KYKD Teknolojileri

Bu bölümde Dünya’da öne çıkan Karbon Yakalama, Kullanma ve Depolama (tr: KYKD en: CCUS) Teknolojilerine yer verilmektedir. Karbon yakalama teknolojisi, endüstriyel faaliyetler ve enerji üretimi sırasında ortaya çıkan sera gazlarını (özellikle CO2) havadan ayırarak yakalar. Bu teknoloji, yakalanan CO2’nun farklı amaçlar için kullanılması veya depolanmasını gerektirir. (Şekil 1)

KYKD için farklı teknoloji ve yöntemler mevcuttur. KYKD dört aşamalı bir süreçtir. CO2’nun yakalanması, taşınması, kullanılması ve depolanmasını içerir. (Şekil 2)

Karbon yakalama fosil yakıt kullanan tesislerde yanma öncesi veya sonrası gerçekleşebilmektedir. Karbon kullanma teknolojisi, yakalanan CO2’nun yeniden kullanılabilir bir ürüne dönüştürülmesi işlemidir. CO2, kimyasal üretimlerde, sentetik yakıt üretiminde ve inşaat malzemeleri üretiminde kullanılabilir. Örneğin, CO2, çimento üretimi sırasında kullanılan kireç taşının yerini alabilir. Karbon kullanma teknolojisi, endüstriyel faaliyetlerin sera gazı emisyonlarını azaltmaya yardımcı olabilir. Karbon depolama teknolojisi ise, yakalanan CO2’nun yeraltında veya okyanuslarda depolanması işlemidir. Karbon depolama teknolojisi için de birkaç farklı yöntem mevcuttur. Bunlar arasında yeraltına yüksek basınçlı CO2 enjeksiyonu ve karbonat Mineralizasyonu gibi yöntemler bulunmaktadır.

Bölüm aşağıdaki başlıkları içermektedir:

• Karbon Yakalama Teknolojileri
  • İmalat Sanayi ve Enerji Sektöründe Karbon Yakalama
  • Doğrudan (Havadan) Karbon Yakalama
• Karbon Kullanma Teknolojileri
  • Sentetik Yakıtlar
• Karbon Depolama Teknolojileri
  • Yüksek Basınçlı CO2 Enjeksiyonu
  • Karbonat Mineralizasyonu
• Karbon Yakalamalı Biyoenerji

Karbon Yakalama Teknolojileri

KYKD sürecinin birinci adımı karbonun yakalanmasıdır. Karbon yakalama çok farklı teknoloji ve yöntemlerle yapılabilmektedir. (Şekil 3)

İmalat Sanayi ve Enerji Sektöründe Karbon Yakalama

CO2 salımlarının önemli bir bölümü imalat sanayi ve enerji sektöründe fosil yakıtların kullanımından kaynaklanmaktadır. Büyük ölçekli tesislerde karbon yakalama teknolojileri kullanılabilmektedir. Bu tesislerde karbon yakalama teknolojileri üç başlık altında incelenebilir:

1. Yanma Sonrası CO2 Yakalama: Bu yöntem, endüstriyel tesislerin baca gazlarından CO2 gazını ayırmak için kullanılır. Örneğin bir termik santralin enerji üretimi sırasında açığa çıkan gazlar bu yöntemle ayrıştırılabilir. Yanma Sonrası CO2 Yakalama yöntemi, CO2 gazını temiz hava akımına karışmadan yakalamak için çeşitli malzemeler kullanır. (Şekil 4)
2. Yanma Öncesi CO2 Yakalama: Bu yöntem, fosil yakıtların yakılmadan önce gaz haline getirilmesi işlemi olan gazlaştırma işlemi sırasında CO2 gazını ayırmak için kullanılır. Gazlaştırma işlemi sırasında, yakıt gazı ve su buharı kullanılarak sentez gazı üretilir. Ardından, CO2 sentez gazından ayrılır ve depolanmak üzere ayrı bir sistemde tutulur. (Şekil 4)
3. Oxy-fuel CO2 Yakalama: Bu yöntem, yakıtın oksijenle yanması sırasında oluşan gazların temizlenmesi için kullanılır. Yakıtla birlikte, saf oksijen de kullanılır ve yanma sonucunda CO2 gazı üretilir. Ardından, CO2 gazı oksijen kullanımından önce yakalanır ve depolanmak üzere ayrı bir sistemde tutulur.

Doğrudan (Havadan) Karbon Yakalama

Bu yöntem havada bulunan CO2 gazını yakalamak için kullanılan bir teknolojidir. Bu yöntem, karbon dioksit seviyesini azaltmaya yardımcı olurken, enerji kaynaklarını tüketmez. DACC teknolojisi, karbon dioksit emisyonlarının azaltılmasına ve havadaki karbon dioksit miktarının dengelenmesine yardımcı olabilir.

