4 Kasım 2016'da Paris İklim Anlaşması devreye girdiğinden beri iklimdeki dramatik değişikler ve bu değişimin ana nedeni olan sera gazları (GHG) emisyonu çok sıcak bir gündem konusu olarak tartışılageldi. Peki bu anlaşma neydi, neden bu kadar gündemi etkiledi? Anlaşmanın amacı; küresel ısınmayı, sanayi devrimi öncesi sıcaklığın 2 santigrat derece altında indirmek ve hatta mümkünse 1,5 derecede tutmak ve bunun için de beşeri kaynaklı sera gazı emisyonunu 2050'ye kadar kademeli düşürüp, 21. yüzyılın 2 yarısında ise sıfıra indirmek. Görüldüğü gibi, Paris İklim Anlaşmasında ana hedef küresel sıcaklık artışını kontrol altına almak ve dolayısıyla sera gazlarını kademeli şekilde sıfıra indirmek. Anlaşma, 2025 yılına kadar daha çok gelişmiş ülkelerden (developed countries) olmak üzere, projelerin desteklenmesine yönelik min. 100 milyar Amerikan Doları, 2025 sonrası ise bu tutarın yıllık bazda destek paketi olarak sunulmasını öngörüyor. Birleşmiş Milletler çatısı altında imzalanmış bu anlaşmaya, Şubat 2020 itibariyle 194 ülke ve Avrupa birliği imza atarak taraf olmuş fakat Amerika Birleşik Devletleri ( U.S.A) Kasım 2020 itibariyle anlaşmadan çekileceğini bildirmiştir.
Dünya enerji teknolojilerini, enerji piyasasını, endüstriyel alışkanlıklarımızı, tüketimimizi derinden etkileyen ve etkilemeye hayli yüksek bir iivmeyle devam edecek olan bu anlaşmanın sonuçları ortaya çıkmaya başladı. Dünyadaki sera gazı emisyonlarının oluşumunda ana rol üstlenen majör enerji firmaları,Total, Shell, BP, Repsol ve Equinor 2050 yılına kadar "zero emission" hedeflediklerini ve bu yönde izlenecek yol haritalarını açıkladılar. Major trend emerges for net-zero targets . Bu ironik bir devrim, çünkü bu firmalar kara elmasın yani petrolün bizzat sondajcısı ve işleyicisi ve dahi pazarlayıcısılar. Eğer sera gazı emisyonu sıfıra düşürülecekse, içeriğinde carbon ve suphur olmayan yeni nesil enerji kaynakları devreye girmeli. Sadece güneş ve rüzgar enerjisi tek başına dünyanın enerji ihtiyacını karşılayamayacağı aşikar.
Bu dev enerji firmalarının yanı sıra, kural koyucu organizasyonlar da sera gazı üretimine sınırlamalar ve cezai yaptırımlar getirmeye başladı Buna en güzel ve etkileyici örnek, Uluslararası Denizcilik Örgütü'nün (IMO) -ki bu örgüt yine Birleşmiş Milletler çatısı altındadır- uygulamaya koyduğu kararlardır. Öncelikle sülfür emisyonu kısıtlaması ile başlandı; gemilerin kullandığı yakıtlardaki sülfür oranını, 1 Ocak 2020'den itibaren %3,5 limitinden, %0,5 limitine kadar çekti. Bu deniz yakıtı endüstrisinde bir çığırdı, çünkü yıllık 300-350 milyon ton arası kullanılan yüksek sülfürlü yakıt, birden bire çok düşük sülfüre uygun üretilmeye başlanacaktı. Rafineri tesislerinin bunu başarıp başaramayacağı ve başarsalar dahi, ürettikleri bu yakıtın gemi bünyesine ne gib olumsuz etkileri olacağı çok tartışıldı, fakat korkulan olmadı. Süreç kendi deviniminde atlatıldı. IMO'nun sonraki hedefi ise, deniz taşımacılığı yoluyla CO2 salınımını 2030 yılına kadar %40, 2050 yılına kadar ise %70 oranında azaltmak.
