Yeşil hidrojen karbon emisyonu ağır dalların kurtarıcısı olabilir

TÜBİTAK Marmara Araştırma Merkezi (MAM) Lider Danışmanı Prof. Dr. İskender Gökalp, yenilenebilir güç kaynaklarını kullanarak hidrojeni karbondioksit salmadan üretmenin mümkün olduğunu ve Yeşil Mutabakat yaptırımlarından şiddetle etkilenecek olan çimento, seramik ve cam endüstrisinin bu alandaki gelişmelerden birinci faydalanabilecek kesimler olduğunu söyledi.

Hidrojen gücü, iklim değişikliğiyle uğraşta, yüksek kütlesel güç yoğunluğu ve düşük çevresel tesiriyle fosil yakıt bazlı güç kaynaklarının kullanımına kıymetli bir alternatif olarak görülüyor.

Ancak hidrojen gücünün yeşil güç olarak adlandırılabilmesini, üretimin hali belirliyor. Fosil yakıtlarla üretilene gri hidrojen, doğal gaz ile üretilene mavi hidrojen, şimdi deneme evresinde olan metanın termal parçalanması ile elde edilene turkuaz hidrojen ve yenilenebilir güç ile elde edilene de yeşil hidrojen deniliyor.

Yeşil hidrojen, hem Paris İklim Mutabakatının taahhütlerini yerine getirmek için hem de dünyadaki güç meselesinin tahlili için bir fırsat olarak görülüyor ve önümüzdeki 30 yıl içinde hidrojen gücünün büsbütün yeşil kaynaklardan üretileceği varsayım ediliyor. Ulaşımdan endüstriye, yenilenebilir güç entegrasyonundan yeşil kimyasal üretimine kadar birçok farklı alanda kullanılabilen hidrojenin karbondan arındırılmış formda üretimi, emisyon azaltma gayelerine ulaşma açısından kıymet taşıyor.

AA muhabirine, rüzgar, güneş gücü ve de hidroelektrik santraller üzere yenilenebilir güç kaynaklarını kullanarak hidrojeni karbondioksit salmadan üretmenin mümkün olduğunu söyleyen Gökalp, “Suyu, elektroliz ile iki bileşenine yani hidrojen ve oksijene ayırarak bunu yapabiliyoruz, düğüm noktası; elektroliz için gereken elektriğin pak olması. Bunu da çeşitli yenilenebilir güç kaynaklarını kullanarak yapabiliyoruz. Üstelik Türkiye bu kaynaklar açısından avantajlı durumda.” dedi.

Hidrojen yakma teknolojisinin, hidrojeni oksijenle kimyasal yansımaya sokup yakıtın kimyasal gücünü ısıya dönüştürmeye dayandığını anlatan Gökalp, bu teknolojinin çimento, seramik, cam ve demir-çelik üzere sanayi alanlarında, gaz türbinleri ile elektrik üretiminde, ulaştırmada ve havacılıkta kullanılan çeşitli motorlarda, hatta evsel ocaklarda, yüksek sıcaklıklara duyulan muhtaçlığı karşılamada en verimli ve pak yol olduğunu belirtti.

Uygulama alanlarına nazaran elde edilen ısının, ya ısı gücüne ya da mekanik güce dönüştürülüp yararlı güç olarak kullanıldığını aktaran Gökalp, “Kilogram başına içerdiği ısıl güç de yüksek olduğundan, hidrojenden, yüksek alev sıcaklıkları ve yüksek ısısal randımanlar elde ediliyor, üstelik karbondioksit salmadan.” diye konuştu.

Yöntemler ve riskler

Hidrojen ve hidrojen karışımlarının patlama ve yangın üzere istenmeyen durumlara sebep olabileceğini tabir eden Gökalp, bu durumların hidrojenin yakılması yani güce dönüştürülmesi sırasında ortaya çıkabileceği üzere depolama, iletim ve dağıtım sırasında da meydana gelebileceğini belirtti.

Gökalp, “Hidrojen öteki yakıtlara pek benzemiyor; mesela doğal gaza nazaran tutuşması ve hidrojen molekülünün hafifliğinden ötürü kaçak oluşturması daha kolay hatta metal gereçlere nüfuz ederek malzemeyi gevrekleştirmesi, çatlaklar ve münasebetiyle kaçaklar oluşturması ve hatta hidrojen alevinin sıcaklığı daha yüksek olduğu için yakıcılara ziyan vermesi mümkün.” değerlendirmesinde bulundu.

Riskleri en aza indirmek için yanma biliminden faydalanılması gerektiğini ve bu risklere bütünsel bir tahlil getirmeyi amaçladığını lisana getiren Gökalp, şunları söyledi:

“Hidrojen ile hava yahut oksijeni alevden evvel karıştırmak çok akılcı bir tahlil değil. Gaz fazındaki yakıtları iki formda yakabiliyoruz. Bir; yakıtı ve oksijeni yanma odasından yahut yakıcıdan evvel karıştırarak ve bu yanıcı karışımı yanma odası içinde yahut yakıcı çıkışında tutuşturarak. Yakıt olarak yoksul alevler elde ederek hem gereçlerin çok sıcaklıklara maruz kalmasını önlüyoruz hem de çoklukla sıcaklıkla artan azot oksitler ve doğal gaz üzere yakıtlar kullanıldığında, tam yanmamış karbon fazlasından oluşan karbonmonoksit ve is, kurum üzere kirleticilerin salımını da azaltabiliyoruz.”

Gökalp, ikinci bir yakma formunun ise yakıt ile havayı yahut oksijeni yanma odasına başka farklı gönderip orada karışmalarını sağlamak ve tutuşturmak olduğunu anlattı.

Bu usulle elde edilen alevlere “ön karışımsız alevler” denildiğinden bahseden Gökalp, “Bu yakma formunda, sıcaklığı ön karışımlı alevlerde olduğu üzere denetim edemiyoruz yahut çok daha karmaşık ek süreçlerle denetim etmeye çalışıyoruz. Bu durum, özellikle yüksek sıcaklıktaki hidrojen alevleri için elbette tercih edilen bir yanma süreci değil. Açıkçası, hidrojen yanmasını ön karışımsız olarak yaparak patlama, alevin iletim borularına geri tepmesi üzere riskleri sıfırladık ancak oluşan alevin çok sıcaklığından doğan öbür risklere ve etrafa ziyanlı salımlara yol açmış oluyoruz.” diye konuştu.

“İlk faydalanacak kesimler çimento, seramik ve cam sanayisi”

Gökalp, çalışmalarının sonunda, hidrojenli yakıtları inançlı, pak ve verimli bir formda yakabilecek yakıcıların en güzel dizaynını sunmayı amaçladıklarının altını çizerek bu alandaki gelişmelerden birinci olarak faydalanacakların, ‘Yeşil Mutabakat’ yaptırımlarından şiddetle etkilenecek olan çimento, seramik ve cam endüstrisi olduğunu işaret etti.

Fransa’da kurduğu yanma enstitüsünde (CNRS-ICARE) başlattığı çalışmaları 3 yıldır TÜBİTAK Memleketler arası Başkan Araştırmacılar Programı kapsamında ve TÜBİTAK-MAM, TÜBİTAK-SAGE, EÜAŞ, GAZBİR/GAZMER, IGDEAS Güç ve Savunma AŞ. Prosis Mühendislik şirketi üzere paydaşlarla sürdürdüğü bilgisini veren Gökalp, çalışmalarını yakın vakitte ticari boyuta taşıyacağını bildirdi.