Enerji
CO2’yi Yakalama için Alternatif Çözümler
CO2’yi yakalama, küresel ısınmanın yakın zamanda iklimimize verebileceği zararı erfolgreich bir şekilde tersine çevirmek için çok önemlidir. Ancak, insan uygarlığının ideallen olarak ulaşmaya çalıştığı şeylerle gerçek dünya arasındaki bir çatışma vardır. Paris Anlaşması, küresel ortalama sıcaklık artışını endüstri öncesi seviyelerin üzerinde 2°C’nin altında tutma taahhüdünü ortaya koydu.
Sıcaklık artışını 1,5 derece santigrat ile sınırlamak için fosil yakıtlardan uzaklaşmaya yönelik samimi çabalar gerektiren mentre, kömür ve gaz ile çalışan santraller küresel elektrik sektörünü hala domine etmektedir, Uluslararası Enerji Ajansı (IEA) raporlarına göre.
Aslında, yenilenebilir enerji kaynaklarına daha güçlü bir şekilde yönelme çabalarına rağmen, fosil yakıtlardan üretilen enerji 2000 yılından bu yana %70 artmıştır. Kömür hala enerji üretimi için en büyük yakıt kaynağı olup, %38’lik payı ile takip eden gaz %20’lik paya sahiptir.
Küresel olarak uygulamaya konan politikalar, mevcut kömür yakıtlı santrallerden ve bugün inşa edilen santrallerden gelen emisyonları ele alma konusunda isteklidir. Ancak, CO2 emisyonlarındaki bir azalma veya azalma, ısı tuzağı olan karbonun yokluğunu garanti etmez. IEA, mevcut kömür yakıtlı filodan CO2 emisyonlarının yaklaşık %40 azalmasına rağmen, 2040 yılında yıllık emisyonların hala 6 GtCO2’ye ulaşacağını öne sürmektedir.
Bu senaryoda, iklim hedeflerimize ulaşmak sadece emisyonları azaltarak mümkün olmayacaktır. Karbonu yakalayarak utilizasyon ve depolama için alternatif çözümler gerekecektir. Ancak, bu çözümler holistik olarak uygulanabilir, maliyet etkin ve uzun vadeli olarak uygulanabilir olmalıdır.
Son olarak, 1 Mayıs’ta yayınlanan bir çalışmada, CU Boulder ve işbirlikçileri, mühendislerin çoğunun karbon yakalamak için keşfettiği bir yaklaşımın başarısız olacağını ortaya koydu.
Ancak, araştırmacılar, Golden, Colorado’daki Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı ve Hollanda’daki Delft Üniversitesi’nde çalışan bilim adamlarından oluşan ekip, mevcut sistemin eksikliğini ortaya koymanın ötesine geçmedi, aynı zamanda karbonu yakalamanın ve yakıta dönüştürmenin daha sürdürülebilir bir çözümünü önerdi.
Geleneksel segmentlerde, orijinal çözümün önerildiğini, eksikliklerinin neler olduğunu ve bu eksikliklerin alternatif bir çözümle nasıl düzeltilebileceğini inceleyeceğiz!
Karbon Yakalama için Orijinal Çözüm
Orijinal çözüm, en yaygın olarak kullanılan doğrudan hava yakalama yaklaşımını ifade eder, bu da havayı bir temel sıvı ile dolu bir odacığa çeken devasa fanlardır. CO2 asidik kimyasal doğası nedeniyle, temel sıvı ona bağlanır ve bir karbonat veya bikarbonat oluşturur.
CO2, karbonat veya bikarbonat içinde hapsolmuşken, mühendisler onu sıvıdan ayırabilir ve plastik, karbonatlı içecekler gibi ürünler haline getirebilir. Bu karbonatlar ve bikarbonatlar daha fazla işleme tabi tutulursa, evleri ve potansiyel olarak uçakları çalıştırmak için yakıt olarak da kullanılabilir. Diğer taraftan, temel sıvı odaya geri döner ve daha fazla CO2 yakalar.
Çözüm, karbonu yakalamanın ve tekrar kullanmanın mükemmel bir düzeni gibi görünse de, bir problem vardır.
Orijinal Çözümün Problemi
Problem, karbonat veya bikarbonat nasıl ayrıldığında ortaya çıkar. Hapsolmuş CO2’yi serbest bırakmak için şirketlerin karbonat ve bikarbonat çözeltisini en az 900˚C (1,652° F) sıcaklığa ısıtmaları gerekir.
