Ayşe Sena AKDENİZ
Uzman
Mavi Büyüme Politikaları Birimi
sena.akdeniz@izka.org.tr

Sürdürülebilir kalkınma hedeflerinden on üçüncüsü olan “iklim eylemi”, iklim değişikliği ile mücadele için acil aksiyon alınması gerektiğine vurgu yapmaktadır. Bunun sebebi ise, son yüz yılda hızla artan sera gazı salımlarıdır (Ritchie & Roser, 2020a).

Salınan sera gazı miktarının sektörlere göre dağılımı Tablo-1’de gösterilmiştir. Tablodan da görülebileceği üzere, sera gazı salımlarına kaynaklık eden 7 ana sektör; taşımacılık faaliyetleri, yapılarda enerji kullanımı, endüstriyel enerji kullanımı, diğer alanlarda enerji kullanımı, endüstriyel üretim, tarımsal aktiviteler, orman ve arazi kullanımı ve atık üretimi şeklinde sıralanmaktadır. Bu sektörlerin üretim süreçleri sırasında, enerji ve ısınma amacıyla yakıt yakarak, tarımsal aktiviteler sonucunda veya oluşturulan atıkların bertaraf edilmesi sırasında sera gazı ortaya çıkmaktadır. Bu sera gazlarının tutulabilmesi evler veya tarım arazileri gibi geniş alanlarda birçok noktadan salım yapıldığı için (noktasal olmayan kaynak) zor olmaktadır.

Diğer yandan, endüstriyel veya enerji üretim tesisleri gibi belirli noktalardan yapılan sera gazı salımlarının (noktasal kaynak) günümüz teknolojileriyle tutulabilmesi mümkündür (Ritchie, 2020). Noktasal sera gazı üretimi; endüstriyel enerji kullanımı, endüstriyel üretim, atık üretimi ana sektörleri ile diğer alanlarda enerji kullanımı ana sektörünün de bir kısmını içermektedir. Toplam sera gazı salımı içerisinde değerlendirildiğinde, noktasal sera gazı üretiminin toplam salımın yarısına yakın bir paya sahip olduğu görülmektedir.

Tablo 1: Sektörlere göre Sera Gazı Emisyonu

Gelişen teknolojiler ve endüstrileşme ile birlikte hız kazanan sera gazı salımının büyük bir kısmını karbondioksit salımı oluşturmaktadır. 2020 verilerine göre, karbondioksit salımı toplam sera gazı salımının yüzde 74,4’ünü oluşturmaktadır (Ritchie & Roser, 2020a). 2019 yılında dünya üzerinden salınan toplam karbondioksit miktarı 36,44 milyar ton olarak hesaplanmıştır (Ritchie & Roser, 2020b). Bu değerin 399,3 milyon tonu ise Türkiye tarafından salınmıştır (TÜİK, 2021).

1750’lerden günümüze kadar artarak devam eden sera gazı salımları sebebiyle iklim değişikliğinin gözle görülür etkileri ortaya çıkmaya başlamıştır. Atmosfere karbondioksit salımının azaltılması iklim değişikliği ile ilgili hedefler doğrultusunda atılması gereken bir adımdır. Günümüzde karbondioksit salımının azaltılması ve üretilen miktarın doğru bir biçimde bertaraf edilmesi için farklı yöntem arayışları devam etmektedir. Okyanusal karbondioksit depolama (Biological Carbon Sequestration) bu metotlardan birisidir.

Karbon tutma işlemi yanma öncesi (pre-combustion), yanma sonrası (post-combustion) ve oxiyakıt yakma (oxyfuel combustion) olmak üzere üç farklı metotla yapılabilir. Yanma öncesi karbondioksit tutma işleminde, yanma işlemi tamamlanmadan çıkan karbon monoksit gazı, çevrim reaktöründe karbondioksite dönüştürülür. Daha sonra elde edilen karbondioksit gazı tutulur.

