“Karbon negatif” yakıt yaratmak için yarış başladı!

NewScientist’in Aralık’ın birinci hafta sayısında kapak konusu olarak yer alan, Bob Holmes imzalı makaleyi Yeşil Gazete gönüllü çevirmenlerinden Eren Atak‘ın çevirisiyle sunuyoruz.

***

İspanyol çölünde yeşil çamur, tüplerin içinde, karmaşadan uzakta ve sessizce fokurduyor . Yakındaki bir fabrikadan gün ışığı ve karbondioksidi iliklerine kadar emerek hızla büyüyor. Her gün, işçiler çamurun bir kısmını sıyırıyor ve yakıta dönüştürülmesi için alıyor. Jeolojinin 400 milyon yılda gerçekleştirdiğini, insanlar tek bir gün içinde yapıyor.

Aslında, bu sıradan bir yakıt değil; atmosferden karbon alan ve atmosferin iyiliği için onu tutan “karbon negatif” yakıtların büyülü bir sınıfına ait. Temel fikir oldukça basit: Atmosferden doğal yolla CO2 alması için bitkiler (bu örnekte alg) yetiştirilir. Yakıtı ayıkladıktan sonra, geriye karbonun önemli kısmını tutan bir kalıntı kalır. Bu kalıntı, karbon negatifliğin anahtarı. Eğer karbonu toprağa karışarak ayrışmayacağı veya havaya geri dönemeyeceği biçimde depolayabilirseniz, yakıtların atmosfere saldığı CO2 miktarından daha fazlası tutulmuş olur.

Böyle karbon negatif yakıtların tartışmasız el çabukluğu vardır: İklim değişikliğini frenlemede en gerçekçi kısa vadeli çözüm olabilirler ve hala ilk günleri olmasına rağmen General Electric, BP ve Google gibi şirketler bu fikrin altına paralarını yatırmaktalar.

Arabanızı her kullandığınızda veya bir uçağa atlayıp güneşli bir yere gittiğinizde, atmosfere biraz daha fazla karbon ekliyor ve küresel ısınma krizini biraz daha yakınlaştırıyorsunuz. Bitkiler büyürken

atmosferdeki CO2’i aldıklarından, karbon ayak izine eklenme de söz konusu olmuyor, bu nedenle biyoyakıtlar problemin azaltımındaki yöntemlerden biri. Günümüzde, en popüler biyoyakıt, mısırdan yapılan etanol.

Teorik olarak, bu tür bir yakıt “karbon nötr” olmalıdır: diyelim ki, atmosferden aldığı her 100 karbon atomu için yakıldığı zaman  geriye 100 döndürmelidir. Ancak ne yazık ki, durum o kadar basit değil. Çiftçiler toprağı sürdüğünde, gübre eklediğinde ve ürünü hasat ettiklerinde – bu noktada etanol tesisinin kendisini çalıştırmak için yakılan doğal gazdan bahsetmiyorum bile – müthiş derecede fosil yakıt kullanılmış olur ve bu da karbon nötr durumdan uzaklaşma demektir.

Sorunun, biyoyakıt üretimi sırasında salınan karbonun yakalanarak basitçe çözülebileceğini düşünebilirsiniz. Etanol üretmek için kullanılan fermantasyon işlemi, örneğin, bir yan ürün olarak saf CO2 içeren bir akım üretir.

Bu nedenle, tarım devi Archer Daniels Midland (ADM), bu yılın başında Amerika Birleşik Devletleri’nin ilk büyük ölçekli karbon yakalama ve depolama projesini Decatur, Illinois’de başlattı. Sistem, etanol tesisinden çıkan CO2’i emip, sıkıştırarak yakın bir yerde yer altında depolayacak. Yıllık 1 milyon tondan fazla CO2’in depolanması planlanıyor. Ancak ADM’nin etanolü henüz karbon nötr değil: Etanol yapımında kullanılan enerji harcamaları sağolsun, salımın fosil yakıta kıyasla yaklaşık %20 ya da %30 azaltımı söz konusu sadece.

