Karbon yakalama, dünyayı CO₂’den kurtarabilir mi?

Küresel ısınmayı 1,5 derece ile sınırlandırabilir miyiz? İnsanlık, karbondioksit (CO₂) salım miktarı ile dünyada rakipsizdir. İnanılmaz bir şekilde, son 300 yılda salınan CO₂ miktarının yarısından fazlası yalnızca 1980 yılından bu yana atmosfere eklenmiştir^[1]. Neyse ki karbondioksiti ortadan kaldırma konusunda her gün daha iyiye gitmekteyiz. Böyle olması oldukça yerinde, aksi takdirde salınımı azaltarak karbonu giderme süreci onlarca yıl alacaktır.

Karbon yakalama ve depolama, daha kısa zaman alacak bir çözüm arayışı için doğru yanıt olabilir mi?

Karbon yakalama ve depolama nedir?

Karbon Yakalama ve Depolama (Carbon Capture and Storage – CCS), endüstriyel prosesler ve güç üretimi ile salınan CO₂’yi yakalar. CO₂ sıkıştırılır, taşınır ve yer altı kaya oluşumlarında saklanır. Karbon Yakalama, Kullanma ve Depolama (Carbon Capture, Utilization, and Storage – CCUS) teknolojisi, CO₂’yi ticari açıdan kullanılabilir ürünlere dönüştürür.

Uluslararası Enerji Ajansı (IEA) tarafından hazırlanan bir rapora göre, “Karbon yakalama, kullanma ve depolama (CCUS) teknolojisi, hem kilit sektörlerdeki emisyonları doğrudan azaltmaya hem de net sıfır hedeflerinin önemli bir parçası olarak, önüne geçilmesi güç emisyonları dengelemek için CO₂’yi ortadan kaldırmaya katkıda bulunan tek teknoloji grubudur.”

Karbon yakalama, yaklaşık 50 yıldır kullanılan kanıtlanmış bir teknolojidir.

Ancak ne yazık ki kullanımı yaygın değildir.

Global CCS Institute’ün 2019 raporuna göre, dünya çapında yalnızca 51 CCS tesisi bulunmaktadır ve bunların sadece 19’u faal durumdadır. Tesislerin çoğunluğu ABD ve Kanada’da, geri kalanı ise Avrupa ve Asya’dadır. Sadece iki CCUS donanımlı elektrik santrali vardır ve her ikisi de Kuzey Amerika’da bulunmaktadır. 

CO₂’nin ticari kullanım alanları

Çoğu CCUS projesi, Gelişmiş Petrol Geri Kazanımı (Enhanced Oil Recovery – EOR) için petrol şirketlerine CO₂ satmaktadır. CO₂ ayrıca sentetik yakıt, kimyasal, inşaat malzemesi, tıbbi ilaç ve elbette gazlı içecek üretmede ve su arıtmada da kullanılabilir. Yeni veya büyüyen pazarlar, CO₂’yi ham madde veya bazı proseslerde (güç üretimi dahil), polimerlere veya karbonatlara dönüştürmede, beton kürlemede ve mineral karbonlamada bir sıvı olarak kullanabilir.

En fazla salım yapan aktörlere odaklanma

Abdul Latif Jameel Başkan Vekili ve Başkan Yardımcısı Fady Jameel’in karbondan arındırma hakkındaki Spotlight makalesinde tartışıldığı gibi karbon yakalama, net sıfır emisyon elde etmede hayati önem taşımaktadır ve mevcut emtia fiyatlarında bu hedefe ulaşmanın en ucuz yollarından biridir. IEA, küresel enerji dönüşümünde CCUS’nin yenilenebilir elektrik, biyoenerji ve hidrojenle birlikte dört temel dayanak noktasından biri olduğuna inanmaktadır^[2].

Karbon yakalamanın dört ana kullanım alanı şöyledir:

1. Ağır sanayinin karbonsuzlaştırılması:

Küresel CO₂ emisyonlarının %20’den fazlasından sorumlu olan ^[3]ağır sanayi, endüstrinin karbonsuzlaştırılması hakkındaki Perspectives makalemizde incelenmektedir. Ne yazık ki çelik, kimyasal ve çimento gibi üretim ürünlerinde karbon emisyonlarını azaltmak teknik olarak karmaşıktır veya çok maliyetlidir. Bu prosesler, yenilenebilir elektriğin fosil yakıtlarla henüz rekabet edemediği bir alan olan yoğun ısıya dayanır^[4]. Bu tür alternatif enerji kaynaklarının yerine karbon yakalama teknolojilerini kullanmak yerinde olacaktır. Ayrıca CCUS, kullanılmadan önce giderilmesi gereken büyük miktarlarda CO₂ ihtiva eden doğal gazın işlenmesinde tek çözümdür.