Yanma sonrası karbondioksit tutma işlemi, yakıtın yanması gerçekleştikten sonra açığa çıkan gazdan çözücü yardımıyla (genellikle) karbondioksit yakalanması işlemidir. Oxiyakıt yakma karbondioksit tutma işleminde ise, havadaki oksijen ayrılır ve yakıt hava yerine direk oksijenle yakılır. Daha sonrasında çıkan karbondioksit tutulur. Karbon tutma metotlarının şematik gösterimi Şekil-1, 2 ve 3’de verilmiştir.

Şekil 1: Yanma Öncesi (Pre-combustion) Karbon Tutumu

Şekil 2: Yanma Sonrası (Post-combustion) Karbon Tutumu

Şekil 3: Oxiyakıt Yakma (Oxyfuel Combustion) Karbon Tutumu

Karbon tutum işlemi noktasal olarak karbondioksit salımı yapan kaynaklarda mümkündür. Bu kaynaklara yakıt kullanan santraller veya yakıt kullanan, üretim yapan endüstriler örnek olarak gösterilebilir. Tutma işleminin hangi metotla yapılacağı karbondioksit üretimi yapan tesise ve kullandığı yakıtın tipine bağlıdır. Karbondioksitin baca gazından ayrılmasında absorpsiyon prosesi yaygın olarak kullanılır. Bu işlemde tutulan baca gazı soğutulur ve alkali bir çözücünün içerisine verilir. Isı değişimi ile sıyırıcıda (stripper) gaz çözücüden ayrıştırılır. Basınçla sıvı formda tutularak bertaraf edilir (Zhang et al., 2018).

Karbondioksit gazını yakalamaktaki amaç, atmosfere salımına engel olmak ve daha çevreci bir metotla gazı bertaraf etmektir. Tutulan karbondioksit boşaltılmış petrol veya gaz rezervlerinin yerine (jeolojik depolama) veya belirli bir derinlikten sonra okyanus veya deniz diplerine (okyanusal depolama) enjekte edilebilmektedir. Tutulan bu karbondioksit boru hatlarıyla, gemilerle veya tankerlerle taşınabilir.

Okyanuslar yılda yaklaşık 7 Petagram (1 Petagram= 1 Gigaton= 10¹⁵ gram) karbondioksit tutabilme kapasitesine sahiptir. Doğal dengede, çözünmüş karbondioksit difüzyon yoluyla atmosferden okyanus yüzeyine geçer. Okyanus yüzeyleri canlı çeşitliliği sebebiyle okyanusların en verimli alanları kabul edilir. Yüzeyde tutulan bu karbondioksit yüzey suyunun pH derecesini düşürerek asitliğini artırır. Okyanusal karbondioksit depolaması olarak adlandırılan metotta ise, karbondioksiti okyanus derinliklerine doğru yayarak yüzeydeki etkisinin minimize edilmesi amaçlanmaktadır (Chow, 2014).

Okyanusal karbondioksit depolaması metodu için Şekil-4 de ‘Çözünme Tipi’ ve ‘Göl Modeli’ olarak adlandırılan iki ayrı model mevcuttur. Çözünme tipi modelinde taşınan karbondioksit, kıyıdan uzanan bir boru veya bir gemi yardımıyla okyanusta 1000 metre derinliğe enjekte edilir. Göl modeli adı verilen modelde ise, kıyıdan boru veya açıkta kurulan platform yardımıyla karbondioksit okyanusta 3000 metre derinlikten enjekte edilmektedir. Göl modeli ideal durum olup maliyet açısından yüksek bütçe gerektirmesi sebebiyle çok fazla tercih edilmemektedir (IPCC, 2005).