Karbon Kullanma Teknolojileri

Sentetik Yakıtlar

Sentetik yakıtlar, doğal kaynaklardan elde edilen yakıtların yerine kullanılabilecek şekilde sentetik olarak üretilen yakıtlardır. Bu yakıtlar, genellikle yenilenebilir enerji kaynakları kullanılarak üretilir ve fosil yakıtların yerini almaları amaçlanır. IEA Raporu

Sıvı sentetik yakıtlar arasında biyoyakıt, biyodizel, sintetik dizel ve DME (dimetil eter) yer alır. Biyoyakıtlar, bitkisel yağlar, talaş, ağaç kabuğu, atıklar ve biyokütle türevleri gibi malzemelerden üretilebilirler. Biyoyakıtlar, fosil yakıtlara göre daha az karbon salınımına neden olur ve bu nedenle çevresel açıdan daha sürdürülebilir bir seçenek olarak görülürler. Bununla birlikte, biyoyakıt üretimi, gıda maddelerinin üretimine yönelik alanların kullanımına neden olabileceği için tartışmalıdır.

Hidrojen, suyun elektrolizi yoluyla üretilebilir ve genellikle bir yakıt hücresi aracılığıyla kullanılır. Yakıt hücresi, hidrojeni oksijenle reaksiyona sokarak elektrik üretir. Hidrojen, fosil yakıtların yerine kullanılabilen temiz bir yakıt olarak görülmektedir. Ancak, hidrojen üretimi halen yüksek maliyetlidir ve üretiminde kullanılan elektriğin yenilenebilir kaynaklardan elde edilmesi gerekmektedir.

Gaz sentetik yakıtlar arasında biyogaz ve sentetik metan yer almaktadır. Biyogaz, organik atıklardan elde edilen bir gazdır ve elektrik ve ısı üretimi için kullanılabilir. Sentetik metan ise hidrojen ve karbondioksitin bir araya getirilmesiyle elde edilir ve doğal gazın yerini alabilir. Bununla birlikte, sentetik metanın üretimi halen yüksek maliyetlidir ve yeterli miktarda yenilenebilir enerji kaynaklarına erişim gerektirir.

Sonuç olarak, sentetik yakıtlar, yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımıyla fosil yakıtların yerini alabilecek temiz enerji kaynaklarıdır. Ancak, sentetik yakıtların üretiminde kullanılan kaynakların sürdürülebilirliği ve maliyetleri, kullanım kaynaklarının sürdürülebilirliği ve maliyetleri, kullanımı üzerindeki etkileri ile ilgili tartışmalar devam etmektedir. Sentetik yakıtların yaygınlaşması için daha fazla araştırma ve geliştirme çalışmalarının yapılması gerekmektedir.

“Synthetic Fuels: What role should they play in decarbonising transportation?” başlıklı rapor, sentetik yakıtların taşımacılık sektöründe karbon salımlarını azaltma potansiyelini taşıdıklarını ortaya koymaktadır. Rapor, sentetik yakıtların fosil yakıtların yerini alabilecekleri veya bunlarla birlikte kullanılabilecekleri konusunda farklı görüşleri içermektedir. Sentetik yakıtların üretiminin yüksek maliyetli olduğunu, bu nedenle sentetik yakıtların yaygın kullanımının ekonomik açıdan mümkün olmadığını vurgulamaktadır. Bununla birlikte, sentetik yakıtların özellikle havacılık ve denizcilik gibi sektörlerde, elektrikli araçların kullanımının zor olduğu alanlarda kullanımı konusunda fırsatlar olduğu da belirtilmektedir. Rapor, sentetik yakıtların üretiminde kullanılan kaynakların sürdürülebilirliğinin önemli bir sorun olduğunu vurgulamaktadır. Sentetik yakıtların üretiminde kullanılan yenilenebilir enerji kaynaklarının yaygınlaşması, bu sorunu çözmek için önemli bir adım olarak görülmektedir.

Depolama Teknolojileri

Yüksek Basınçlı Karbon Dioksit Enjeksiyonu

CO2 gazının yeraltına enjekte edilerek depolanması işlemidir. Bu yöntem, karbon dioksit emisyonlarını azaltmaya yardımcı olurken, petrol ve gaz üretiminde kullanılan suyu yeraltındaki kayaçlarda tutarak fosil yakıt üretiminin daha verimli olmasını sağlar. Çıkartılamayacak fosil yakıtların çıkartılmasını sağladığı ve fosil yakıt tüketimini arttırıcı etkisi olacağı için bu depolama yöntemi eleştirilmektedir. (Şekil 5)

Karbonat Mineralizayonu

CO2’nun kayaçlarda doğal olarak meydana gelen karbonat minerallerine dönüştürülmesi işlemidir. Bu yöntem, CO2’nun uzun süreli depolanmasını sağlar ve CO2 emisyonlarını azaltmaya yardımcı olur.

Biyoenerji Karbon Yakalama ve Depolama (BEKYD)

Biyoenerji ile enerji üretmek için kullanılan biyokütle kaynaklarının yanması sırasında açığa çıkan CO2 gazının yakalanması işlemidir. Bu yöntem, biyokütle kaynaklarının enerji üretiminde kullanımını artırırken, CO2 salımlarını azaltmaya yardımcı olabilir. (Şekil 6)