2. Mevcut tesisleri iyileştirme:

Günümüzün güç istasyonları ve endüstriyel tesisleri, herhangi bir modifikasyon yapılmazsa kalan kullanım ömürleri boyunca yaklaşık yirmi yıllık CO₂ (600 Gt CO₂) üretebilir. Özellikle, 2019’da küresel CO₂ emisyonlarının neredeyse üçte birinin kaynağı olan kömür santrallerinin %60’a kadarı, 2050’de halen faaliyet gösteriyor olacaktır.^[5] Çelik için de durum daha iyi değildir. CCUS, bu tesisler için mevcut çıktılarını korurken emisyonlarını önemli ölçüde azaltmanın ve yerel ekonomileri koruyabilmenin tek yoludur.

3. Düşük karbonlu hidrojen yakıtı üretme:

CCUS enerji, nakliye, sanayi ve mevcut çevre sektörlerinde fosil yakıtların yerini alabilen, temiz yanan bir gaz olan hidrojeni üretmek için uygun maliyetli bir yol sunmaktadır. Hidrojenin enerji yoğunluğu, onu havacılıktaki fosil yakıtlar yerine kullanılabilecek bir alternatif haline getirmektedir. (Diğer tek seçenek sürdürülebilir biyokütledir, ancak arzı yeterli büyüklüğe sahip değildir.)

4. Karbonun havadan çekilmesi:

Bazı proseslerin karbonunu yakalamak zordur. Neyse ki CO₂, sürdürülebilir biyokütle içine yakalanarak veya doğrudan havada yakalama ve depolama yöntemi kullanılarak havadan ayrıştırılabilir. Bunlar, geçmişteki emisyonlarını dengelemek isteyen işletmeler için giderek daha popüler hale gelen seçeneklerdir. Kanada’nın en büyük şirketi olan Shopify, yakın zamanda 10.000 metrik ton CO₂ yakalayabileceğini duyurmuştur^[6].

Daha ucuz ama yeterince ucuz değil mi?

IEA’nın vurguladığı gibi, karbon yakalama yöntemi kullanılmadan emisyon azaltmak, inanılmaz derecede pahalıya mal olacaktır. Karbon yakalamanın maliyetiyle ilgili bir raporda şu hususlar yer almaktadır:

“CCUS teknolojisinin mevcudiyetini sınırlandırmak, şu anda daha pahalı ve geliştirmenin daha erken aşamalarında olan teknolojilere yüksek oranda bel bağlanmasına neden olarak enerji geçişinin maliyetini ve karmaşıklığını önemli ölçüde artıracaktır. Buna örnek olarak çimento üretimi ve saf çelik yapımı için kullanılan çok yüksek sıcaklıklı ısı fırınlarında elektrik kullanımı verilebilir.[7]”

Ancak CCUS teknolojisi ucuz değildir. Tesislerdeki teknolojiyi yükseltmek veya iyileştirmek ve taşıma ve depolama altyapısını oluşturmak için önemli yatırımlar gerekmektedir. Büyük ölçekli tesisler en iyi ölçek ekonomisini sağlar ancak işletmeye alınması daha pahalıdır; finansman sağlamak ve ticari riski projelere pay etmek zor olabilir (ve kâr marjlarını azaltan her şey, çelik gibi fiyat esnekliği yüksek mallar için bir sorundur).

Karbon yakalama genellikle fosil yakıtları meşrulaştıran bir yöntem olarak algılanmaktadır ve rüzgar ve güneş enerjisi fiyatlarındaki çarpıcı düşüş de göz önünde bulundurulduğunda bu durum, sanayi ve toplum açısından bu teknolojinin çekiciliğini azaltmaktadır. Ayrıca, aşılması gereken bir “tavuk ve yumurta” senaryosu söz konusudur: Depolanacak bir yer olmadığı sürece CO₂ yakalamanın bir anlamı yoktur. Ve CO₂ arzı olmadığı sürece depolamaya yatırım yapmanın da bir anlamı yoktur. Daha da kötüsü, COVID-19 ve bunun neticesinde ortaya çıkan ekonomik gerileme, yatırımları etkilemiş ve şu anda CCUS için en büyük gelir kaynağı olan gelişmiş petrol geri kazanımı endüstrisindeki CO₂ talebini azaltmıştır.