Sorunu çözmek için etanol tesisinin işletiminde kullanılan tüm fosil yakıtları yenilenebilir enerji ile ikame edebilirsiniz. Ama bu da tarımsal ürüne dayalı biyoyakıt konusundaki temel sorunu çözmüyor: Zira tarımsal ürüne dayalı biyoyakıt üretiminde kullanılan alan, gıda üretiminde kullanılacak alanla rekabet ediyor.

2010 yılında mısıra dayalı etanol üretimi A.B.D.’nin ulaşımda kullandığı yakıtın %8’ini oluşturdu ancak ülkenin mısırının neredeyse %40’ını kullandı. Eğer etanol tüm fosil yakıtların yerine geçerse, ya gıda fiyatları roket gibi fırlayacak ya da çiftçileri yeni alanlar açmaya zorlayacaktır – muhtemelen her iki durum da aynı anda yaşanacak. Atmosferdeki sera gazı miktarını azaltmak istiyorsak, bu konuda yeni yollar bulmak zorundayız.

New York, Ithaca’daki Cornell Üniversitesi’nde toprak uzmanı olan Johannes Lehmann meseleyi şöyle özetliyor: “Esas soru, biyokütle ya da arazinin sağladığı diğer hizmetlerin ihlalinin olmadığı ne kadar model yaratabildiğimiz.”

Tam da bu nedenle siyanobakteri denilen, tek hücreli, mavi- yeşil varyant algler umut verici. Karasal ürünlerden daha hızlı büyüyorlar, soya fasülyesine kıyasla bir günde 20 kat daha fazla biyokütle üretiyorlar, genetik mühendisliği aracılığıyla yakıt üretimini arttırmak kolay, bütün bunlardan daha da iyisi, ekilebilir arazi olmayan deniz suyunda ya da acı yeraltı sularında büyüyebiliyorla. Böylece gıda üretimi amacıyla kullanılan tarlaları ya da orman ekosistemlerini işgal etmiyorlar. (Science, Vol. 314, sf. 1598)

Söz konusu sistemin bu özellikleri, İspanya Alicante’de siyanobakteriden “Mavi Petrol” üretimi yapan,  küçük bir firma olan Bio Fuel Systems (BFS) adındaki firmayı özellikle cezbediyor.

Şirketin İspanyol kıyı çölündeki prototip tesisi, alg yetiştirmek için ihtiyaç duyulan CO2’i yayan bir çimento fabrikasının sırtında.

 

Mavi petrol

BFS başkanı Bernard Stroiazzo tarafından New Scientist’e verilen rakamlar işlem sırasında tutulan karbon miktarını resmediyor. Bir varil petrol üretimi için algler çimento bacasından gelen 2 tondan biraz fazla CO2’i emiyor. Ama hala CO2’in tamamı atmosferden uzaklaşmış olmuyor. Alg kültürlerini sürekli ve düzenli olarak karıştırmanız gerekiyor ve bunun için enerjiye ihtiyacınız var. Karışım ayrıca gübre takviyesine ihtiyaç duyuyor ve yüksek ısı ve basınç isteyen, patentli bir petrol üretim süreci söz konusu. Tüm bu süreçlerde ihtiyaç duyulan fosil yakıtlar yaklaşık 700 kilogram CO2 salınımına neden oluyor. Petrolün yakımı – mesela araba motorunda – bir diğer 450 kg salıyor. Geriye kalan karbon – yaklaşık 900 kg CO2 – artan maddelerde, gömülebilir ya da çimentoya katılabilir inorganik karbon çamurunda kalıyor. Stroiazzo “Bu asla atmosfere geri dönmeyecek” diyor.

