Birleşmiş Milletler'den (BM) önde gelen bilim insanları, küresel sıcaklık artışında 2 dereceyi aşma yolunda olduğumuz uyarısını uzunca bir zamandır yapıyor. Bilim insanları, iklim değişikliğinin olası en kötü sonuçların yaşanmaması için 2050 yılında karbon (CO²) emisyonunda "net sıfır"ı yakalamak gerektiğinin altını sürekli çiziyor. Bilim insanlarına göre bunu engelleyebilmek için ağaç dikmek gibi doğal çözümlerin yanında (karşı çıkan çevreciler de var tabii) karbon yakalama ve depolama gibi teknolojiler de mutlaka kullanılmalı. Birçok bilim insanı, atmosferdeki karbon konsantrasyonunun sabitlenmesi için dünyadaki karbondioksit yayılımının bugüne kıyasla en az yüzde 50 oranında azaltılması gerektiğini belirtiyor.
Karbon yakalama ve depolama teknolojileri
Karbon yakalama ve depolama, bir dizi teknolojinin birleşimi. Karbon tutma, sıkıştırma, taşıma ve depolama gibi çeşitli unsurları ve bileşenleri kapsayan bu teknoloji; karmaşık yapısı nedeniyle işletilmesi açısından kolay değil. Bu teknoloji, fosil yakıt kullanan elektrik üretim tesisleri, rafineriler, hidrojen üretim tesisleri, çimento, demir-çelik, petro-kimya endüstrileri gibi alanlarda uygulanabiliyor.
Nasıl çalışıyor?
Birçok farklı yöntem olsa da en yaygını, fosil yakıt kullanan endüstriyel tesislerden çıkan karbondioksiti yakalamak. Süreç endüstriyel kaynaktan salınan gazı, içinde çözücü madde bulunan bir emiciye göndermekle başlıyor. Kaynaktan salınan gazın içindeki karbon toplanıyor, diğer gazlar geri bırakılıyor. Sonrasında çözücü madde, karbondan ısı kullanarak ayrıştırılıyor ve geri dönüştürülerek yeniden kullanıma sokuluyor. Arıtılmış karbon ise yerin altında, kayalarda depolanıyor. Bir başka yöntem doğrudan havadaki karbonu ayrıştırmak. Her iki yöntemde de karbon yerin altındaki jeolojik oluşumlarda depolanıp gezegenin ısınmasına neden olan karbon döngüsünden kopartılmış oluyor.
Nerede ve nasıl tutulur?
İnsan kaynaklı karbon gazı yayılımının yaklaşık yüzde 60’ı elektrik santralleri, rafineriler, gaz işletme tesisleri ve endüstriyel fabrikalar gibi büyük ve sabit tesislerde gerçekleşiyor. Bu işlemlerin çoğunda, çıkan egzoz dumanı, seyreltilmiş karbon gazı içeriyor. Egzoz dumanı karışımındaki karbonu diğer gazlardan ayırmanın yollarından biri yüzde 90’dan fazla karbon içeren bir akım üretmek. Diğer bir seçenek de karbonu yanmadan önce sistemden uzaklaştırmak. Karbon yakalanması, karbon gazını diğer gazlardan ayrıştıran farklı endüstri sektörlerinde bilinen bir teknoloji.
Kimi uygun teknolojilerin var olmasına karşın, karbon tutulumunun enerji santrallerinde yaygın kullanımı için yeterli optimizasyon henüz sağlanamadı. Dünyadaki birçok ülkede yeni, geleceğe yönelik fikirlerin bulunması için araştırmalar sürüyor.
Karbon depolama seçenekleri
Karbondioksit aşağıda sıralanmış olan yöntemler ile depolanabiliyor:
• Petrol kuyularında üretim verimini artırma. Bu yöntem Türkiye de dahil uzun yıllardır petrol üretiminde uygulanıyor.
• Doğalgaz kuyularında üretim verimini artırma.
• Tükenmiş petrol ve doğalgaz kuyuları.
• Tuz oluşumlarına depolama.
• Kömür yataklarında metan çıkışının artırılması.
