Metanı Yönetmek – Bitcoin Madenciliğinden Sürdürülebilir Jet Yakıtı Üretimine

Metanı İklim Bombasından Bir Kaynağa Dönüştürmek

Methane (CH₄), doğal gazın ana bileşeni, bir sera gazıdır (GHG) CO2’den 28 kat daha güçlü. Bu nedenle, metan emisyonları kısa vadede küresel ısınmayı hızlandırabilir. Tek “iyi haber”, atmosferde 12 yıl kalması, CO2’nun yüzyıllar boyunca kalmasından farklıdır.

Ancak üst atmosferde nihayet yok edildiğinde bile, CO2’ye dönüşerek sera etkisine neden olmaya devam eder.

Dolayısıyla, iklim açısından metan emisyonları CO2 emisyonları kadar hatta daha önemli olup, onu en önemli sera gazlarından biri yapar.

Kaynak: EPA

Metan birçok kaynaktan üretilir, bunların çoğu doğrudan insan faaliyetleriyle bağlantılıdır.

İlk kaynak fosil yakıtlardır; doğal gaz sızıntıları ana kaynak olmakla birlikte, kömür madenleri ve petrol yataklarından da sızıntılar meydana gelir.

Diğer bir kaynak tarımdır; organik maddenin oksijensiz ortamda fermente olmasıyla ortaya çıkar. Bu çoğunlukla sığır, koyun ve keçi gibi geviş getiren hayvanların sindirim sisteminde (enterik fermantasyon) gerçekleşir. Ancak, suyla dolmuş pirinç tarlalarında ve oksijen yetersizliği olan organik atık yığınlarında da meydana gelebilir.

Son olarak, bir diğer büyük kaynak çöp sahalarıdır; gömülü organik maddeler metana dönüşerek ayrışır. Atık su tesisleri de benzer bir organik madde kaynağıdır ve yalnız bırakıldığında biyogaz üretir.

Kaynak: EPA

Metan, derin okyanusta bulunan katılaşmış metan (metan hidratları) yani “yangın buzları” ve Arktik’te buza hapsedilmiş metan rezervleri nedeniyle daha büyük bir sorun haline gelebilir.

İklim ısınması, bu doğal metan stoklarını istikrarsızlaştırabilir, daha fazla emisyon, daha fazla ısınma ve tekrar istikrarsızlaşma şeklinde felaket bir geri besleme döngüsü oluşturur. Bu konuyu daha ayrıntılı olarak “Metanı Yönetmek, İklim Hedeflerine Ulaşmanın Anahtarı Olabilir – Nereden Geliyor ve Ne Yapılıyor?” başlıklı yazımızda ele aldık.

Ancak bu sadece karamsarlık olmalı değil. Metan, değerli bir enerji kaynağı ve endüstriyel amaçlarla kullanılabilecek güçlü bir organik madde kaynağıdır.

Yeni keşfedilen bir yöntem, çöp sahalarındaki metanı sürdürülebilir jet yakıtına dönüştürmeye bile yardımcı olabilir.

Çöpten Jet Yakıtına

Biyogazın kullanılmasındaki temel sorun, iki seçenekten birinin gerekliliğidir:

1. Fosil yakıtlardan gelen doğal gazı ikame etmek için biyogazı sanayi ve kentsel merkezlere taşımak amacıyla kapsamlı bir boru hattı ağı inşa etmek.
2. Biyogazı yerinde kullanmanın bir yolunu bulmak.

Bu sınırlama, biyogazın çok uçucu olması ve uzun mesafelerde bu formda kolayca taşınamamasından kaynaklanır. Daha uzun zincirli (petrol gibi) hidrokarbonlar, daha yoğun sıvı formda taşınabilir.

Paralel olarak, havacılık gibi bazı ekonomik sektörler tamamen sıvı hidrokarbonlara bağımlı olduğu için karbonsuzlaştırması çok zordur; bu sektör uçuşu güçlendirecek kadar yoğun yakıt sağlar.

Bu nedenle, çöp sahaları ve atık su tesislerinden biyogaz toplamak ve bunu değerli jet yakıtına dönüştürmek mantıklı olacaktır.

Biyogazı ve mevcut kullanımını detaylı olarak “Karbon Nötr Biyogaz – En İyi 5 Biyometan Hissesi” makalemizde ele aldık.