Tüm bu zorluklar, emisyonları azaltma hedeflerine ulaşmak için hızlı hareket etme ihtiyacı ile birleşince daha da şiddetlenmektedir. O halde, karbon yakalamada devasa bir ölçek artışına ulaşmak mümkün müdür?

Devletlerin müdahale etmesi gerekir

Bazı zorlukların üstesinden, piyasalar tek başlarına gelemezler. CCUS, temiz enerji ve verimlilik teknolojilerine yapılan küresel yatırımda %0,5 oranını hiçbir zaman aşamamıştır.^[8] Karbon yakalama pazarını desteklemek ve tesislerin sayısını önemli ölçüde artırmak için hükümetlerin acilen harekete geçmesi gereklidir. Her şeye uygun tek bir çözüm yoktur; ancak hükümetler hibeler, vergi indirimi, karbon fiyatlandırması, sübvansiyonlar, düzenlemeler ve CCUS tesislerinden düşük karbonlu ürünlerin kamu tedariki dahil olmak üzere inovasyonu destekleyecek ve karbon yakalama operasyonlarını hızlandıracak bir dizi önlemden faydalanabilirler.

İlerleme görmekteyiz. Özellikle, net sıfır emisyon hedeflerinin giderek daha fazla benimsenmesi, karbon yakalama seçeneğini güçlendirmeye yardımcı olmaktadır. Ağustos 2020 itibarıyla 14 ülke ve AB, sıfır emisyon hedeflerini benimsemiş veya önermiştir; 100 ülke daha bu sürece uyum sağlamaya hazırlanmaktadır^[9]. Çeşitli politika teşvikleri de karbon yakalamayı finansal olarak daha uygulanabilir hale getirmektedir. ABD’de genişletilmiş 45Q vergi indirimi (2018’de uygulamaya geçmiştir), EOR’de depolanan veya kullanılan CO₂ için cazip teşvikler sağlamaktadır^[10]. AB İnovasyon Fonu, 2020 yılından itibaren CCUS ve diğer temiz enerji projelerini desteklemek için milyarlarca euro’yu kullanıma sunmaktadır^[11].

IEA verilerine göre, COVID-19 salgınına rağmen hükümetler ve sektör 2020’de CCUS’a 4,5 milyar ABD dolarından fazla para ayırmıştır.^[12] 2017 yılından bu yana yaklaşık 27 milyar ABD doları değerinde 30 adet CCUS tesisinin kurulduğu duyurulmuştur. Çoğu ABD ve Avrupa’dadır; diğerleri ise Avustralya, Çin, Kore, Orta Doğu ve Yeni Zelanda’dadır. IEA’ya göre, tüm bu projeler devam ederse global CO₂ yakalama kapasitesi üç kattan fazla artacak ve yılda yaklaşık 130 Mt seviyesine ulaşacaktır^[13].

İnovasyon ve yatırım

Devlet desteğine ek olarak özel yatırımlar ve Ar-Ge çalışmaları, karbon yakalamayı ticari olarak daha çekici bir teklif haline getirmeye yardımcı olmaktadır:

Maliyetlerde düşüş: Karbon yakalama özelliğine sahip sadece iki ticari kömür fabrikası vardır; ancak bu tesisler arasındaki fark, inovasyonun maliyet tasarrufu potansiyelini gözler önüne sermektedir. 2014 yılından beri faaliyet gösteren Kanada Boundary Dam tesisine kıyasla 2017 yılında hizmete alınan Houston Petra Nova tesisinde Karbon yakalama maliyeti %30 daha ucuzdur. Ancak ton başına 65 ABD doları olan maliyetle şu anda mümkün olan teknolojilere kıyasla daha pahalıdır. Uluslararası CCS Bilgi Merkezi’ne göre, bugün kömürle çalışan bir elektrik santralinin yenilenmesi ton başına yaklaşık 45 ABD doları maliyete sahip olabilir. Bu talep gün geçtikçe muhtemelen daha da artacaktır. Çin, Kore ve ABD’de bulunan yaklaşık 10 kömür santralinin yenilenmesi planlanmaktadır.

Daha fazla yatırım ve teşvik: IEA’ya göre, “CO₂ kullanan yeni şirketler için küresel özel fon kullanımı, son on yılda yaklaşık 1 milyar ABD dolarına ulaşmıştır”. NRG COSIA Carbon XPrize gibi yarışmalar yenilikçi CO₂ dönüştürme teknolojilerini ve CO₂ kullanım uygulamalarını teşvik etmektedir.

