Karbon yakalamada yeni teknoloji: Mekanik Ağaçlar

Karbon yakalamada yeni teknoloji: Mekanik Ağaçlar

Geçtiğimiz yıl İzlanda’da açılan ve havadaki karbondioksiti yakalayarak kayaya dönüştüren karbon yakalama tesisi, yüksek maliyetleri nedeniyle çokça eleştirilmişti. Arizona Eyalet Üniversitesi’nden Prof. Klaus Lackner ve ekibinin geliştirdiği mekanik ağaçlar teknolojisi ise çok daha az enerji kullanarak karbon yakalayabiliyor. Ayrıca, ilki bu yıl Arizona’da faaliyete geçecek mekanik ağaçların bir tanesi, doğal bir ağaca göre havadaki karbondioksiti yaklaşık 1000 kat daha hızlı uzaklaştırabiliyor.

Emisyonları sıfırlamak iklim değişikliğiyle mücadelede yeterli değil

İki yüzyıldır kullanılan fosil yakıtlar, atmosfere doğanın kaldırabileceğinden daha fazla karbondioksit salmış durumda. Bu karbondioksit biriktikçe aşırı ısıyı gezegenin yüzeyinin yakınında tutarak küresel ısınmaya yol açıyor. Bugün atmosferdeki karbondioksit miktarı o kadar yüksek ki çoğu senaryoda sadece emisyonları durdurmanın iklim değişikliğini önlemek için yeterli olmayacağı söyleniyor, diğer bir deyişle insanlık var olan karbondioksiti de havadan çıkarmak zorunda kalacak.

Bu kapsamda yaşanan gelişmelerden biri de ABD’den geldi. ABD Enerji Bakanlığı, kimyasal reaksiyonlar yoluyla havadan karbondioksit yakalama teknolojisini büyütmeye karar verdi. ABD’nin bu kararına fosil yakıt kullanmaya devam etmek için bir mazeret olduğu yönünde bazı eleştiriler gelse de IPCC raporları sadece emisyonları durdurmanın yeterli olmadığını ve havadan karbondioksit yakalamanın da gerekli olacağını gösteriyor. Karbonu mekanik olarak ortadan kaldıran teknolojiler hala çok pahalı ve enerji yoğun oldukları için çok küçük ölçeklerde kullanılabiliyor. Ancak 2022’de bu teknolojilerin enerji talebini ve maliyetini düşürmeye yardımcı olabilecek yeni tekniklerin geliştirileceği tahmin ediliyor.

The Conversation tarafından Arizona Eyalet Üniversitesi’nden Prof. Klaus Lackner ile karbon yakalama ve depolama teknolojileri üzerine yapılan söyleşiyi İSO Yeşil Blog için çevirdik.

Doğrudan karbon giderme nedir ve neden gerekli?

1990’ların başında karbon yönetimiyle ilgilenmeye başlamamı sağlayan şey, karbonun çevrede biriktiğini görmekti. Doğanın bu karbonu ortadan kaldırması binlerce yıl alıyor ve bugün insanlığın bugüne kadar deneyimlediği miktarların çok ötesinde, çok daha yüksek karbondioksit konsantrasyonlarına doğru giden bir yörüngede bulunuyoruz. İnsanlık olarak çevrede dolaşan ve giderek artan miktarlardaki karbona sahip olmayı göze alamayız, bu nedenle karbon gidermek zorundayız. Tüm emisyonlar, karbonu ortaya çıktığı an yakalayabileceğimiz enerji santralleri ya da fabrikalar gibi büyük kaynaklardan gelmiyor. Bu nedenle arabalar, uçaklar gibi emisyonların diğer kaynaklarıyla da uğraşmamız gerekiyor.