• Okyanuslara depolama
Petrol ve gaz rezervlerinin bulunduğu yerler genellikle karbon depolanması için güvenilir bulunuyor. Sebebi, bu rezervlerin milyonlarca yıl boyunca petrol, gaz ve çoğu zaman da karbon tutmuş olması. Bunlardan bazılarına yapılacak karbon enjeksiyonu, rezervde kalan petrol ya da gazın bir miktarının daha üretilmesini sağlayacaktır. Fazladan üretilen bu petrol ya da gazdan sağlanan kazanç, karbon depolaması sırasında yapılacak harcama için kullanılabilir.
Derin tuzlu akiferler tipik olarak içerisinde tuzlu su barındıran kum taşı gibi yeraltı formasyonları olarak tarif edilebilir. Ekonomik olarak önemli miktarda suyu depolayabilen akiferler iletken geçirimli jeolojik birimler olarak tanımlanabilir. Depolama potansiyelleri yüksek olur. Bu akiferlere karbon basılması, petrol ve gaz kuyularına yapılan enjeksiyon işlemine benzer.
Yakalama, taşıma ve depolama maliyeti
Enerji santrallerinde karbonu yakalamak fazladan enerji gerektirdiğinden, elektriğin üretim maliyetini arttırır. Bu maliyet artışı santralin türüne (kömür veya gaz kaynaklı) ve yakıtın maliyetine göre değişir. Çeşitli araştırmalar, karbon yakalamanın elektrik üretim maliyetini kWh başına 1,3 ila 3 Euro arasında arttırdığını gösteriyor. Devam eden araştırmaların bu maliyetleri yarıya indirmesi bekleniyor. Taşıma maliyetleri nispeten düşük.
Sıkıştırılmış ve nemi alınmış karbon iki türlü taşınıyor:
• Borularla taşıma (tercih edilen yöntem)
• Tankerler ile taşıma (LNG taşınması gibi)
Taşınacak mesafe, miktar, taşıma yöntemi de maliyeti etkileyen hususlar.
Yanma Sonrası Karbon Tutma
Yanma öncesi karbon tutma, entegre gazlaştırma kombine çevrim, santrallerinde kullanılmaya uygundur. İlk aşamada kızgın kömür üzerinden buhar geçirilir, sentez gazı oluşur. Yanma sonrası karbon tutma için bazı yöntemler ise şöyle; solvent ile tutma, sorbent ile tutma ve membran ile tutma. Solvent ile tutma içlerinde en az maliyetli, en az enerji kullanan ve gelişmiş, ticarileşmiş yöntem olarak kabul ediliyor.
Yanma Öncesi Karbon Tutma
Oksi-yakıt yakma yönteminde, yakıtın yakılmasında hava yerine oksijen kullanılır. Bu nedenle, hava ayrıştırma ünitesi bulunmaktadır. Baca gazında su buharı sıkıştırılarak ve soğutularak ayrılır. Baca gazındaki kirletici emisyonlar arıtılır. Geride kalan karbon sıkıştırılarak depolanmaya hazır hale getirilir. Hava ayrıştığından ve yanma öncesinde azot ayrıldığından dolayı azot oksitler için arıtma sistemi gerektirmez.
Çevrecilerin itirazları
Bazı çevreciler bu yöntemlere şüpheyle yaklaşıyor, itiraz ediyor. Endişe, karbon yakalama teknolojilerinin emisyonu azaltmaktan öte konuyla ilgili hızlı çözüm yollarına odaklanıyor olması. Bazı çevreciler de karbon yakalamayı geliştirme yöntemlerine harcanan paranın, temiz enerjinin kullanımını artırmak için harcanması gerektiğine inanıyor. Uluslararası iklim kuruluşu Global Witness'ın 2021'de, bu teknolojilerin küresel ısınmayı 1,5 dereceyle sınırlandırma hedefine yardımcı olup olamayacağını araştırdı. Araştırmadan şu sonuç çıkıyor: "Bu teknolojiler, karbon emisyonlarının zamanında azaltılması için güvenilir bir çözüm olmamasının yanında, daha fazla petrol çıkarılmasına da neden olabiliyor. Emisyonu durdurmanın en iyi yolu, fosil yakıt kullanmamak."