Deniz taşımacılığı, dünya karbon salımının yaklaşık %3'ünden sorumlu ( hemen hemen hava taşımacılığına eşit). Peki kullanılan yakıtın sadece sülfür oranıyla oynayarak orta ve uzun vadeli bu hedefler tutturulabilecek mi? Tabiki hayır! Bu hedeflere ulaşabilmek için, karbon içeriği oldukça yüksek olan fosil yakıtlar harici başka enerji kaynakları bulmak şart görünüyor. Bu kaynaklar öyle olmalı ki, hem ekonomik anlamda sarsıcı olmamalı, makul seviyerde fiyatlanmalı dolayısıyla üretim maliyetleri gerçekçi olmalı, hem de çok yüksek emniyet riskleri içermeyecek şekilde sürdürülebilir olmalı. Şunu söyleyebilirim ki, özellikle Avrupa, Japonya ve Büyük Britanya'da büyük şirket AR-GE bölümleri ve üniversitelerin ilgili departmanlarında, yeni nesil yakıtın en optimal seçenekle üretim yolunun bulunabilmesi için müthiş bir yarış var, ne de olsa maddi teşvikler inanılmaz cezbedici ve piyasanın kabul edebileceği makul bir yeni nesil enerji kaynağı sunmak ideal bir misyon. Kısaca adres göstermek gerekirse, Japonya'dan Thoku ve Fukishima Universiteleri, Danimarka'dan Copenhagen Teknik Universitesi, Britanya'dan The Royal Society, ABD'den aralarında bir Türk'ün de bulunduğu (C.Doğa Demirhan) Shell destekli bir program Texas A&M Energy Institute, ayrıca Iowa State Universitesi, vs.. liste uzayıp gidiyor, keşke aralarında bir de Türkiye'den üniversite sayabilseydim fakay malesef bildiğim kadarıyla yok.
Gelecek emisyon hedeflerini tutturabilecek yakıtlar, söz sahibi kurumların araştırmaları sonucu şimdilik aşağıdaki şekilde belirlendi diyebiliyoruz bu aşamada;
* Biodiesel (C16H3202) * Methanol (CH4) * Hydrogen (H2) * Ammonia (amonyak) (NH3)
Bu grupta kimyasal formülü içerisinde sülfür ve karbon olmayan, yani başka bir ifadeyle; yanma sonrası ortaya GHG emisyon çıkarmayan yakıtlar sadece hydrogen ve amonyak olarak kendini gösteriyor. Amonyak ile ilgili bazı teknik detaylar verip, üretiminin nasıl olduğunu aşağıda kısaca anlatmaya çalışacağım.
20. yüzyılın başlarından günümüze, amonyak üretimi çok büyük oranda "Haber-Bosch" yöntemi ile üretilmektedir. Bu yöntem 20. yüzyılın başında bulunmuş ve Alman kimyacı Fritz Haber'e Nobel Ödül'ü kazandırmıştır. Bu yöntem ile üretim kısaca atmosferden alınan Nitrojenin, hidrojen ile metal katalizör aracılığıyla yüksek sıcaklık ve basınçta reaksiyona sokularak amonyak elde edilmesine dayanır, formülüze etmek gerekirse; N2+3H2→2NH3.
İçerğindeki nitrojen atmosferden alınırken, hidrojen hangi kaynaktan alınıyor? Hidrojenin alındığı kaynağa göre amonyak, blue and green ammonia olmak üzere 2'ye ayrılıyor Eğer hidrojen doğal gaz, kömür veya petrol'den alınıyor ise blue ammonia, hayır yenilenebilir kaynaklardan (misal elektroliz vasıtası ile su'dan) alınıyor ise green ammonia olarak sınıflandırılıyor. Unutulmamalı ki, her ne kadar amonyak yandığında yani oksijen ile reaksiyona girdiğinde atmosfere ne sülfür ne de karbon gazı vermese de, üretim aşamasında hidrojen kaynağı fosil yakıtlar olur ise, üretimde atmosfere karbon gazı salınımı yapılmaktadır.