Jet Yakıtı Üretimi İçin Plazma

Avustralya’daki Sydney Üniversitesi ve Çin’deki Xi’an Jiaotong Üniversitesi araştırmacıları, metanı kullanan bir yöntemi geliştirmiştir; bu yöntem atmosferik nontermal plazma (NTP) olarak adlandırılır. Bu yöntemin büyük avantajı, CO2 ve metanı oda sıcaklığında faydalı hidrokarbonlara dönüştürebilmesi, bu da gereken sermayeyi ve projenin karmaşıklığını büyük ölçüde azaltır.

NTP’nin sorunu, sadece formik asit (HCOOH), etanol (CH3CH2OH), izopropanol (CH3CHOHCH3) ve asetik asit (CH3COOH) gibi çok basit hidrokarbon bileşikleri üretebilmesidir.

American Chemical Society Journal’ında yayınlanan “Nonthermal Plasma-Driven Biogas Upcycling’den Uzun Zincirli Hidrokarbonlar” başlıklı bilimsel bir yayında, araştırmacılar NTP yöntemini kullanarak daha karmaşık hidrokarbonlar üretebildiklerini duyurdular.

Kaynak: JACS

Metan açısından zengin ve CO2 açısından düşük bir gaz karışımına NTP uygulandığında, sonucun çok daha karmaşık hidrokarbonlar içerdiğini keşfettiler. Ayrıca, esas olarak sentez gazı (H2 ve CO) olan gaz ürünleri ve sıvı fazda alkol ve asitler de elde edildi.

Sentez gazı, neredeyse tüm petrokimya endüstrisinin temel ham maddesidir. Alkol ve karboksilik asitler gibi oksijenli ürünler de doymuş uzun zincirli hidrokarbonlara dönüştürülebilir.

Kaynak: JACS

Dolayısıyla, çöp sahalarından elde edilen metanın (biyogaz) büyük bir kısmı, jet yakıtı üretiminde kullanılan petrokimya ham maddesi ve sıvı uzun zincirli hidrokarbonlara dönüştürülebilir.

Verimli ve Yeşil Süreç

Pastanın üzerindeki kiraz, metan konsantrasyonunu kontrol ederek araştırmacıların son ürünün bileşimini yönlendirebilmesidir.

Bu süreç, metan emisyonlarından karbon-nötr jet yakıtı üretmek için gereken tam hidrokarbonu elde edecek şekilde daha da hassas ayarlanabilir.

Because NTP creates a plasma in atmospheric conditions, it does not require heat or pressure. This drastically reduces the energy requirement, meaning that the process could be entirely powered by renewable energy sources.

Metan Atıklarının Sonu

This new utilization of plasma to turn methane into jet fuel is one among many innovations looking to utilize methane that was until now wasted.

Bu tür bir yeniliğin bir başka örneği, atık metanın Bitcoin madenciliğinde kullanılmasıdır. Bu, özellikle uzak petrol kuyuları veya kömür madenleri gibi kaynaklardan gelen metan için geçerlidir. Bu tip metan genellikle yanma sahasına yönlendirilir, enerjisi boşa gider ve büyük bir kısmı yanmadan atmosfere salınır.

Bu, Bitcoin ve kripto para birimlerinin enerji tüketimi gibi yeniliklere yönelik kısa vadeli eleştirilerin, ya da jet yakıtını “yeşil” yapmanın imkânsızlığı gibi iddiaların, genellikle kısa görüşlü olduğunu ve yeni teknolojiler arasındaki olası sinerjiyi göz ardı ettiğini gösterir.

Metan Kullanım Şirketleri

1. Greenlane Renewables Inc. (GRN.TO)

Greenlane, atık su arıtma tesisleri veya çöp sahaları gibi mevcut tesislere biyogaz üretimi ekleme süreci olan biyogaz yükseltme konusunda uzmanlaşmıştır. Dünya çapında 140 sistemle, sektörde #1 konumundadır.