“Karbonun nerede yakalandığı önemli değil”

Karbondioksit havaya hızla karıştığı için karbonun nerede yakalandığı önemli değil, hepsi aynı etkiye sahip. Bu nedenle, karbondioksiti kullanmayı ya da depolamayı planladığımız yere doğrudan hava yakalama tesislerini yerleştirebiliriz. Bu noktada depolama yöntemi de önem taşıyor. Karbondioksiti sadece 60 ya da 100 yıl depolamak yeterince iyi değil. Depoladığımız karbon 100 yıl sonra çevreye geri dönerse, tek yaptığımız kendimizi düşünmek olur ve torunlarımızın aynı süreçleri tekrar etmesi gerekir. Üstelik, bu arada dünyanın enerji tüketimi de yılda yaklaşık yüzde 2 büyüyor olacak.

Maliyete ek olarak doğrudan hava yakalamayla ilgili şikayetlerden biri de enerji yoğun olması. Bu enerji kullanımı azaltılabilir mi?

Doğrudan hava yakalama teknolojisinde enerji kullanımı, havayı çekmek için çalıştırılan fanlardan ve ardından karbondioksiti ayrıştırmak için kullanılan ısıtmadan kaynaklanıyor ve her ikisi için de enerji talebini azaltmanın yolları var. Örneğin karbondioksiti kuruyken çeken ve ıslakken serbest bırakan bir malzeme var. Bu malzemeyi rüzgara maruz bırakarak karbondioksit yüklenmesini sağlayabiliriz. Sonra da ıslatarak karbondioksiti diğer sistemlerden çok daha az enerji gerektiren bir şekilde serbest bırakmasını sağlayabiliriz. Yenilenebilir enerjiden elde edilen ısının kullanılması da karbondioksit basıncını yükseltiyor, böylece su buharıyla karıştırılmış bir karbondioksit gazı elde ederek buradan saf karbondioksiti ayrıştırabiliriz.

Karbondioksit yakalama süreci pasif olduğunda daha da fazla enerji tasarrufu sağlamak mümkün; aslında havayı üfleyen fanlara gerek yok, hava zaten kendi kendine hareket ediyor. Laboratuvarımda bunu yapmak için “mekanik ağaçlar” adı verdiğimiz bir yöntem üzerine çalışıyoruz. Mekanik ağaçları yaklaşık beş santimetre aralıklı ve bir buçuk metre çapındaki, kimyasal reçineyle kaplanmış uzun dikey disk sütunları gibi düşünebilirsiniz. Hava üflenirken disklerin yüzeyleri de karbondioksiti emiyor. 20 dakika içinde diskler dolarak aşağıdaki bir varilin içine batıyor. Karbondioksiti kapalı bir ortama salmak için varile su ve buhar gönderiyoruz ve düşük basınçlı su buharı ile karbondioksitten oluşan bir karışım ortaya çıkıyor. Bu sistemde kutuyu ısıtmak için harcanan ısının çoğunu geri kazanabiliyoruz, böylece ısıtma için gereken enerji miktarı oldukça azalıyor.

Klaus Lackner, laboratuvarında doğrudan hava yakalama teknolojilerini test ediyor.
Kaynak: https://theconversation.com/these-machines-scrub-greenhouse-gases-from-the-air-an-inventor-of-direct-air-capture-technology-shows-how-it-works-172306

Nem kullanarak da enerji tüketimini yaklaşık olarak yarı yarıya azaltabilir ve geri kalan enerji talebi için de yenilenebilir enerji kullanabiliriz. Bunun için su ve kuru hava gerekli, bu nedenle bu sistem her ortamda kullanılamayabilir ama enerji talebini azaltmak için başka yöntemler de var.

“Karbondioksiti kalıcı olarak uzaklaştırmak mümkün”

Karbondioksit uzun süreli ve güvenli bir şekilde saklanabilir mi ve bu tür bir depolama yeterli olur mu?

Karbondioksitin aslında bir asit, bazı kayaların ise baz olduğu gerçeğinden yola çıkarsak karbondioksiti kalıcı olarak uzaklaştırabiliriz, çünkü karbondioksit kalsiyumca zengin minerallerle reaksiyona girdiğinde katı karbonatlar oluşturur. Karbonu bu şekilde mineralize edersek neredeyse sınırsız miktarda kalıcı olarak depolamamız da mümkün hale gelir. Örneğin İzlanda’da karbondioksit ile reaksiyona giren ve onu birkaç ay içinde katı karbonatlara dönüştüren çok sayıda volkanik kaya var. ABD Teksas’taki Permian Havzasında ise petrol üretiminden kaynaklanan devasa yeraltı rezervuarları var. Aslında mineral sekestrasyonu yapabileceğimiz yeraltı depolama rezervleri, karbondioksit için ihtiyaç duyabileceğimizden çok daha fazla.

