according to water quality criteria. Water pollution originating from fertilizers used in the agricultural phase of cotton production and feed used for sheep feeding in wool production were taken into account to analyze greywater components. Industrial processes were also evaluated to determine the greywater footprint. In industrial stages, water-intensive processes such as bleaching, dyeing, printing and finishing were evaluated. This study includes data and results calculated using the Water Footprint Calculation methodology. Calculations are made and presented in accordance with the specified assumptions and relevant literature sources, and the selected methods are explained. According to production data in Türkiye, the total water footprint of cotton production was found to be approximately 12,602 m³/ton, and the blue water footprint was calculated as 10,818 m³/ton as the dominant component due to high irrigation demand. In comparison, the total water footprint of wool production is significantly higher than cotton production at 43,784 m³/ton, with a larger green water footprint of 28,898 m³/ton from pasture grazing and a grey water footprint of 10,886 m³/ton from wool industrial processing. While cotton places a heavy burden on freshwater resources due to its reliance on blue water for irrigation, wool production presents a more complex environmental challenge with a high grey water footprint from animal husbandry and pollution-intensive processes during wool processing. Wool-related industrial activities also create higher organic and chemical loads in wastewater compared to cotton. When the calculated water footprint is reduced to the product level, a cotton T-shirt has a water footprint of approximately 3.15 m³, while a wool T-shirt has a water footprint of 10.76 m³. According to these findings, a wool T-shirt has a water footprint more than three times greater than a cotton T-shirt. As a result, the findings from this study provide insight into all stages of textile production according to the raw material content of wool and cotton in order to manage water more effectively for each fiber. Accordingly, conscious raw material selection is extremely important in the textile industry. Water-intensive stages in the processes should be evaluated, and the transition to more sustainable production practices should be encouraged. Control of fertilizer use, adoption of efficient irrigation methods such as drip irrigation, and improvement of wastewater treatment technologies are generally among the effective policies to reduce the water footprint in the production process of both fibers.
Benzer Tezler
- Tekstil endüstrisinde dikim faaliyeti gösteren tesislerde karbon ayak izinin hesaplaması
Calculation of carbon footprint in facilities that perform sewing activities in the textile industry
DERYA NUR DENİZ DEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Çevre MühendisliğiOndokuz Mayıs ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞE KULEYİN
- Sürdürülebilirlik ve döngüsel ekonomi perspektifinden kot yıkamada kullanılan pomza taşının yaşam döngüsü analizi ile çevresel etkilerinin değerlendirilmesi
Evaluation of the environmental impacts of pumice stone used in denim washing from the perspective of sustainability and circular economy through life cycle analysis
EMİNE ŞULE TECİRLİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Çevre MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HANİFE SARI ERKAN
- Entegre bir tekstil baskı-boyama işletmesinde su ve karbon ayak izlerinin belirlenmesi
Determination of water and carbon footprints in an integrated dyeing-printing textile mill
AYŞE DAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Çevre MühendisliğiSüleyman Demirel ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET KİTİŞ
DOÇ. DR. EMRAH ÖZTÜRK
- Sürdürülebilir uygulamalar ile yeni indigo boyama prosesi geliştirilmesi
Development of new indigo dyeing process with sustaibale applications
SIDDIK YAVUZ
Doktora
Türkçe
2025
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiKahramanmaraş Sütçü İmam ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ONUR BALCI
- Tekstil endüstrisinde su ayak izi ve atık su yönetimi
Water footprint and wastewater management in the textile industry
CAN BERK ZAMBAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Çevre MühendisliğiAksaray ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EMİNE BAŞTÜRK