Doğrudan Havada Yakalama (Direct Air Capture, DAC) teknolojisinde daha fazla araştırma: Şu anda faaliyet gösteren birkaç küçük ölçekli DAC tesisi bulunmaktadır ve geliştirme aşamasında olan daha pek çok tesis vardır. Sektörün önde gelen geliştiricileri, araştırma ve geliştirme için yaklaşık 180 milyon ABD doları tutarında özel sermaye ve 170 milyon ABD dolarının üzerinde kamu fonu toplamıştır. İsviçreli bir şirket olan Climeworks, CarbFix2 projesinin bir parçası olarak yılda binlerce ton CO₂’yi yakalayacak olan İzlanda’daki Karbon Depolamalı Doğrudan Havada Yakalama (DACCS) tesisini genişletmektedir^[14].

Carbon Engineering, Teksas’ta Occidental Petroleum ile iş birliği yaparak yılda yaklaşık bir milyon ton CO₂ yakalayacak ve petrol geri kazanımı için kullanılacak bir CCUS tesisi kurmuştur.^[15]

Ne kadar büyük olursa o kadar iyi

Karbon yakalamanın ticari açıdan anlamlı olması ve hızlı bir şekilde yaygınlaşması için kapsamlı ortak bir altyapıya ihtiyaç vardır. Avustralya, Avrupa ve ABD’de şu anda bu tür yaklaşık 12 “CCUS merkezi” geliştirilmektedir ve bunların çoğu düşük hidrojenli üretim ile ilişkilidir.

CCUS merkezleri, CCUS zinciri genelinde yakalama, taşıma ve depolama maliyetlerini pay ederek ticari ve finansal riskleri azaltmaktadır. Bilinçli olarak böylesi büyük bir boyuta sahip olacak şekilde tasarlanmışlardır; bu da tesisleri, başlangıçta pahalı ancak uzun vadede daha ucuz hale getirmektedir. Bağlantı merkezleri, özel taşıma ve depolama imkanı olmayan daha küçük tesislerdeki CO₂ yakalama faaliyetlerini daha da mümkün kılmaktadır. Ayrıca istihdam imkanlarını, mevcut altyapıyı ve tedarik zincirlerini de korumaktadırlar.

Bu üç büyük proje, karbon yakalamanın potansiyel değerini büyük bir ölçekte ortaya koymaktadır:

Norveç’in Northern Lights projesi Shell, Total ve Equinor arasındaki bir iş ortaklığıdır. Bu projede, birden fazla tesisten endüstriyel CO₂’yi yakalanıp Norveç kıyısındaki bir kıyı terminaline gönderilecek ve oradan da Kuzey Denizi altından geçen bir boru hattı ile açık deniz deposuna taşınacaktır^[16]. Northern Lights, Norveç hükümetinin 16,8 milyar kron (1,8 milyar ABD doları) ayırdığı “Longship” girişiminin bir parçasıdır^[17].

İngiltere’nin Zero Carbon Humber projesi, Kuzey Denizi kıyısından 1,6 km aşağıda bulunan ve büyük miktarlarda CO₂^[18] depolayabilen “Endurance” isimli bir tuz akiferini kullanmaktadır. National Grid, Drax ve Equinor dahil olmak üzere kamu ve özel sektör tarafından finanse edilen bu teklif, yaklaşık 75 milyon pound değerindedir ve Birleşik Krallık’ta karbonun en yoğun olarak bulunduğu endüstriyel bölge olan Humber Estuary’deki karbonsuzlaşma faaliyetlerini hızlandıracaktır. National Grid’e göre, Birleşik Krallık’ın elektrik üretimi, karbon yakalama teknolojisini daha gelişmiş yenilenebilir enerji teknolojileri ile birleştirirse 2033 yılına kadar karbon negatif hale gelebilir.

National Grid Ventures Genel Müdürü Jon Butterworth, “Humber bölgesi, Birleşik Krallık’ın en büyük endüstriyel merkezini korumak, büyütmek ve karbondan arındırmak için eşsiz bir potansiyel sunmaktadır. Bu potansiyeli ortaya çıkarmanın anahtarı; endüstriyel emisyonda rolü olan işletmeleri, karbon yakalama teknolojisini benimsemeye teşvik edecek nakliye ve depolama altyapısını sunmak olacaktır.” diyerek durumu açıklamaktadır.

