Karbon yakalamaya yakından bakış
15 Sep 2023
İklimle mücadelede kritik önemdeki yeni bir cepheyi güçlendirmek amacıyla GEA, anahtar endüstriyel emisyon üreticilerinin ihtiyaçlarına göre uyarlanmış bir dizi karbon yakalama çözümü geliştirmiştir.
İklim değişikliğine karşı mücadelede, yenilenebilir enerjinin, sürdürülebilir yakıtların ve enerji verimli uygulamaların kademeli olarak piyasaya sürülmesi buna kesinlikle yardımcı olacaktır, ancak tek başına işin üstesinden gelemeyecektir. Yakın vadede, yeniden kullanım veya uzun süreli yeraltı depolaması için nokta kaynaklardan CO2 yakalamak kritik önem arz edecektir. Karbon yakalama aslında, CO2 emisyonlarını dizginlemek ve dünyanın iklim hedeflerine ulaşma yolunda ilerleme sağlamasına yardımcı olmak için en önemli kısa vadeli çözüm olarak kabul edilmektedir.1
Karbon yakalama, doğal gazı satılabilir yakıta yükseltmek veya petrol geri kazanımını artırmak amacıyla geri kazanılmış CO2'yi petrol sahalarına enjekte etmek için onlarca yıldır kullanımdadır. Ancak günümüzün ağır endüstriyel CO2 üreticileri için, karbon yakalama esasen yeni bir alandır. Petrol ve gaz şirketleri, CO2’yi kendi ürün akışlarından ayırmak amacıyla daima açık bir ekonomik teşvike sahip olsalar da, aynı şeyi bir çimento veya çelik üreticisi için söyleyemeyiz. Örneğin Avrupa’da, bu endüstriyel emisyon üreticileri, CO2 mevzuatı bulunmayan ülkelerdeki üreticilere karşı rekabet etmeye devam ederken aynı zamanda karbon yakalamaya yatırım yapmak ve fiyatlarını buna göre yükseltmek mecburiyetinde kalmaktadırlar. Ve bekleme lüksüne sahip değiller. Yasal düzenleyicilerden, halktan ve gezegenin kendisinden iklim eylemine olan yüksek talep, çok yüksek sesle dile getirilmektedir.
Kısacası: günümüzün endüstriyel emisyon üreticileri, yaydıkları CO2’yi yakalamak ve ondan kurtulmak için hızlı, etkili ve ekonomik bir yola ihtiyaç duymaktadır.
GEA’nın karbon yakalama misyonu
Uzun bir süredir emisyon kontrol çözümleri tedarikçisi olan GEA, şu anda ağır-emisyon yayan endüstrilerin karbon yakalamaya başlamasına yardımcı olmaya odaklanmıştır. “Karbon yakalama taahhüdünü yerine getirmek için, birden fazla endüstride uygulanması daha ucuz ve kolay hale gelmelidir,” diyor GEA Karbon Yakalama Çözümleri Kıdemli Direktörü Dr. Felix Ortloff. Ortloff ve ekibi, çimento, demir & çelik, cam, kimyasallar ve biyoenerji olmak üzere özellikle beş sektöre odaklanmış olup, özel ihtiyaçlarına göre uyarlanmış bir dizi karbon yakalama çözümü tasarlamıştır. Ortloff, “Birincisi, bu şirketlerin çoğunun yasal değişikliklere cevap vermesi ve kendi net-sıfır yöntemlerini takip etmesi gerekiyor, bu sebeple oldukça acil bir şekilde işe başlamaları gerekiyor” diyor. “İkincisi, büyük sübvansiyonlar olmadan, büyük olasılıkla küçük ve orta ölçekli bir ölçekte başlamak ve böylece proje maliyetlerini yönetebilmek ve bir sonraki uzatma adımında kapasiteyi potansiyel olarak genişletebilmek istiyorlar. Üçüncüsü, sınırlı karmaşıklığa sahip bir çözüm arayışındalar; burada, tek bir sağlayıcı batarya sınırlarını azaltarak yardımcı olmaktadır. Son olarak da, faaliyetlerinde kesintiye neden olmadan entegre edilebilecek bir çözüm istiyorlar.”