Net sıfır yolunda "kaçınılmaz çözüm"
Yenilenebilir enerji yaygınlaşana kadar, fosilsiz bir dünyaya geçiş sürecinde karbon tutmanın önemli bir etmen olduğunu savunan bilim insanları var. Özellikle, çelik, çimento gibi ağır endüstrilerin neden olduğu emisyonları azaltmanın ancak karbon tutma gibi teknolojilere ihtiyaç olduğu düşünülüyor. Sebebi, bu endüstrilerin genellikle çok yüksek sıcaklığa ihtiyaç duyması. Endüstriyel emisyonların yaklaşık dörtte biri kimyasal reaksiyonlardan oluştuğundan alternatif yakıtlar kullanarak bunlardan kaçınmak mümkün görülmüyor.
Bir kısım bilim insanı da yeni ormanlar yaratmanın ve eskileri yenilemenin, çevreye daha az zararlı ve daha kabul edilebilir, ancak uzun dönemde etkili olamayacağını savunuyor. Tek bir ağacın karbonu izole etme yeteneği geçici. Ağaç olgunlaştığında, çevresindeki orman korunamadığı zaman karbon emmeyi bırakıyor. Teknik karbon yakalama yöntemlerinde ise bu sorun bulunmuyor.
Bu teknolojilerin savunucuları, bazı ülkelerin temiz enerjiye yatırım yapma şartlarının var olmadığına da vurgu yapıyor.
Daha az tartışmalı yöntem “Doğrudan Havadan Yakalama”
"Doğrudan Havadan Yakalama" (DAC) olarak adlandırılan yöntem, direkt emisyon kaynaklarına bağlantılı olmadığı için daha az tartışmalı. Havadan karbon emen ilk ticari santral İzlanda merkezli ClimeWorks. Fosil yakıt kullanan tesislere doğrudan bağlantılı karbon yakalama tesislerinin aksine, ClimeWorks doğrudan çevresindeki havadan karbon ayrıştırıyor. İzlanda’daki yakalama her yerdeki karbon miktarını etkiliyor. Tesisin yöntemiyle, karbon gazları atmosfere girmeden yakalanıyor. Teknoloji, yenilenebilir kaynaklardan besleniyor, bu da bu teknolojiyi sürdürülebilir kılıyor. Ancak her yeni teknoloji gibi, geniş ölçekte ne kadar faydalı olacağı belirsiz. Potansiyeli ve ölçeği sorgulamalara açık.
Karbon yakalamanın önündeki en büyük sorunun, maliyeti olduğu söyleniyor. Sadece yakalama tesisleri değil, depolama için de ciddi bir yatırım gerekiyor.
Karbon yakalama teknolojilerini savunanlar, 2030 ya da 2040'a kadar enerji sistemlerini yenileyip, yeni emisyonları azaltsak bile, geçmişten gelen karbonun atmosferde kalmaya devam edeceğine dikkat çekiyor.
Çözüme kavuşabilmek için yenilenebilir enerji kaynaklarına mı odaklanmalı, yoksa öncelikle karbon yakalamaya mı yatırım yapılmalı? Bazı çevreciler, ikisinin de eş güdümlü ilerlemesi gerektiğini savunuyor.
Uluslararası Enerji Kurumu'nun karbon yakalama ile ilgili son analizi ise "birçok farklı seçeneğin aynı anda kullanıldığı bir yaklaşımı" önceliklendirdiği yönünde. 2050 yılında net sıfırı yakalamak gibi bir amaç varsa, enerjiyi kullanma, taşıma ve üretme şekillerinde ciddi değişiklikler yapılması kaçınılmaz. Dünyanın kurtuluşu için yenilenebilir enerji, enerji verimliliği, hidrojen teknolojilerinin daha çok kullanımı ve karbon yakalamanın birlikte ele alındığı bir eylem planına ihtiyaç bulunuyor.
KAYNAKLAR
BBC
Yenilenebilir Enerji Genel Müdürlüğü