Bu konuda konuşurken, Wilson Smith, Kimya ve Biyolojik Mühendislik Bölümü’nde profesör ve Yenilenebilir ve Sürdürülebilir Enerji Enstitüsü‘nün üyesi olarak CU Boulder’da şunları söyledi, bu esasen problemi özetlemektedir:
“Eğer CO2’yi yakalamak için CO2’yi serbest bırakmak zorundaysak, bu, karbon yakalama amacını boşa çıkarır.”
İyi şey, araştırmacıların görevlerinin ötesine geçmeleridir. Mevcut sistemin eksikliklerini ortaya koymalarının yanı sıra, bu uyumsuzluğu düzeltebilecek bir alternatif önerdiler.
Orijinal Çözüm için Alternatif Çare
Araştırmacılar, reaktif yakalama işlemini uygulamayı önerdiler, ancak reaktif yakalama işleminin geleneksel alanını değiştirdiler.
Reaktif yakalama, geleneksel formunda, elektrikli bir odada karbonat ve bikarbonat çözeltisine elektrik uygulanmasıdır, bu da CO2 ve temel sıvıyı odada ayırır. Ayrıca kapalı devre sistemi olarak da adlandırılır ve geri dönüştürülmüş sıvı formunda daha fazla CO2 yakalayabilir.
Ancak, bu durumda araştırmacılar bir eksiklik gördü. Endüstriyel bir ortamda, elektrik, temel sıvıyı yeniden üretmek ve havadan daha fazla CO2 yakalamak için yetersiz kalacaktır. Orijinal formunda çok verimsiz bir süreç olacaktır ve karbon yakalama ve yeniden üretim döngüsünün beş turundan sonra, temel sıvı neredeyse havadan hiçbir CO2 çekemeyecektir.
Araştırmacılar, bu soruna çözüm olarak işleminin electrodialysis eklenmesini önerdiler. Bu yöntem birçok fayda sunar. İlk olarak, yenilenebilir elektrikle çalışabilir. Ek olarak, daha fazla suyun asidik ve temel iyonlara ayrılmasını sağlayarak, temel sıvının daha fazla CO2 emme yeteneğini sürdürür. Wilson Smith, bu ekibin başarısını “birden fazla problemi bir teknolojiyle çözme” olarak nitelendirdi ve haklı olarak!
Araştırmacıların görevi, yeni çözümler geliştirmek ve mevcut olanları verimliliği artırmak için ayarlamaktır, şirketler ve işletmeler de bir sorumluluğa sahiptir ve birçok şirket bu sorumluluğu yerine getirmektedir. Aşağıdaki segmentlerde, bu alandaki yenilikçi, verimli çözümler sunan birkaç şirketi inceleyeceğiz.
#1. Graphyte
Graphyte, kendini dünyanın ilk ve tek dayanıklı, uygun fiyatlı ve hemen ölçeklenebilir karbondioksit giderme çözümü olarak konumlandırıyor. Dayanıklılıkta, Graphyte çözümlerinin bin yıldan fazla bir süre boyunca karbondioksiti gidermeye能力 sahip olduğunu iddia ediyor.
Uygun fiyatlılık açısından, şirket çözümlerini ton başına US$100’den az bir maliyetle sunuyor ve ölçeklenebilirlik açısından, milyarlarca ton karbonun giderilmesinin mümkün olabileceğini iddia ediyor.
Graphyte’nin özel yöntemi, Karbon Döküm yaklaşımını takip ediyor, bu da ahşap ve tarım operasyonlarından kalan biomassları kullanıyor. Graphyte, bu biomassları kurutup dense karbon bloklarına dönüştürüyor. Bu bloklar, güvenli depolama için state-of-the-art yeraltı siteleri için çevre dostu bir bariyer ile donatılmıştır.
Graphyte’nin yöntemi hakkında konuşurken, şirketin kurucusu ve CEO’su Barclay Rogers şunları söyledi:
“Karbon dökümü, doğanın CO2’yi verimli bir şekilde yakalamasını sağlar, ardından mühendislik teknikleriyle iklim için ilgili zaman dilimlerinde depolar. Bu, her yerde yapılabilen, pazarı değiştirebilecek ve daha da önemlisi gezegeni kurtarabilecek bir çözümdür.”