Bu gereksinimleri karşılamak amacıyla GEA, dört ana bileşenden oluşan bir uçtan-uca karbon yakalama portföyü geliştirmiştir:
- XECO Atık-Isı-Geri Kazanımı – Maksimum ekonomi için: Bir tesisin proseslerinden ve baca gazlarından gelen ısı, CO2 separasyonu için gereken ısının büyük bir kısmını sağlamak amacıyla kullanılır.
- SETO Gaz Ön-Arıtma – Maksimum etkinlik ve uzun ömürlülük için: karbon yakalama kimyasının uzun vadeli stabilitesini en üst seviyeye çıkarmak için baca gazından zararlı eser bileşenler çıkarılır.
- CEBO Karbon Yakalama Tesisleri – Dört farklı boyutta amin bazlı karbon yakalama tesisi, müşterilere kurulumu kolay, amaca uygun ve ekonomik bir çözüm sunmaktadır.
- NAVO CO2 Kullanımı ve Ayrımı – CO2 arıtma, sıvılaştırma, hazırlama ve nakliye çözümleri, müşterilerin endüstriyel üretimde veya uzun süreli depolamada yeniden kullanılmak üzere yakaladıkları CO2’den kurtulmalarını sağlamaktadır
Ortloff için, GEA’nın emisyon kontrolü, atık ısı geri kazanımı ve CO2 sıvılaştırma ve yeniden kullanımında sahip olduğu kapsamlı deneyim ve ayrıca endüstriyel proses hatlarının tasarımı, kurulumu ve ölçeklendirilmesindeki temel uzmanlığı, rekabette üstünlük sağlamaktadır. “Çıkış-gazı arıtmadaki onlarca yıllık deneyimimiz, uygun maliyetli ancak daha dayanıklı malzemeler kullanarak daha standart ve basit bir tasarım konsepti sunmamızı sağlamaktadır” diyor. “Ayrıca, sahadaki bazı yerleşik oyunculara kıyasla daha büyük projeleri çok rekabetçi bir fiyat seviyesinde yürütmek için gerekli finansal gücümüz de var. Ve performansı garanti ediyoruz, böylece proje riski müşterilerimiz için çok düşük oluyor.”
GEA’nın optimum ve ekonomik CO2 azaltımına yönelik Karbon Yakalama Çözümleri.
Isı geri kazanımı ile gelen maliyet verimliliği
Karbon yakalama prosesinin en enerji-yoğun adımı, CO2 gazını çıkarıp ayırmak için termal kazandaki amin çözeltisinin ısıtılmasıdır. GEA’nın XECO Atık Isı Geri Kazanımı Çözümü, prosesteki bu aşamaya güç sağlamaya ve işletme maliyetlerini en aza indirmeye yardımcı olmak amacıyla tesisin mevcut atık ısısından maksimum seviyede faydalanmaktadır.
“Günümüzün amiral gemisi karbon yakalama projelerinden bazıları, yeni bir teknolojide deneyim kazanmak için gerekli cömert kamu fonlarından faydalanmaktadır fakat endüstriyel emisyon üreticilerinin büyük çoğunluğu, karbon yakalamayı kendi başlarına finanse etmek zorunda kalacaktır. Karbon yakalama sürecine geri kazanılan atık ısı ile güç sağlamak, maliyetleri en aza indirmenin harika bir yoludur."- GEA Karbon Yakalama Çözümleri Kıdemli Müdürü Dr. Felix Ortloff
- GEA Karbon Yakalama Çözümleri Kıdemli Müdürü Dr. Felix Ortloff
Ortloff’un da altını çizdiği gibi, etkin bir atık ısı geri kazanım sistemi de tesisin baca gazının belirli özelliklerine göre tasarlanmalıdır. İster termal yağ isterse buhar olsun uygun ısı taşıyıcı ortamın/materyalin seçilmesi, bir diğer önemli faktördür. “GEA, tesislerinde enerji verimliliğini artırmalarında müşterilerine yardımcı olmak amacıyla endüstriyel proseslerden ve baca gazlarından gelen fazla ısıyı kullanma konusunda köklü bir deneyime sahiptir,” diyor Ortloff. “Örneğin, çimento fabrikalarında ısı geri kazanımı zorluklarından birisi, fırın baca gazındaki ısı geri kazanım ünitesinin ömrünü ciddi şekilde etkileyebilecek yüksek seviyedeki toz yükleridir. XECO Atık Isı Geri Kazanımı sistemimiz, oldukça iyi bir ısı transferi performansını korurken, bu koşullar altında yıllarca çalışabilme yeteneğini de zaten kanıtlamıştır.”