Kanada’nın Alberta Karbon Ana Hattı (ACTL), dünyanın en büyük kapasiteli CO₂ hattıdır. ACTL yılda 14,6 milyon tona kadar CO₂ taşıyabilir ve bu, “tüm mevcut petrollü kum emisyonlarının yaklaşık %20’sine veya Alberta’da 3 milyondan fazla arabadan çıkan CO₂’yi yakalamanın etkisine eş değerdir.” 240 km’lik boru hattı kapasitesinin neredeyse %90’ı gelecekteki CO₂ kaynakları için tasarlanmıştır^[19].

Karbon yakalama ancak şimdi harekete geçersek önemli bir etki yaratabilir

Karbon yakalama tek başına küresel ısınmayı çözmeyecektir. Yenilenebilir enerjiyi genişletmek, endüstriyi ve enerjiyi karbondan arındırmak ;yeni mobilite sistemlerini uygulamaya koymak, gıda güvenliğini gözden geçirmek; su sistemlerini güçlendirmek ve şehirlerimizi yeniden tasarlamak gibi önlemlerle sera gazı emisyonlarının önemli ölçüde azaltılması için ortak bir küresel çaba gerekecektir. Bununla birlikte, özellikle azaltılması zor emisyonlar için CCU’nun geniş kapsamlı uygulamaları ve yenileme potansiyeli olmadan sıfır karbon hedeflerinin karşılanmasını hayal etmek zordur.

Teknoloji büyük ölçüde mevcuttur ancak uzun vadeli dönüşümü sağlamak için sanayi, ticaret, devlet ve toplum arasında en üst düzeyde bir iş birliği, koordinasyon ve ortaklık gereklidir.

Abdul Latif Jameel yalnızca yenilenebilir enerji işimizde önde gelen kuruluşumuz olan Fotowatio Renewable Ventures (FRV) aracılığıyla gerçekleşen güneş ve rüzgar enerjisi alanındaki öncü projelerimizle değil, aynı zamanda Almar Water Solutions aracılığıyla suya erişim sorununun da üstesinden gelmeye yönelik hızla büyüyen çalışmalarımızla önümüzde duran bu zorlukların üstesinden gelme konusunda son derece kararlıdır. Ayrıca, iklim değişikliğiyle mücadele edilmesine yardımcı olması için Temiz, Yenilenebilir ve Çevreci Fırsatlar Birliği’nde hem iş dünyasının hem de hükümetlerin yatırımlarını bu yönde harekete geçirmelerine yardımcı olmak için diğer önde gelen küresel özel işletmelerle birlikte çalışmaktayız.

Karbon yakalama uzun vadeli bir çözüm olmayabilir. Ancak sanayinin karbondan arındırılmasına ve Paris Anlaşması’ndaki küresel ısınma hedeflerinin ulaşılabilir kalmasına yönelik kısa vadeli çözümün bir parçası olabilir. Hükümet teşvikleri ve özel yatırımlarla önümüzdeki on yıl içinde karbon yakalama ölçeğinin belli bir noktaya ulaşması sağlanırsa bu teknoloji, yeşil enerji geçişi için hayati öneme sahip olduğunu kanıtlayacaktır.

[1] https://climate.nasa.gov/news/2915/the-atmosphere-getting-a-handle-on-carbon-dioxide/

[2] https://www.iea.org/reports/energy-technology-perspectives-2020

[3] https://www.epa.gov/ghgemissions/sources-greenhouse-gas-emissions

[4] How industry can move toward a low-carbon future, McKinsey, Temmuz 2018

[5] https://www.iea.org/reports/ccus-in-clean-energy-transitions/a-new-era-for-ccus#growing-ccus-momentum

[6] https://www.scientificamerican.com/article/direct-air-capture-of-CO₂-is-suddenly-a-carbon-offset-option/

[7] The Role of CO2 Storage – Analysis – IEA

[8] https://www.iea.org/reports/ccus-in-clean-energy-transitions/a-new-era-for-ccus

[9] https://news.un.org/en/story/2020/12/1078612

[10] https://www.globalccsinstitute.com/wp-content/uploads/2020/04/45Q_Brief_in_template_LLB.pdf

[11] https://ec.europa.eu/clima/policies/innovation-fund_en

[12] https://www.iea.org/commentaries/is-carbon-capture-too-expensive

[13] https://www.iea.org/fuels-and-technologies/carbon-capture-utilisation-and-storage

[14] https://www.carbfix.com/

[15] https://www.american.edu/sis/centers/carbon-removal/fact-sheet-direct-air-capture.cfm

[16] https://www.equinor.com/en/what-we-do/northern-lights.html

[17] https://www.nsenergybusiness.com/news/norwegian-longship-project/

[18] https://www.zerocarbonhumber.co.uk/

[19] https://actl.ca/