Karbondioksit Yakalama ve Depolamanın Önemi, Karbondioksit Tutucu Malzemeler

Enerji elde etmek için fosil yakıtların kullanılması sonucunda ortaya çıkan sera gazı emisyonları çoğunlukla karbon ve karbondioksit gazlarının yoğun biçimde atmosfere salınımı, küresel ısınma ve iklim değişikliğine neden olmaktadır. Küresel iklim değişikliği mücadelesi kapsamında karbon emisyonlarının yakalanması, tutulması ve depolanması teknolojileri konularında yapılan çalışmalar Karbondioksit yakalama ve depolama teknikleri (Carbon Capture and Storage-CCS) olarak anılmaktadır. Açığa çıkan karbondioksiti yakalayıp depolamak ve muhafaza etmek mümkündür. Böylece sera gazı yayılımının büyük oranda azaltılması ve iklim değişikliklerinin yavaşlatılması mümkün olabilmektedir.

CO₂ nasıl yakalanabilir?

Enerji santrallerinden gelen CO₂ emisyonlarını %80-90 oranında azaltmak mümkündür fakat bu işlem, elektrik maliyetini %35-85 oranında arttırmaktadır.Karbondioksit öncelikle yanma veya endüstriyel proseslerden kaynaklanan diğer gazlardan ayrılmalıdır.

Fosil yakıt ve/veya biyokütle kullanımından CO₂ tutumu için dört temel sistem mevcuttur:

• Endüstriyel işletme akımlarından tutum
• Yakma sonrası tutum
• Oxy-yakıt yakımından tutum
• Yakma öncesi tutum

• Yanma sonrası yakalama sisteminde düşük kısmi basınçtaki CO₂, baca gazından (çoğunlukla Azot) tamamen enerji dönüşümü için yakılmaktadır.
• Yanma öncesi yakalama sisteminde, çok daha yüksek basınçtaki CO₂, gazın yanma türbinine gitmeden önce gaz haline getirilmiş kömür sentez gazlarından (genellikle H₂ ve CO) ayrıştırılmaktadır.
• Oksi yakıt sisteminde, Oksijen havadan ayrılmakta ve daha sonra kömür neredeyse saf oksijenle yakılarak yüksek bir CO₂ konsantrasyonuna sahip olan bir baca gazı üretilip ayrıştırılmaya hazır hale gelmektedir.

Karbondioksit Yakalayıcı ve Tutucular

• Amin Çözücüler (Amine-Grafted Silica, Alkanolamine)
• Amonyum Çözücüler
• Dual Alkali Çözücüler
• Lityum içerikli Emiciler

1. (Li2ZrO3)
2. (Li4SiO4)

• Polimerik Membranlar

1. Polyimide
2. Polydimethylphenylene oxide
3. Polysulfon
4. Polyethersulfone
5. Poly(4-vinylpyridine)/polyetherimide
6. Polyacrylonitrile
7. Poly(amide-6-b-ethylene oxide)

• Gözenekli inorganik Membranlar

1. Alumina
2. Carbon
3. Glass
4. Silicon carbide
5. Titania
6. Zeolite (Tek tip gözenekli kristalin Alüminasilikat)
7. Silica Membranlar (Sol jel veya kimyasal buhar biriktirme ile hazırlananan)
8. Zirconia membranlar

• Yoğun İnorganik Membranlar

1. Palladium ve alaşımları
2. Zirconia vb. katı elektrolitler

• Katı Emiciler (Zeolit, Karbon Emiciler)
• İyonik Sıvılar
• Metal Organik Çerçeveler
• Hidrat Ve Karbonatlar ( Ca ve Mg içerikli)

Yakalanan CO₂ Nasıl Taşınabilir?

Yakalanan CO₂ daha sonra taşınması ve depolanması için saflaştırılmalı ve sıkıştırılmalıdır. Emisyon kaynağının direkt olarak saklama alanının üzerinde bulunduğu zamanlar dışında, CO₂‘nin taşınması gerekir. CO₂ boru hatları ve sıvılaştırılmış petrol gazlarına (LPG) benzer şekilde gemilerde taşınabilir. Bu iki yöntemde de maliyet mesafe ve taşınan miktara bağlıdır.

CO₂ Nerelerde Depolanabilir?

Sıkıştırılmış CO₂ petrol ve doğalgaz endüstrisinde kullanılan yöntemlerle gözenekli kaya oluşumlarına enjekte edilerek jeolojik olarak depolanabilir. CO₂ depolamada en ucuz ve çevre dostu yöntem olan jeolojik depolama ile;

• Petrol ve doğalgaz kuyularında üretim veriminin arttırılması,
• Tükenmiş petrol ve doğalgaz kuyularına depolama,
• Tuz oluşumlarına depolama,
• Kömür yataklarında metan çıkışının artırılması sağlanabilmektedir.

Karbondioksit suda çözünmesi sebebiyle okyanuslara da depolanabilmektedir. Fakat CO₂ enjeksiyonunun, enjeksiyon noktasının yakınındaki deniz canlılarına zarar verebilmesi ve büyük miktarlarda enjekte edilmesinin kademeli olarak okyanusun tamamını etkilemesi ihtimali söz konusudur. Ayrıca, kimyasal reaksiyonların hızlandırılması ile CO₂ suni olarak minerallerde depolanmak üzere kullanılabilir. Yakalanan CO₂ endüstriyel uygulamalarda gübrelerde de depolanabilmektedir.

Konu ile ilgili farkındalığı arttırmak için izlenebilecek belgesel film Before The Flood (Tufandan Önce):

Kaynakça

1. Power plant post-combustion carbon dioxide capture: An opportunity for membranes Tim C. Merkel ∗, Haiqing Lin, Xiaotong Wei, Richard Baker
2. Progress in carbon dioxide separation and capture: A review Hongqun Yang1,∗ , Zhenghe Xu1, Maohong Fan2,*, Rajender Gupta1, Rachid B Slimane3, Alan E Bland4, Ian Wright
3. https://www.greenfacts.org/images/foldouts-pdf/co2-storage-en.pdf