Cam üreticileri de enerji verimliliğini artırmada on yılı aşkın süredir GEA’nın XECO çözümüne güvenmektedir. Ortloff, “Cam üretiminde nispeten büyük miktarlarda atık ısı elde edildiğinden, karbon yakalama çözümümüz, çok az veya hiç ek enerji girişi olmadan önemli miktarda CO2 giderimi (kabaca %40-50) elde etmelerine yardımcı olabilir” diyor.
Uzun vadeli performans için gaz ön-arıtması
GEA, çimento, demir & çelik, cam, kimyasallar ve biyoenerji endüstrilerine uzun yıllardır emisyon kontrol çözümleri sağlamaktadır. Ortloff, “Her endüstrinin kendi baca gazı profili vardır ve optimum karbon yakalama performansı elde etmek için çıkış gazının uygun ön arıtması kritik önem arz etmektedir” diyor. Bunun nedeni, bu endüstrilerdeki tipik çıkış gazlarının, CO2’yi yakalamak ve gidermek için kullanılan amin çözeltisinin stabilitesini olumsuz yönde etkileyen eser bileşenleri, özellikle de nitrik oksitler (NOx), sülfürik oksitler (SOx), aerosoller ve toz gibi katı partikülleri içermesidir.
Ön-arıtma ayrıca, baca gazının nemini kontrol etmeyi de kapsar. Ortloff açıklamasında “Amin çözeltisinde stabil su konsantrasyonunu korumamız gerekiyor,” diyor. “Baca gazının su içeriği çok yüksek veya çok düşükse, bu durum performansa da zarar verecektir.” GEA’nın baca gazı ön-arıtma prosesi ayrıca karbon yakalama sisteminde tortu oluşma riskini azaltır ve bu da bakım maliyetlerini önemli ölçüde etkilemektedir.
Bu endüstrilerin her birinin özgün baca-gazı profillerinin bilinmesi, GEA’nın SETO Gaz Ön-Arıtma Çözümünü gaz temizleme hattının özelleştirilmiş konfigürasyonuna imkan tanıyacak şekilde tasarlamasına yardımcı olmuştur. Ortloff, “Gaz ön-arıtma prosesindeki tecrübemiz, daha düşük işletme maliyetleri ve daha güvenilir karbon yakalama performansı için CO2 ayırma prosesini her müşterinin çıkış-gazı hattına sorunsuz bir şekilde entegre etmemizi sağlamaktadır” diyor.
Karbon yakalamada çeviklik
GEA’nın CEBO Karbon Yakalama tesisleri, en modern amin-bazlı CO2 yakalama prosesini kullanmaktadır. Bu işlem, tesisin baca gazını, CO2’yi emilim yoluyla gideren bir amin çözücüsünden geçirmeyi içerir; çözücü daha sonra son yeniden kullanma veya depolama aşaması için saf CO2’yi serbest bırakmak üzere ısıtılır. Bu, petrol & gaz endüstrilerinde geçmişi uzun bir uygulama olsa da, günümüzdeki zorluk, karbon yakalamayı bir dizi diğer ağır emisyon endüstrisine hızlı ve uygun maliyetli bir şekilde entegre etmektir. Ortloff, “Petrol & gaz endüstrilerinde amin-bazlı karbon yakalama genellikle, inşa edilmesi, kurulması ve işletilmesi oldukça maliyetli olan çok büyük gaz çıktılarına sahip devasa ölçekli projeleri anlamına gelmektedir” diyor. “Basitçe söylemek gerekirse bu, belirli bir ölçekte gaz çıktısına ve bütçeye sahip olduğunuz çimento, demir & çelik, cam, kimyasallar veya biyoenerji alanlarındaki hedef endüstrilerimizin ihtiyaçlarını karşılamıyor. Bu endüstrilere hizmet vermek için, basitleştirilmiş ve daha çevik bir yaklaşıma ihtiyacımız var.”
