Çimento Üretiminde Yeni Yöntem: Karbon Etkisi Yüzde 78 Azalabilir

ETH Zürih araştırmacıları, çimento üretiminin doğrudan havadan karbon yakalama teknolojisi ve elektrikli fırınlarla birleştirilmesi halinde sektörün iklim üzerindeki etkisinin 2050’ye kadar yüzde 78 azaltılabileceğini ortaya koydu. Araştırmaya göre sistem, uygun koşullarda üretim sürecinin atmosferden neden olduğundan daha fazla karbondioksit çekmesini de mümkün hale getirebilir.

Dünya genelinde yılda yaklaşık 4 milyar ton çimento üretiliyor. Sektörün küresel karbondioksit emisyonlarının yüzde 5 ila 8’inden sorumlu olduğu hesaplanırken, emisyonların önemli bölümü kalkerin yüksek sıcaklıkta parçalanması ve üretimde kullanılan fosil yakıtlardan kaynaklanıyor.

Elektrikli Fırın ve Karbon Yakalama Birleştiriliyor

Araştırmanın merkezinde doğrudan hava yakalama teknolojisi olarak bilinen DAC ile çimento üretiminin aynı tesiste bir araya getirilmesi bulunuyor. Her iki süreç de kalker ve diğer kalsiyum bileşiklarını kullanıyor ve kalkerin ısıtılarak sönmemiş kireç ile karbondioksite ayrıldığı kalsinasyon işleminden yararlanıyor.

Önerilen sistemde kömür veya doğal gaz kullanan fırınların yerine elektrikle çalışan kalsinasyon fırınlarının kullanılması planlanıyor. Böylece yakıt kaynaklı emisyonlar azaltılırken kalsinasyon sırasında ortaya çıkan karbondioksit de yanma gazlarıyla karışmadan doğrudan yakalanabiliyor.

Kireç Atmosferdeki Karbondioksiti Topluyor

Sistemde sönmemiş kirece su eklendikten sonra oluşan sönmüş kireç, havadaki karbondioksiti emerek yeniden kalkere dönüşüyor. Bu malzeme daha sonra çimento üretiminde yeniden kullanılabiliyor.

Kalsiyumun çimento üretimine girmeden önce bu döngüden birden fazla kez geçirilmesi, atmosferden daha fazla karbondioksit alınmasına imkan sağlıyor. Yakalanan karbondioksit çimentonun içinde tutulmak yerine sıkıştırılarak kalıcı depolama amacıyla yer altındaki uygun jeolojik alanlara taşınıyor.

Karbon Yakalama Verimliliği Yüzde 96'ya Ulaşabilir

Çalışmada farklı enerji senaryoları da değerlendirildi. Araştırmacılar, kullanılan elektrik karışımına bağlı olarak karbondioksit giderme verimliliğinin 2050’de yüzde 85 ila 96 arasında olabileceğini hesapladı.

Buna göre yakalanıp depolanan her bir ton karbondioksit için sürecin tamamında yaklaşık 40 ila 150 kilogram karbondioksit emisyonu oluşuyor. Yenilenebilir enerji kullanımının arttığı senaryolarda sistemin çevresel performansı da yükseliyor.

Heirloom'un Gerçek Tesis Verileri Kullanıldı

ETH Zürih ekibi araştırmayı ABD merkezli Heirloom Carbon Technologies ile birlikte yürüttü. Çalışmada şirketin ticari ölçekte faaliyet gösteren kalsiyum döngülü DAC sistemlerinden elde edilen gerçek operasyon verileri kullanıldı.

Heirloom’un Kaliforniya’da 2023’ten bu yana faaliyet gösteren tesisinin yıllık yaklaşık 1000 ton karbondioksit yakalama kapasitesi bulunuyor. Araştırmacılar, çalışmanın endüstriyel ölçekteki bu teknoloji için hammaddeden tesis yapımına, işletmeden karbon depolamaya kadar tüm süreci kapsayan ilk ileriye dönük yaşam döngüsü analizlerinden biri olduğunu belirtiyor.

Ekonomik Uygulanabilirlik Henüz Net Değil

Teknolojinin önemli potansiyeline rağmen iklim nötr çimento hedefinin önünde teknik ve ekonomik belirsizlikler bulunuyor. Havadan karbondioksit yakalama işlemi yüksek miktarda enerji gerektirirken, dolaylı ısıtmalı elektrikli kalsinasyon fırınları henüz büyük ölçekli endüstride yaygın biçimde kullanılmıyor.

Araştırmanın 2050’ye yönelik hesaplamaları, elektrik üretiminin büyük ölçüde karbonsuzlaştırılacağı varsayımına dayanıyor. Çalışmada ayrıntılı maliyet analizi yapılmadığı için sistemin ticari ölçekte ne zaman ekonomik hale gelebileceği henüz bilinmiyor. Araştırmacılar, bir sonraki aşamada pilot uygulamalar ile fiziksel ve ekonomik sınırların ayrıntılı biçimde incelenmesi gerektiğini belirtiyor.