Dünya amonyak üretimin %95'i blue ammonia katagorisindedir. Geri kalan %5 lik bolumunde ise hidrojen kaynağı elektroliz vasıtası ile, biyokütleden yararlanarak yahut güneş ve rüzgar enerjisi vasıtasıyla elde ediliyor. Fakat fosil kaynaklara göre üretim maliyetleri oldukça yüksek. En iyi ihtimalle 2 katından fazla olarak ortaya çıkıyor. Hidrojen kaynağı olarak doğal gaz kullanıldığı durumlarda, üretim maliyetinin kabaca %80'i doğal gazın kendisinden gelmektedir.Doğal gazın son 5 yıllık fiyat ortalamasına bakıldığında milyon BTU başına 2,75 usd gibi bir rakam çıkmaktadır. Bu da blue ammonia nın üretim maliyetleri açısından son derece rekabetçi bir piyasa oluşturmasına neden oluyor.
Amonyak atmosfer sıcaklığında gaz formundadır. Yapısında %82 oranında nitrojen ihtiva eder. Parlama sıcaklığı 690C, kaynama noktası -33,3C dir. Saklanma şekli usülen LPG ye benzer, atmosfer sıcaklığında saklanacak/taşınacak ise basınca dayanaklı tanklarda (16-18 bar) yahut atmosfer basıncında taşınmak isteniyorsa da soğutmalı sistemlerde taşınmalıdır. Deniz yolu ile taşınmasında LPG gemileri kullanılmaktadır. Büyük hacimde (10bin tondan fazla) taşınması gerektiğinde ful soğutmalı LPG gemileri tercih edilmelidir. Hacim enerji densitesi 12,7 GJ/m3 civarında olup, marine gas oil'in yarısından daha küçüktür. Dolayısıyla bir birim enerji elde edebilmek için kullanılacak amonyak miktarı MGO'ya göre 2 katından daha fazla olacaktır. Fakat hidrojen ile kıyaslarsak bu durum amonyak lehinedir ki hidrojen hacim enerji densitesi 8,5 GJ/m3'dur. Yakıt olarak hidrojen kullanıldığında gerekecek tank hacmi amonyağın neredeyse 2 katı kadar olacakken, tank için kullanılacak malzeme amonyağa göre çok daha komplike ve dayanıklı olmalıdır ( storage temperature -252,8C).
Yukarıda kısaca fiziksel ve kimyasal özellikleri, saklama ve taşınma şartları ve üretim şekillerden bahsettiğimiz amonyağın, enerji kaynağı olarak kullanıldığında karşılaşılabilecek güçlü ve zayıf yanlarıyla sunacağı fırsatlar ve karşılaşılabilecek potansiyel tehlikeler aşağıda sıralanmıştır.
Güçlü Taraflar
Amonyak biyokütle ve hidrojene göre çok daha verimli ve saklama/taşıma/üretim maliyetlerine göre daha rekabetçi kalmaktadir. Methanol, biodiesel ve biogas yanma sonucu atmosfere GHG emisyonu az da olsa vermesine rağmen, Amonyak doğası itibariyle sülfr ve karbon free olduğundan böyle bir risk sözkonusu değildir. Amonyak hidrojene göre aynı miktar kullanıldığında daha fazla enerji vermektedir. Belkide en büyük avantajlarından biri amonyak, halihazırda oldukça yüksek oranda üretilmektedir ve yakıt olarak kullanıma başlanacağı durumda çok büyük miktarlarda piyasaya arzı sorun teşkil etmeyecektir. Ayrıca patlama riski diğer kaynaklara göre hayli güvenli.
Zayıf Taraflar
Hacim enerji densitesi biodiesel, biogas ve methanol'e göre düşük olduğundan daha fazla miktarda tüketim gerektirecektir. Blue ammonia üretimi son derece eski ve yaygın olmasına rağmen green ammonia üretimi hayli yüksek maliyetli ve ciddi oranda araştırma/geliştirme süreci gerektirmekte. Tutuşma sıcaklığının hayli yüksek olması, makinada verimli kullanılabilmesi için ön tutuşturucu veya katalizör olarak başka bir yakıta ihtiyaç duyulmasını gerektiriyor. Bu da net zero emisyon hedefi için bir hendek teşkil etmekte. Diğer rakiplerine göre daha toksik ve tahriş edici özellikte olması da yine bir dezavantaj sağlıyor.