Tipik okyanus sıcaklık ve basıncında, karbondioksit 500 ile 2700 metre arasında sıvı formda, sudan daha az yoğunlukta yüzer halde bulunmaktadır (Chow, 2014). Güvenli derinlikte olması açısından bu metotta karbondioksit en az 1000 metre derinlikten enjekte edilmelidir. Okyanus koşulları ve basınç sebebiyle bu derinlikten enjekte edilen karbondioksit sıvı halde herhangi bir değişime uğramadan okyanus içerisinde kalabilmektedir. Yeterli derinlikte enjekte edilmediğinde karbondioksit gaz formuna dönüşüp kabarcıklar halinde yükselip sudan atmosfere geçmektedir (IPCC, 2005). 2700 metreden daha derinde ise, karbondioksit sudan daha yoğun formda bulunup batmaktadır(Chow, 2014). Bu sebepten göl modeli daha güvenli olan ideal durumdur. 

Şekil 4: Okyanusal Karbondioksit Depolamasında Kullanılan Deşarj Yöntemleri

Yapılan modellemelerde, laboratuvar ve okyanus deneylerinde enjekte edilen karbondioksitin suda bölgesel olarak pH düşüşüne sebep olduğu bilinmektedir. Bölgesel bu düşüşün deniz ekosisteminde canlıların daha az varlık gösterdikleri derinliklerde kabul edilebilir olduğu öngörülmektedir. Bunun yanı sıra sürdürülen çalışmalarda hala metodun potansiyel etkileri araştırılmaktadır (IPCC, 2005). Bu metodun yaygınlaşması halinde önümüzdeki birkaç yüzyılda atmosferdeki karbondioksit miktarındaki artışın yavaşlayacağı beklenmektedir. Öte yandan, enjekte edilen karbondioksitten %15 ile %34 arası bir oranın 300 ile 1000 yıl arasında değişen bir zaman diliminde tekrardan atmosfere ulaşabileceği de öngörüler arasında yer almaktadır (Chow, 2014).

Karbondioksit üretiminin azaltılması temel hedef olsa da gelişen teknoloji ve endüstrilerle mevcut miktarın azaltılması pek mümkün olmamaktadır. İklim değişikliği ile mücadelede ikinci seçenek karbondioksitin bertaraf metodunun değiştirilmesidir. İleriye yönelik etkileri hala araştırılmakta olsa da Okyanusal Karbondioksit Depolaması uygulanabilir metotlardan biri olarak görülmektedir. Bu metotta doğada doğal bir element olarak yüksek miktarda bulunan karbonun, insan aktiviteleri sonucunda gaz formunda atmosfere karışması önlenmek istenmektedir. Atmosfer yerine okyanus ve denizlere yönlendirilen karbondioksitin su içerisinde tepkimeye ve değişime uğramadan durması amaçlanmaktadır. Atmosfere karışan karbondioksit miktarının bertaraf edilebilir seviyelerde tutulmasının yaşanan iklim anomalilerini, yerüstü su kaynaklarındaki sıcaklık artışını ve iklim değişikliğinin diğer yıkıcı etkilerini yavaşlatacağı beklenmektedir.

Kaynakça:

• Chow, A. (2014). Ocean Carbon Sequestration by Direct Injection. CO2 Sequestration and Valorization. Published.
• IPCC. (2005). Carbon Dioxide Capture and Storage: Special Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (1st ed.). Cambridge University Press. Alıntı: 07.07.2021
• Karbon Yakalama Ve Depolama Nedir? (2016, August 27). Tesisat. Alıntı: 04.08.2021
• Ritchie, H. (2020, September 18). Sector by sector: where do global greenhouse gas emissions come from? Our World in Data. Alıntı: 04.07.2021
• Ritchie, H., & Roser, M. (2020a, May 11). CO2 and Greenhouse Gas Emissions. Our World in Data. Alıntı: 03.07.2021
• Ritchie, H., & Roser, M. (2020b, May 11). CO2 emissions. Our World in Data. Alıntı 09.07.2021
• TÜİK Kurumsal. (2021, March 30). Sera Gazı Emisyon İstatistikleri, 1990–2019. Alıntı 05.07.2021
• Zhang, Z., Borhani, T. N., & El-Naas, M. H. (2018). Carbon Capture. Exergetic, Energetic and Environmental Dimensions, 997–1016.