GEA, farklı endüstrilerde mevcut ortalama atık ısıya dayalı olarak, separasyon kapasiteleri 16 ila 200 ktpa CO2 arasında değişen dört farklı boyutta karbon yakalama tesisi sunmaktadır.
“Büyük bir çimento fabrikası için, mevcut olan atık ısı ilk adım olarak baca gazı CO2’lerinin %20'sini yakalamamıza imkan tanıyabilir; bir cam fabrikası için bu rakam %40-50 olabilir.”- GEA Karbon Yakalama Çözümleri Kıdemli Müdürü Dr. Felix Ortloff
- GEA Karbon Yakalama Çözümleri Kıdemli Müdürü Dr. Felix Ortloff
“Biyoenerji ilginçtir, çünkü CO2 ayırma işlemi uygulanırsa net negatif antropojenik CO2 emisyonları elde edebiliriz. Bunun sebebi, yakalanan CO2’nin esasen biyokütle büyümesinden kaynaklanmasıdır, yani doğal ve doğrudan hava yakalama.”
GEA’nın CEBO Karbon Yakalama tesislerinin tasarımı basit ve modülerdir. “Yapı taşı” olarak hizmet veren standart 40-foot ölçüsündeki konteynerler, hızlı kurulum için ön-montajlıdır ve kolay erişim ve bakım için yan kapılara sahiptir. CEBO Karbon Yakalama tesisleri, termoplastik veya paslanmaz çelik gibi aşınmaya karşı dayanıklı malzemeler kullanır. Kendi kendini optimize eden bir kontrol sistemi, uzaktan destek almaya hazırdır ve müşteriler için kullanım kolaylığı ve hızlı teknik destek sağlar.
İklim açısından avantajlı kullanım ve ayırma
Bir şirketin iklim dengesi üzerinde olumlu bir etki elde etmesi için, yakalanan CO2 uzun süreli yeraltı depolaması yöntemiyle ayrılmalı veya içecekler veya yakıt gibi ürünlerin üretiminde fosil CO2 yerine kullanılmalıdır. Yakalanan CO2’nin hem kullanılması hem de depolanmasına yönelik pazar ve altyapı nispeten henüz yeni olduğundan, bu durum karbon yakalamaya başlayan şirketler için ek bir zorluk teşkil edebilir.
- Yeniden kullanım, depolama veya nakliye için hangi seçenekler mevcut?
- Saflık, fiziksel hal, basınç ve sıcaklık bakımından hangi gereksinimler karşılanmalı?
- Ve bir şirket, bu gereksinimlerin uzun süre boyunca tutarlı bir şekilde karşılanmasını nasıl sağlayabilir?
GEA’nın NAVO CO2 Kullanım & Ayırma çözümleri, CO2 sıvılaştırma, hazırlama, nakletme ve yeniden kullanma da dahil olmak üzere kimyasal prosesteki uzun yıllara dayanan tecrübesinden yararlanmaktadır. Ortloff, “CO2’yi gerektiği gibi hazırlayabilir ve modüler nakliye ya da boru hattı üzerinden besleme için bir bağlantı noktası hazırlayabiliriz” diyor. “Endüstriyel yeniden kullanım için, tanklar kullanan soğutulmuş sıvı halin kamyon veya demiryolu vasıtasıyla taşınması en yaygın olan yöntemdir ve Avrupa’da (EIGA) yiyecek ve içecek kullanımı için en az %99,9 saflık gerekir.2 Boru hattı ile aktarım için spesifikasyonlar – örneğin depolama için – farklı olacaktır.” Sıvı CO2 nakliye maliyetleri yüksek kaldığından, GEA, şirketlerin çevrelerindeki potansiyel CO2 müşterilerini belirlemelerini önermekte ve batarya limit spesifikasyonları ile destek sağlamaktadır.