Yarattığı Fırsatlar
Daha önce belirtildiği gibi bir çok oyun kurucu, 2050 net zero emission hedefi için kullanılabilecek yakıt arayışı peşindeler ve bir çok platformda amonyak en avantajlı gelecek enerji kaynağı olarak listelere eklenmiş durumda. Bir çok gelişmiş ülke özellikle green amonyak üretiminde maliyeti düşürecek ve sürdürülebilir teknik proses için çok büyük bütçeler ayırmış durumdalar. Geleceğin yakıtı olarak amonyağın en büyük rakibi Hidrojen olarak görünmekle birlikte, hidrojene göre teknik avantajlarının daha fazla olduğu kabul edilmektedir. Amonyak yakıtlı yeni inşa gemiler şimdiden sipariş verilmeye başlanmış ve The Nordic Green Ammonia Powered Ships (NoGAPS) projesi Danish Ship Finance, DNB, DNV-GL ile birlikte uygulamaya konulmuş, MAN Energy Solutions, Wartsila gibi makina üreticileri şimdiden amonyak ile çalışan makina taslaklarını piyasaya sürmüş durumdalar, Yara, Orsted, Lauritzen Kosan, ve Furstenberg Maritime Advisory ( with funding from Nordic Innovation and NoGAPS (FATHOM.WORLD, 2020)) gibi büyük firmalar amonyak makinalı gemi projelerini halihazırda ifşa etmişlerdir. Yakın vadede özellikle Avrupa da açıklanması beklenen "Karbon Vergisi", ellerinde büyük filolar bulunduran Trader/Kiracı ve Armatörleri, bundan sonraki süreçte mümkün olduğu kadar az GHG emisyon salınımı yapan gemi seçenekleri üzerinde odaklanmalarını sağlayacaktır. Yeni inşa gemiler için yayınlanacak energy efficiency design index (EEDI) artık daha fazla klasik tipte gemi (fosil yakıt tüketen makina donanımlı) inşaasının önüne geçecektir.
Potansiyel Tehditler /Tehlikeler
Amonyak fiyatlarında, ileriki dönemlerde beklenilebilecek sert yükselişler. Amonyak arzında meydana gelebilecek tedarik zinciri kırılmaları / aksaklıkları. Toksik ve tahriş edici özelliğinden dolayı yakıt olarak kullanımına getirilebilecek kısıtlamalar ( örneğin IGC Code halihazırda toksik maddelerin yakıt olarak kullanımını yasaklamaktadır.)
+++++++++++++++++++++++
Sonuç olarak amonyağın geleceğin enerji kaynağı olarak kullanımına yönelik dünyada neler olup bittiğini özellikle son dönemlerde yaşanan gelişmeler ışığında değerlendirmeye çalıştım. Bunu yaparken bazı sıkıcı teknik detaylara girmek zorunda kaldım, inşallah sıkılmamışsınızdır. Son 5 yıldır amonyak ve LPG sektöründe yer alan biri olarak, amonyağın gelecek potansiyelini görmezden gelemezdim. Malesef bir çok hızlı ve sert değişimin yaşandığı geçmiş dönemlerde, fırsatları ülke olarak kaçırdık. Sonradan yer almaya çalıştık ve fakat atı alan üsküdarı geçmişti ve büyük pastadan kırıntıları bile yiyemedik. Fazla değil, sadece 10 yıllık bir süreç içinde fosil yakıtlı makinalardan oluşan dünya gemi filosu yerini yeni nesil enerji kaynaklarıyla çalışan sistemlere bırakacak. Müthiş sert bir rüzgarın etkisini henüz akdeniz esintisi olarak hissetmeye başladık. Kendimizi, ar-ge sistemimizi, üniversitelerimizi bu yeni döneme hazırlamak için hala geç değil. Bizde bu oyunun kurucuları arasında yer alabiliriz.
