Karbon Tutma Teknolojilerinin Gelecek Vaat Eden Geleceği

Geleceği karbon yakalama ve depolama parlak görünüyor 

Fosil yakıtların kullanımını ortadan kaldırma yeteneği, küresel ısınmayı önemli ölçüde azaltma potansiyeline sahiptir. Peki bu teknolojiyi ileriye taşıyacak temel unsurlar neler?

Ön Yakma Yakalama

CCUS olarak da bilinen ön yakma yakalama ve depolama, enerji endüstrisinde karbon emisyonlarını azaltmak için umut verici yeni bir teknolojidir. 

Bu teknoloji, yanmadan önce fosil yakıtlardaki karbondioksiti ayırmak için kullanılır. Bu süreçte yakıt, hidrojen ve CO2'ye bölünür ve daha sonra depolama veya yeniden kullanım için çıkarılır. 

CCUS'un en yaygın uygulaması enerji üretim endüstrisindedir. Ancak bu teknoloji ile bir takım endüstriyel prosesler de mümkündür.

Yakma sonrası yakalama ile karşılaştırıldığında, yakma öncesi yakalama daha yüksek verimlilik ve daha düşük enerji gereksinimleri sunar. Özellikle son nesil kömürlü termik santraller için kullanışlıdır. Bu teknoloji biraz ek sermaye yatırımı gerektirse de, büyük, sabit emisyon kaynakları için uygun maliyetli bir seçenektir.

Yakma öncesi yakalama, yeni inşa edilen enerji santrallerinde uygulanabilir veya mevcut tesislere uyarlanabilir. Bu teknoloji kullanılarak CO2, kimyasal bir çözücü kullanılarak baca gazından ayrılır. 

Çözücü yeniden oluşturulduktan sonra, CO2'yi gazdan çıkarmak için karışım bir sıyırıcıdan geçirilir. Egzoz ayrıştırıldıktan sonra boru hattı veya gemi ile depolama alanlarına taşınabilir.

Yakma öncesi yakalama sisteminin kullanılmasının bir başka avantajı da, yakalanan CO2'yi yerin derinliklerindeki depolama konumlarına taşıma yeteneğidir. 

Bu yöntem tükenmiş kömür yataklarında veya petrol sahalarında kullanılabilir. Bu jeolojik depolama alanlarının gözenekli olma avantajı vardır ve bu da onları CO2'nin kalıcı olarak depolanması için uygun bir seçenek haline getirir.

Depolama Seçenekleri ve Teknolojileri

Var bir dizi teknoloji belirli bir tesis için en iyi CO2 depolama yöntemine karar verirken seçim yapmak için. Bunlardan bazıları sıvı depolama, jeolojik depolama ve katı depolamayı içerir. Bu seçeneklerin tümü, küresel ısınmayı azaltmaya yardımcı olmak için kullanılabilir. İkincisi için, tuzlu oluşumlar ve petrol sahaları depolama için çok uygundur.

Diğer birkaç potansiyel depolama seçeneği, CO2'nin bir rezervuar veya akiferde jeolojik olarak depolanmasını içerir. Bu lokasyonlarda CO2 depolamanın ana dezavantajı, yakalanan gazın bu lokasyona taşınmasının maliyetidir. 

En gelişmiş CO2 tutma ve depolama teknolojileri küçük ölçeklerde test ediliyor, ancak etkinliklerini tam olarak göstermek için yapılması gereken çok iş var. 

Ulaşım

CO2 sıvı, gaz ve katı halde depolanabildiği için boru hattı veya gemi ile taşınabilir. Membranlar ve katı sorbentler dahil olmak üzere bir dizi teknoloji şu anda geliştirilme aşamasındadır.

Karbon dioksit gemi, boru hattı veya kara yoluyla taşınabilir. Ayrıca derin tuzlu akiferlerde veya tükenmiş kömür yataklarında depolanabilir. Depolama yerine bağlı olarak, CO2 kalıcı olarak depolanabilir veya geliştirilmiş yağ geri kazanımı için yeniden kullanılabilir.

Jeolojik Oluşumlar

CO2'nin derin jeolojik oluşumlarda depolanması, karbon tutma ve depolama tartışmalarında önemli bir konudur. Jeolojik oluşumlar milyonlarca yıldır petrol ve doğalgazı depolamak için kullanılmış olup CO2 depolama potansiyeline de sahiptirler.

Birkaç potansiyel depolama yeri şunları içerir: mineral karbonatlaşma, derin tuzlu akiferler, şeyl havzaları ve gaz sahaları. Ayrıca, dünya çapında yürütülen birkaç pilot ölçekli proje var.

Derin Tuzlu Akiferler

Derin tuzlu akiferler CO2 depolama için en büyük kapasiteye sahiptir. Tuzlu su ile aşılanmış gözenekli kaya oluşumlarıdır ve yeraltında büyük hacimlere yayılabilirler. Endüstriyel amaçlar için ideal değildirler. 

Tuzlu akiferler, CO2'yi depolamak için diğer jeolojik ayırma yöntemlerinden daha doğrudan bir yol sunar. Ancak, diğer potansiyel depolama alanlarına göre daha az çalışılmıştır. Bu nedenle, etkili bir depolama sistemi, fiziksel ve jeokimyasal yakalama mekanizmalarının bir kombinasyonuna dayanmalıdır.

Sızdırmazlık Mekanizması

CO2'nin depolama alanından kaçmasını önleyen dört ana mekanizma vardır. Bunlar yapısal, fiziksel, jeokimyasal ve kalıntı yakalamayı içerir. 