- Biracılık endüstrisinin uzun süredir iş ortağı olan GEA, içecek üretiminde yeniden kullanılmak üzere gıda-sınıfı CO2 geri kazanımında da tecrübe sahibidir.
- Endüstriyel iş ortaklarıyla birlikte çalışan GEA, kimya endüstrisinde yakıt, yakıt katkısı veya tohum yapı taşı olarak kullanılmak üzere CO2 ve H2’den metanol sentezleyebilmektedir.
- GEA ayrıca, cam, ilaç, kağıt hamuru & kağıt da dahil olmak üzere, çeşitli endüstrilerde kullanılmak amacıyla yakalanan CO2’den karbonat üretiminde uzmanlık sunmaktadır. Ortloff, “GEA’nın kristalizasyon teknolojilerindeki kapsamlı deneyimi sayesinde, günlük birkaç 100 ton üretim kapasitesine sahip büyük ölçekli karbonat/bikarbonat projelerinde teknoloji tedarikçisi olarak faaliyet gösterebiliyoruz” diyor.
- GEA, daha fazla esneklik açısından, yakalanan CO2 için bir ara depolama tesisi seçeneği de sunmaktadır.
- Buna ek olarak, CO2’nin soğutulması ve sıkıştırılmasından elde edilen termal enerji, genel verimi artırmak amacıyla bir ısı transfer sistemine yeniden entegre edilebilmektedir.
Sürdürülebilir başarı için küçük adımlar
GEA, karbon yakalama portföyünü geliştirmeye 2021 yılında başlamıştır, çünkü iklim değişikliğine karşı mücadelede kritik yeni bir cepheye onlarca yıllık GEA bilgi ve tecrübesine katkıda bulunma fırsatını tanımıştır. Ayrıca, çimento ve demir & çelik gibi ağır emisyon üreten endüstrilerin, daha büyük ölçekli tesislere geçiş yapmadan önce karbon yakalama işine daha küçük ölçekte başlaması gerektiğini de kabul edilmektedir. Ortloff, “Karbon yakalama tesisimizi %90 CO2 giderimi sağlayacak şekilde tasarladık ve pilot tesis bunu yapma kabiliyetimizi kanıtlamıştır” diyor.
“Ancak kısa vadede, tam-ölçekli giderim çoğu şirket için gerçekçi değildir. Şimdilik, emisyon üreticileri karbon yakalamaya yapılan yatırımın maliyetini karbon kredilerinin maliyetine karşı dengelemek ve her iki seçeneği de takip etmeye devam etmek zorunda. Krediler daha az ulaşılabilir ve daha maliyetli hale geldikçe, şirketler karbon yakalamaya daha fazla yatırım yapmaya zorlanacaktır.” - GEA Karbon Yakalama Çözümleri Kıdemli Müdürü Dr. Felix Ortloff
- GEA Karbon Yakalama Çözümleri Kıdemli Müdürü Dr. Felix Ortloff
Yakın bir gelecekte, hissedarların talepleri, daha sıkı yasal düzenlemeler, daha cömert devlet teşvikleri veya yakalanan CO2 için sağlam bir pazar ya da bunların tümü, endüstriyel tesisleri yeniden kullanım ve depolama amaçlı olarak CO2 emisyonlarının daha büyük bir yüzdesini yakalamaya yöneltebilir. “Biz buna hazırız ve sabırsızlıkla bekliyoruz,” diyor Ortloff. “Ancak bu arada, ağır emisyon üreticilerinin hızlı, uygun maliyetli ve ölçeklenebilir bir çözümle günümüzde daha mütevazı karlar elde etmelerine yardımcı olabiliriz. Bir çimento fabrikası CO2’yi gideriminde %20 oranını yakalayabilirse, ileriye doğru kritik önemde bir adım atacak ve kapasiteyi artırma yolunda çok daha güçlü bir konum alacaktır."