Kaynak: Greenlane

Greenlane, makinesiyle ürettiği toplam biyogaz hacmiyle rakiplerinden çok önde durmakta, hatta Air Liquid gibi endüstri devlerinden bile önde. Ayrıca, Air Liquid ve Wartsila (biyogazın toplam faaliyet içinde sadece küçük bir kısmını oluşturduğu) dışındaki en büyük rakipleri Prodeval, DMT veya Bright biomethane gibi halka açık olmayan şirketlerdir.

Kaynak: Greenlane

Şirket, biyogaz üretimi için (membranlar, su yıkama ve PSA-Pressure Swing Adsorption) 3 farklı teknoloji sunar; bu, yerel koşullar ve ham maddeye bağlı olarak en uygun seçenektir. Bu sayede gazdan azot, CO2, oksijen veya potansiyel toksik safsızlıklar gibi kirleticiler temizlenebilir.

Eylül 2023’te Greenlane, her biyogaz üretim sektörü (şeker kamışı kalıntıları, çöp sahaları, gübre vb.) için anahtar teslim tasarımlarla yeni bir ürün serisi başlattı.

Tüm 3 çözümü sunabilen tek sağlayıcıdır; bu da benzersiz koşulları için en iyi teknolojiyi benimsemek isteyen müşteriler için iyi bir tercih olur.

Kaynak: Greenlane

Şirket için kilit büyüme sektörü, yakın zamanda endüstriyel ölçekli üretim kurmak için bir anlaşma imzaladığı Brezilya (küresel bir tarım devi) olacaktır.

Anlaşma, Petrobras’ın eski yakıt dağıtım birimi VIBRA’ya %50 ortaklıkla sahip ZEG Biogás ile imzalandı. Hedef, 5 yıl içinde 75’ten fazla sitede üretime ulaşmaktır.

Greenlane, biyogaz üreticisi değil, biyogaz üretim makineleri satıcısı olduğundan, “kazma ve kürek” tipi bir hisse olarak görülmeli; satışı, küresel ölçekte biyogaz çözümlerinin benimsenme hızını yansıtır. Ve bu kategorideki en büyük halka açık hisse.

Biyogaz toplama mühendislik çözümlerinde uzmanlaşmış bir şirket olarak, Greenlane bu kaynağın paraya dönüştürülmesi ve kullanılması konusundaki sürekli iyileştirmelerden büyük fayda sağlayacaktır. Biyogazı yalnızca çöp sahalarından değil, aynı zamanda büyük tarımsal alanlardan da elde edebildiği için, metan emisyonlarının üç ana kaynağının 2’sini kapsayıp faydalı hale getirebilir.

2. Biokraft International AB (BIOGAS.ST)

BioKraft, İsveç’te (230 GWh biyogaz ve bioLNG), Norveç’te (155 GWh bioLNG) ve Güney Kore’de (60 GWh sıkıştırılmış biyogaz) biyogaz satmakta ve üretmektedir.

2023 Nisan’ında şirket, 2025’te tamamlanması planlanan 2 projede 240 GWh gelecek üretimiyle Alman pazarına girmeye karar verdi.

Şirketin, 2025-2026’da tamamlanması planlanan, toplam 875 GWh biyogaz ve 825 GWh bioLNG yeni projesi bulunmaktadır.

Bu, mevcut 445 GWh üretim kapasitesini 2026’ya kadar 1.200 GWh’ye yükseltecek. Şirketin uzun vadeli hedefi, 2030’a kadar toplam 3 TWh (3.000 GWh) ulaşmaktır. Yeni projelerin neredeyse tamamı, ham maddesini gübre ve tarımsal atıklardan temin edecektir.

Kaynak: Biokraft

Şirket, özellikle İskandinavya’da son birkaç çeyrekte düşük enerji ve gaz satış fiyatlarından dolayı bazı kayıplar yaşamıştır. Bu durum, şirketi Avrupa gaz fiyatlarının yeniden yükselmesi üzerine bir bahis haline getirir.

Bu metan arzı, daha sonra plazma ile jet yakıtı veya sentez gazı üretiminde kullanılabilir, bu operasyonların kârlılığını artırabilir.

Agresif büyüme hedefleri ve mevcut kârsızlığı arasında, Biokraft, Almanya pazarına yönelmesi ve belki de AB gaz piyasasının genel dönüşü sayesinde şirketin toparlanmasına risk alıp bahis yapmaya istekli yatırımcılar için en uygun seçimdir.