CO2 göçünü önlemek için bu mekanizmaların dördü de mevcut olmalıdır. Sonuç olarak, bir jeolojik ayırma işleminin etkinliği, tüm bu mekanizmaların birleşik etkisine bağlıdır.

Kapasite ve Bütünlük

Bir depolama sahasının en önemli özelliklerinden bazıları, depolama kaynağının kapasitesi ve bütünlüğüdür. Yeterli bir kapasite, sitenin güvenli depolama için gereken gözenek hacmine sahip olmasını sağlar. Ayrıca uygun enjeksiyon oranlarının korunmasına da izin verir. Aynı şekilde, yeterli çevreleme ve geçirgenliğin varlığı hayati önem taşır.

Pilot ölçekli projeler genellikle belirli bir CO2 yakalama ve depolama yönteminin fizibilitesini test etmek için tasarlanır. Bu tür çabalar, jeolojik depolamada yer alan süreçler hakkında zengin bir bilgi sağlar. Ayrıca, bu teknolojinin olası kullanıcılarının ilgisini çekebilecek soruları yanıtlayabilirler.

CO2 yakalamanın maliyeti engelleyici olsa da, petrol üretiminden elde edilen gelir, depolama maliyetlerini karşılayabilir. Ayrıca, depolama sahası jeolojik ise ulusal yasalarla düzenlenir ve uygun ölçüm sistemleri ile insan ve çevre üzerindeki riskler en aza indirilir. 

Doğrudan Hava Yakalama

Doğrudan Hava Yakalama (DAC), CO2'yi atmosferden uzaklaştırmak için gelişmekte olan bir teknolojidir. Bu yöntemde CO2 molekülleri, ince plastik yüzeyler üzerinden akan toksik olmayan bir potasyum hidroksit çözeltisi tarafından tutulur. 

Bu süreç CO2'yi havadan ayırır ve yılda yüzlerce ton CO2'nin tutulmasıyla sonuçlanır. Yakalanan karbon daha sonra orijinal yakalama çözümünde yeniden kullanılmak üzere geri dönüştürülür.

Şu anda, doğrudan hava yakalama, Kanada ve Amerika Birleşik Devletleri'ndeki küçük ölçekli tesislerde konuşlandırılıyor. İlk büyük ölçekli DAC tesisi, 2020'lerin ortalarında ABD'nin güneybatısındaki Permiyen Havzasında faaliyete geçecek. Bu tesisler yılda bir milyon tona kadar CO2 yakalama kapasitesine sahiptir.

Enerji arzının bol ve ucuz olduğu bölgelerde DAC'nin büyük ölçekli konuşlandırılması mümkündür. Örneğin, Amerika Birleşik Devletleri'nde bir doğal gaz işleme tesisi, Batı Teksas'taki ilk büyük ölçekli boru hattı aracılığıyla petrol sahalarına karbondioksit sağlamaya başladı.

Bir dizi şirket, çeşitli DAC teknolojilerini araştırıyor. Carbon Engineering adlı bir şirket, Kanada'nın Squamish şehrinde 2024 yılında faaliyete geçmeyi planlayan bir doğrudan hava yakalama tesisi inşa ediyor. 

Bir diğeri, 1PointFive, 70 yılına kadar 2035 büyük ölçekli DAC tesisini ele geçirme hedefiyle ABD'de megaton ölçekli tesisler geliştiriyor.

Diğer şirketlerin yanı sıra Norsk e-Fuels konsorsiyumu, atmosferden yakalanan karbondan sentetik yakıtlar üretmek için bir tesis geliştiriyor. 2024 yılına kadar üç milyon litreye kadar sentetik yakıt üretimini hedefliyor. Diğer projeler arasında elektroliz bazlı hidrojenden sentetik yakıt üretmeyi amaçlayan HIF Haru Oni ​​eFuels Pilot Fabrikası yer alıyor.

Başka bir DAC yaklaşımı, sorbentlere ve amin malzemelerine dayanmaktadır. Havadaki CO2 moleküllerine bağlanan gözenekli katı destekler kullanırlar. Bu sorbentler orta veya düşük basınçta çalışır.

DAC henüz başlangıç ​​aşamasındayken, Avrupa Komisyonu'ndan önemli destek almıştır. Çeşitli araştırma ve yenilik programları bu teknolojiyi desteklemeyi amaçlamaktadır.

Ancak, DAC'ın geleceği, teknolojinin gelişimine ve teknolojik performansına bağlı olacaktır. Yakalanan karbonun güvenli, verimli ve güvenilir bir şekilde depolanmasını sağlamak için daha fazla araştırmaya ihtiyaç vardır. 

Ayrıca, boru hatlarının etkisi, su kirliliği ve sismik aktivite hakkında endişeler var. Bununla birlikte, doğrudan hava yakalama, iklim değişikliğine karşı mücadelede önemli bir adım olmaya devam ediyor.

Sonuç

Karbon yakalama teknolojilerinin geleceği vaat ve potansiyelle doludur. Dünya iklim değişikliğinin etkileriyle mücadele etmeye devam ederken, bu teknolojiler küresel emisyonların azaltılmasında önemli bir rol oynama yeteneğine sahip. 

Artan yatırım ve geliştirmeyle, herkes için daha temiz ve sağlıklı bir gezegene daha da yaklaşabiliriz. Karbon yakalama teknolojisi, enerji üretimine bakış açımızı değiştirme ve fosil yakıtlara olan bağımlılığımızı azaltma potansiyeline sahiptir.