BFS’nin pilot tesisi bir günde bir hektar algden yaklaşık 2.5 varil ham petrol üretiyor. Stroiazzo “BFS’ninkine benzer bir sistem, bu oranda üretimle, sadece Libya çölünün çeyreği bir alanı kullanarak dünyadaki toplam ham petrol tüketimini karşılayabilir” diyor. Otuz beş milyon hektar elbette ki büyük bir alan ama her gün kullandığımız 90 milyon varil petrolün yerini alacak olduğu düşünülürse çok da ezici değil. Bu aynı zamanda dünyanın mera alanının %1’i kadarı; Yani sistem, dünya üzerindeki bir çok tesise yayılması halinde hızla gerçek ve uygulanabilir bir çözüm halini alabilir.

Ama göz önüne alınması gereken bazı başka faktörler var. Henüz daha satışa sunmadıklarından, fiyat bir sorun olacak gibi gözükmekte: BFS’nin ekipmanı ucuz değil. Kültürleri barındıran polikarbonat tüplerinin fiyatı hektar başına 1 milyon ABD dolarını buluyor ve alglerin karıştırılması işlemi yüksek hacimlerde elektrik gerektiriyor. Bu da 2010 Uluslararası Enerji Ajansı raporuna göre alge dayalı biyoyakıt fiyatını litre başına en azından 5 ABD doları arttırıyor.

Muteber kalmak için, BFS yüksek fiyata sahip alg yan ürünlerini -örneğin omega-3 yağ asitlerini- besin takviyesi olarak satıyor. Bu yeni gelişen bir biyoyakıt endüstrisi için mantıklı olsa da, besin takviyesi talebi, ürünler markete akın edince azalacaktır ama sonuçta problemin temeli bu değil.

Diğer şirketler de bu sistemi uygulamaya çalışıyor. San Francisco yakınlarındaki Algae Sistemleri şirketi, kıyaya yakın 25 metrelik plastik paketlerde okyanusta alg üretimi yaparak maliyeti düşürmeyi öneriyor. Paketler, algi yüzeyde yani ışığın en yoğun olduğu kısımda tutuyor ve doğal dalga karıştırma işlemini gerçekleştiriyor. Şirket, nitrojen bakımından zengin atıksuyu gübre olarak kullanarak alg büyümesini arttırmayı planlıyor.

Algae Sistemleri şirketi, Alabama açıklarında, Mobile körfezinde birkaç hektar alanda önümüzdeki yıl başında faaliyete geçmesi planlanan pilot bir tesis inşa ediyor. Şirket başkanı Matthew Atwood “Eğer tüm bileşen süreçler, araştırma laboratuvarındaki gibi işlerse, sonuç karbon negatif yakıt olacak” diyor. “Bu yakıt, fosil petrol fiyatlarını da birkaç yıl içinde azaltabilecektir” diye de ekliyor.

Ancak alge dayalı biyoyakıtlarla ilgili çözülmesi gereken bir sorun daha var: Gübre. Algler azot ve fosfor gibi pahalı besinlerle karınlarını doyuruyorlar. Algae Sistemleri şirketinin tasarımında olduğu gibi, şehir ve ekili arazilerin atıksuları bunları temin edebilir. Ama büyük ölçekte yeterince atıksu yok.  Kaliforniya Yaşam Döngüsü Birliği’nde enerji analisti ve mühendis Stefan Unnash “İnsan besinini aktarmak yeterli değil” diyor ve ekliyor: “Her gün arabanıza tuvalete bıraktığınızdan daha fazlasını koyuyorsunuz”

Gerçekten de, New Mexico Sandia Ulusal Laboratuvarı’nda alge dayalı biyoyakıt uzmanı olan Ronald Pate’in hesaplamalarına göre, ABD’nin ihtiyaç duyduğu sıvı yakıtın sadece 10’da birini bile algden elde etmeyi amaçlasanız bile bunun için tüm ABD’nin “temin edebileceği” azot ve fosfordan daha fazlasına ihtiyacınız olacak.

Araştırmacılar belki birgün besin sorununu, alg artığında kalan azot ve fosforu ayrıştırarak ve yeniden kullanarak çözebilir ancak büyük ölçekte üretimdeki en büyük zorluk daha aşılmaz: Bu üretim için ihtiyaç duyacağınız tüm karbondioksidi nereden bulacaksınız?