Karbon dökümü, neredeyse tüm yakalanan karbonu sürdürebilir ve çok az enerji tüketir. Bu, düşük maliyetli ve dayanıklı bir karbon giderme işlemidir ve fotosentez ile pratik mühendisliği birleştirir.
Graphyte’nin potansiyeli, yatırımcı topluluğunun güvenini kazanmasına yardımcı oldu. Şirket, Seri A finansman turunu US$30 milyon tutarında tamamladı.
Şirketler hedeflerine bağlıyken, şirketler ve araştırma kurumları arasındaki öğrenme ve alışveriş karşılıklıdır. Son segmentte, karbon yakalamayı daha etkili ve verimli hale getirebilecek bu alanda teknolojik araştırmaları inceleyeceğiz.
Karbon Yakalama Geleceği: Dönüştürücü Bir Araç
Temmuz 2024’te, bir grup araştırmacı, emilimli karbon yakalama hızlandırması için bir platform önerdi. Bunu PrISMa olarak adlandırdılar, yani Process-Informed Design of tailor-made Sorbent Materials.
Platform, karbon yakalama teknolojilerinin büyük ölçekli dağıtımını daha karbon verimli hale getirmeyi amaçladı. Parçalanmış bileşenleri ve onları uygulayanları bir çatı altında birleştirmeyi vurguladı.
Kimyagerler daha önce malzeme tasarımına odaklanırken, mühendisler süreçleri optimize etmeye çalıştı. PrISMa platformu, malzemeleri, süreç tasarımını, teknoloji ekonomisini ve yaşam döngüsü değerlendirmesini entegre etti. Farklı teknolojiler kullanarak 5 küresel bölgede çeşitli kaynaklardan CO2 yakalama ile ilgili 60’dan fazla vaka çalışmasını karşılaştırdı.
Sonuç olarak, çeşitli paydaşlara teknoloji maliyet etkinliği, süreç konfigürasyonları ve konumlar hakkında bilgi verdi. Ayrıca, en iyi performans gösteren emicilerin moleküler özelliklerini ortaya koydu ve çevresel etkiler, yan faydalar ve ticaretler hakkında eyleme geçirilebilir içgörüler sundu. Son çıktı, paydaşları erken bir araştırma aşamasında birleştirmeyi amaçladı, böylece karbon yakalama teknolojisini sıfır net bir dünya yarışında geliştirmeyi hızlandırdı.
PrISMa’yı geliştiren bilim adamları, Berend Smit ve Susana Garcia, yöntemin gerçek yaşam uygulaması konusunda oldukça iyimser.
Profesör Berend Smit:
“Bu yenilikçi yaklaşım, karbon yakalama için en iyi performans gösteren malzemelerin keşfini hızlandırıyor ve geleneksel deneme yanılma yöntemlerini aşiyor.”
PrISMa, önemli bir potansiyele sahiptir. Deneysel veriler ve moleküler simülasyonlar kullanılarak, potansiyel emme malzemelerinin adsorpsiyon özelliklerini tahmin edebilir.
Bu, sonunda geliştirici topluluğunun bilinçli seçimler yapabilmesini sağlayacaktır. PrISMa’nın işlem katman özellikleri, karbon yakalama çözümlerinin performansını ölçme ve karşılaştırma parametreleri olarak saflık, geri kazanım ve enerji gereksinimleri gibi parametreleri hesaplama yeteneği sağlar.
Herhangi bir bilimsel veya teknolojik çözümün yapılabilmesi veya bozulabilmesi için kritik bir parametre, ekonomik viabilitydir. PrISMa, bir karbon yakalama tesisinin ekonomik ve teknik viabilitysını değerlendirebilir. Son olarak, tesisin tüm yaşam döngüsü boyunca çevresel etkilerini değerlendirebilir, böylece kapsamlı bir sürdürülebilirlik sağlar.
Toplamda, PrISMa, devrim niteliğinde veya dönüştürücüdür.
Tartışmamızı, yaygın olarak benimsenen ancak yetersiz bulunan bir çözümle başlattık. Şimdi, bilimsel topluluğun emrine PrISMa ile, daha çevre dostu, ölçeklenebilir ve maliyet etkin çözümler geliştirmek mümkündür.
Buraya tıklayarak, yatırım yapmak için en iyi karbon yakalama hisselerini öğrenebilirsiniz.