Karbon döngüsünü kapatmak için doğrudan hava yakalama teknolojisini de kullanabiliriz, yani daha fazla karbon üretmekten kaçınmak için karbonu tutabilir ve yeniden kullanabiliriz. Şu anda enerji elde etmek için fosil yakıtlardan kaynaklanan karbon kullanılıyor. Yakalanan karbonu yenilebilir enerjiden elde edilen yeşil hidrojenle karıştırarak karbondioksiti ek karbon içermeyen sentetik yakıtlara dönüştürebiliriz. Bu yakıtlar mevcut boru hatlarından kolayca nakledilebilir ve yıllarca saklanabilir.

“Karbon giderme teknolojileri yeni teknolojiler”

ABD Enerji Bakanlığı karbondioksit giderme maliyetlerini ton başına 100 ABD dolarına düşürme ve on yıl içinde karbon giderme uygulamalarını hızla büyütme şeklinde bir hedef belirledi. Bu hedefe ulaşmak için ne gerekiyor?

Bakanlık beni korkutuyor çünkü karbon giderme teknolojileri zaten hazırmış gibi hareket ediyorlar. Bu teknolojileri 30 yıl boyunca ihmal ettikten sonra zaten karbon giderme yapabilen şirketler olduğunu ve yapılması gereken tek şeyin bu uygulamaları ilerletmek olduğunu söyleyemeyiz. Karbon giderme teknolojilerinin yeni teknolojiler olduğunu unutmamalıyız. Örneğin, ticari olarak doğrudan karbon yakalama yapabilen en büyük şirket Climeworks ve karbondioksiti ton başına 500 ile 1000 dolar arasında satıyor. Bu çok pahalı. ABD yılda yaklaşık olarak 7 milyon ton ticari karbondioksit tüketiyor. Ortalama fiyatı 60-150 dolar arasında, yani aslında 100 doların altında bir pazar var. İhtiyacımız olan şey karbondioksitin ortadan kaldırılmasını talep eden düzenleyici bir çerçeve. Böylece bugün kilotonlarca karbondioksit yakalayan piyasa, gigatonlarca karbondioksit yakalamaya geçebilir.

Sizce karbon giderme teknolojileri önümüzdeki 10 yıl içinde nereye gidecek?

Bence fosil yakıtları muhtemelen kademeli olarak terk eden ve uzun vadede tüm karbondioksiti yakalama ve depolama kapasitesine sahip bir dünya bizi bekliyor. Karbon topraktan çıktığı zaman eşit bir uzaklaştırmayla eşleştirilmeli. Kömür, petrol veya gaz kaynaklı bir ton karbon üretiyorsanız, bir ton karbonu ortadan kaldırmalısınız. Aynı miktarda olmak zorunda değil ancak karbonun kaldırıldığını garanti eden bir sertifika olmalı. Tüm karbon yerden çıktığı andan itibaren sertifikalandırılırsa, sistem daha iyi işler.

Peki endüstri ve toplum karbon nötr olmak için ne kadar baskı yapacak? En önemli bilinmeyen bu. Bu noktada Microsoft ve Stripe gibi şirketlerin karbondioksiti ortadan kaldırmak için karbon kredileri ve sertifikaları satın aldığını ve oldukça yüksek fiyatlar ödemeye istekli olduklarını görmek cesaret verici gelişmeler. Yeni teknolojilerin benimsenmesi 10 ya da 20 yıl alabilir, ancak ekonomik çekim olursa süreç daha hızlı ilerler. Örneğin ilk ticari jet 1951’de piyasaya sürüldü ama 1965’te çoktan yaygın hale gelmişti.

Söyleşinin orijinalini okumak için tıklayınız.