Pate’in hesaplamalarına göre, alg üreticileri A.B.D.deki tüm bacaları “kapatsa” bile bu sadece yılda 75 milyar litre biyoyakıt üretimine yetecek. Bu da dünyanın şu anki toplam ulaşım ihtiyacının %10undan az. Dahası, fosil yakıt yakan endüstrilerin bacalarına dayalı biyoyakıt üretimi, CO2’ten enerji üretimi (ve üretilen yakıtın yeniden kullanımı) sürecini “bir tur daha uzatmak” anlamına geliyor: Belçika, Brüksel’deki bir çevre örgütü olan Bellona Europa’nın direktörü Jonas Helseth “Bu sadece salımların ertelenmesi demek”, diyor.

Henüz bu sorunun sağlam bir çözümü yok. Birkaç şirket CO2’i havadan alacak ve konsantre edecek teknolojiler geliştiriyor. New York’taki Global Thermostat, kimyasal ve düşük sıcaklıktaki atık ısısında (yaklaşık 90 derece) havadan CO2 yakalayacak bir sürecin patentini aldı. “Pilot ölçekteki tesis San Francisco yakınlarında bir yıldan fazla bir süredir faaliyet gösteriyor ve ikincisi de yolda” diyor, ortak kuruculardan Graciela Chichilnisky. “Teknolojimizi Algae Systems’ye de aktarmak üzere bir anlaşma imzaladık ve diğer alge dayalı biyoyakıt üreten şirketlerle görüşme halindeyiz” diyor.

 

Biyoyakıt Acenteliği

Bu sorunlar çözülürse, alg, negatif karbon biyoyakıtı konusunda en umut verici yol olduğunu kanıtlayabilir. Ama o zamana kadar daha az göz alıcı bir yöntem de kendini hızla duyuruyor.

Biyoyakıt için ucuz ve en düşük bakım gerektiren hammaddeler, mısır hasadından arta kalan koçan ve saman gibi atıklar, dev Çin kamışından arta kalan yıllık otlar veya ölü ağaçlar. Bu hammaddeler etanol yapımında kullanılıyor ama bu maddelerin parçalanması sırasındaki zorluklar verimi azaltıyor. Camarillo’da Los Angeles’in kuzeyindeki Cool Planet Energy Systems, bu işlem için daha iyi bir yöntem geliştirdi: Isı, basınç ve katalizörlerin biyokütleyi  doğrudan petrol, dizel yağı ve jet yakıtında bulunan hidro karbonlara dönüştürdüğü, piroliz adında bir yöntem… Bu da şu anlama geliyor: şirketin petrolü, normal petrol ile karıştırılarak fosil yakıtın toplam oranı azaltılabilir ya da diğer bir deyişle petroldeki karbon yoğunluğu azaltılıyor.

Bu yılın başlarında, firmanın yatırımcılarından da biri olan Google’daki araştırmacılar, Cool Planet’ın “ürettiği” petrolün %5’i  ve bildiğimiz fosil petrolün %95’lik bir karışımı ile  Mountain View, Kaliforniya’daki merkezlerinde bir sürüş testi yaptı. Başkan yardımcısı Mike Rocke, karışımın petroldeki karbon yoğunluğunu %10 azalttığını ve Kaliforniya’nın 2020 Düşük Karbon Yakıt Standardını 8 yıl öncesinde yakalama fırsatını yakaladığını söylüyor.

Daha da iyisi, karbon ayrıştırılmış oluyor. Cool Planet’in piroliz işlemi, yakıt ile birlikte, büyük miktarda kömüre benzeyen karbon bakımından zengin bir “biyokömür” bileşeni üretiyor. Bu biyokömürü ADM’nin yaptığı gibi yer altına gömmek ya da çimentoya karıştırmak yerine Cool Planet, bitki atıklarından elde ettikleri bu kömürü toprağa geri döndürüyor.

Bunun çeşitli avantajları var. Gömme işlemi için uygun jeolojik formasyonların varlığı gerekmiyor ve nakliye süreci daha kolay. Herşeyden iyisi, bitki atıklarından elde edilen kömür toprağı zenginleştiriyor ve ürün verimini arttırıyor çünkü geniş yüzey alanı sayesinde besin ve su tutumuna yardımcı oluyor. Bitki atıklarından elde edilen kömür konusunda uzman olan Rocke Lehmann bunun “Moleküler bir sünger” gibi olduğunu söylüyor ve ekliyor: “Bu madde toprakta yüzyıllar boyu kalabilir ve İklim Değişikliği Uluslararası Paneli’nce ‘karbonun atmosferden toplanıp gömülmesi’ (ing: carbon sequestration) olarak tanımlanan süreci, tüm kriterleriyle eksiksiz olarak gerçekleştirmiş oluyor”.

Biyokömürü “karbon negatif” yapan sadece bu değil. Cool Planet, biyokütlenin merkezi bir fabrikaya nakliyesiyle petrole dönüşmesi için fosil yakıt harcamak yerine, her biri yılda 40 ila 200 milyon litre arasında petrol üretecek 400 ayrı modüler birim yapacak. Bunlar 50 km. çapında bir alanda ne kadar biyokütle varsa kullanacak. Rocke “Nerede biyokütle varsa, oraya bu tesislerden yapacağız” diyor, “Bu tesisler Starbucks gibi her yerde olacak.” diye de ekliyor.

Cool Planet’ın işletimi karbonun sadece yarısını atmosfere geri gönderiyor ve diğer yarısını kömür yakıtı olarak depoluyor; Rocke’un tabiriyle bu durum, süreci “%100 karbon negatif” yapıyor. Ancak, piyasaya girebilmek ve rekabet karşısında tutunabilmek için şirket, karbonun 3’te 1ini bitkisel maddede tutarak %60 karbon negatifliğini sağlayacak bir başka versiyon üzerinde çalışıyor. Bu noktada Rocke, şirketin petrolünü litre başına 40 sent civarında satabiliyor olması gerektiğini vurguluyor.

Araştırma birimi bugüne kadar sadece birkaç bin litre yakıt üretmiş. Ancak Google, BP ve GE’nin de aralarında bulunduğu yatırımcıların da finanse ettiği pilot tesis bu ay Los Angeles’ta üretime başlayacak ve yılda yaklaşık 1 milyon litre üretim yapacak. Hedeflenen, yirmi yıl içerisinde dünyanın halihazırdaki akaryakıt ihtiyacının %10unu karşılamaya yetecek biçimde 2000 adet kendi modüllerini yapmak.

Cool Planet’ın sonuçları cesaret verici. 2007 yılında yayınlanan IPCC raporuna göre dünyanın iklim değişikliğinin yıkıcı etkilerinden kaçabilmesi için 2015 yılı itibariyle emisyonların azaltılması ve 2050 yılı itibariyle %85’lik bir azaltım oranını yakalamış olmak  gerekiyor.

Biz ise salım azaltımına henüz başlamadık bile.

Görünüşe göre CO2’in atmosfere karışmasına engel olamıyoruz; bu durumda felaketin önlenmesi için geriye iki yol kalıyor. Jeomühendislik çalışmaları ile gezegeni soğutma konusuna atılabiliriz ki bu beklenmeyen sonuçlar doğurabilir (New Scientist, 22 Eylül, sf. 30) ya da CO2’in bir miktarını yavaş yavaş atmosferden geri alıp toprağa depolayabiliriz. Lehmann, “Eğer karbon negatif biyo yakıtlar biraz olsun rol oynarsa, hiç değilse karbon emisyonlarının azaltımı için birşeyler yapmış olurlar.” diyor ve ekliyor: “Ve bu yöntemin sonunda en azından bir şey kaybetmeyeceğimiz, pişman olmayacağımız kesin.”

Yeşil Gazete için çeviren: Eren Atak

Editör: Durukan Dudu

(NewScientist, Yeşil Gazete)


Share on Facebook0Tweet about this on TwitterShare on Google+3Share on LinkedIn0Email this to someonePrint this page