Bu yazımızda yeşil amonyak nedir, amonyak üretiminde kullanılan Haber-Bosch Süreci nedir ve yeşil amonyak üretme süreci nasıl olacaktır, yeşil amonyak kullanımı hangi alanlarda karbon emisyonunu sıfıra indirmeye yardımcı olacaktır ve yeşil amonyak kullanmaya yönelik ulusal planlara sahip ülkeler hangileridir gibi soruları sizler için yanıtladık.
Yeşil amonyak ve yeşil hidrojen, enerji üretiminin, ısının, ulaşımın ve endüstrinin karbondan arınmasında büyük öneme sahip yeni karbonsuz yakıtlar arasında yer almaktadır. Yeşil hidrojen yenilenebilir enerji kaynaklarından, yeşil amonyak da yeşil hidrojenden elde edilmektedir. Muhtemelen sıvı yakıtların geleceği olan yeşil amonyak, karbon emisyonunu en aza indirmeyi amaçlamaktadır.
İçerik Başlıkları
Yeşil Amonyak Nedir?
Amonyak (NH3), azot ve hidrojen atomlarından oluşan bir gazdır. Sağlıktan sanayiye kadar oldukça geniş bir kullanım alanı olan amonyak, özellikle gübre üretimindeki rolü ile bilinmektedir. Amonyak, renksiz ve zehirlidir. Oldukça keskin bir kokuya sahiptir.
Amonyak, yenilenebilir enerjiler ile üretildiği ve kullanıldığı durumlarda ‘’yeşil amonyak’’ olarak isimlendirilir. Yeşil amonyak üretimi, amonyak üretme sürecinin %100 yenilenebilir ve karbonsuz olmasıdır. Yenilenebilir enerjilerle sürdürülebilir bir şekilde üretilen amonyak, emisyonsuz yeşil bir yakıt haline gelmektedir. Yeşil amonyak başta enerji depolama ve taşıma olmak üzere elektrik üretimi ve gemilere güç sağlanması gibi önemli birçok alanda temiz yakıt kaynağı olmaya adaydır. Yenilenebilir enerjiler ile kullanılması durumunda amonyak; deniz taşımacılığı için emisyonsuz yakıt, endüstriyel uygulamalar için karbonsuz gübre, yakıt ve ısı için temiz bir kaynak haline gelecektir.
Amonyak Üretim Yöntemleri
Amonyak yapmak için kullanılan mevcut yöntemlerin karbon yoğunluğunu tanımlamak için bir renk şeması bulunmaktadır.
1. Gri ya da Kahverengi Amonyak
100 yıldır aynı şekilde üretilen geleneksel amonyaktır. Dünyanın 180 milyon ton yıllık amonyak üretiminin neredeyse tamamından sorumlu olan Haber-Bosch Süreci gri ya da kahverengi amonyak üretir.
2. Mavi Amonyak
Mavi amonyak, yan ürünü CO2‘in tutulduğu ve depolandığı, gri/kahverengi amonyak ile kıyaslandığında olumsuz iklim etkilerinin azaltıldığı amonyak üretim yöntemidir. Son yıllarda birçok gübre üreticisi bu tür amonyak üretimine geçiş yapmaya başlamıştır.
3. Turkuaz Amonyak
Mavi amonyak ile yeşil amonyak arasında bulunur. Amonyak üretimi için ihtiyaç duyulan azot ile reaksiyona girecek saf karbon ve hidrojen, piroliz kullanılarak elde edilir.
Haber-Bosch Süreci
Amonyak üretim süreci şu anda “yeşil” bir süreç değil. Dünyadaki neredeyse tüm amonyakların üretiminde Haber-Bosch Süreci kullanılıyor. Bu yöntem amonyak üretmenin geleneksel ve ucuz yolu.
Haber-Bosch süreci, 1900’lerin başında Nobel ödüllü endüstri kimyageri Fritz Haber ve kimya mühendisi Carl Bosch’un icat etmiş olduğu amonyak üretme sürecidir. Haber-Bosch sürecinde, doğal gazdan elde edilen atmosferik azot ve hidrojenden metal bir katalist yardımı ile amonyak üretilmektedir. Doğal gaz ve diğer fosil yakıtların kullanıldığı bu proseste, yaklaşık olarak üretilen her ton amonyak için atmosfere 2 ton CO2 salınmakta ve çok fazla enerji tüketilmektedir. Amonyak üretimi çok büyük miktarlarda yapılan bir üretim olduğu için –dünyada en çok üretilen ikinci kimyasaldır- Haber-Bosch süreci ile üretilen amonyak, küresel karbondioksit emisyonlarının yaklaşık %1,8’ini üretmektedir.
Yeşil Amonyak Üretim Süreci
Haber-Bosch sürecinde, üretilen karbondioksit miktarını azaltmak ve endüstrinin yeşil amonyak olarak adlandırdığı şeyi üretmek, 2050 yılına kadar net sıfır emisyon hedeflerine ulaşmak için kritik öneme sahiptir.
Bunun için;
- Hidrojen oluşturmak için yenilenebilir enerji kullanılır.
- Yeşil enerjiyle desteklenen bir Haber-Bosch süreci uygulanır.
Amonyak üretirken karbon emisyonlarını azaltmanın en iyi yolu düşük karbonlu hidrojen kullanmaktır. Düşük karbonlu/karbonsuz hidrojen oluşturmak için en olası seçenekler mavi hidrojen ve yeşil hidrojendir. Bunun için doğal gaz denklemden çıkarılır. Fosil enerjinin yerine yeşil enerji kullanılarak ve CO2 emisyonlarının çoğunun ayrışması ile mevcut amonyak üretim sürecinden kaynaklanan emisyonlar azaltılmış olur. Hidrojen, doğal gaz yerine yenilenebilir kaynaklardan elde edilir, Haber-Bosch sürecinin geri kalanı ise aynı kalır.
Amonyak Üretiminin Küresel Isınmaya Etkisi
Sera gazları, küresel sıcaklık artışının ve iklim krizinin ana nedenlerinden birisidir. Bu nedenle de iklim krizi için ortaya atılan fikirlerin çoğu, enerji üretimindeki karbon emisyonunu azaltmaya yöneliktir. Net sıfır emisyon hedefi, karbon emisyonunun kademeli bir şekilde 2050’ye kadar önce düşürülmesi daha sonra da sıfıra indirilmesi hedefidir. Bu süreçte, başta karbondioksit olmak üzere tüm sera gazlarının miktarının düşürülmesi ve karbon içeren fosil yakıtların yerine yeni, çevre dostu enerji kaynaklarının kullanılması teşvik edilir.
Mevcut amonyak üretme yöntemlerinde, azottan amonyak elde edilmesi için çok yoğun miktarda enerji ve ısıya ihtiyaç duyulmaktadır. İhtiyaç duyulan bu enerji ve ısı fosil yakıtlardan elde edilmektedir. Bu süreç yan ürün olarak çok fazla miktarda karbondioksit üretir. Sürece güneş ve rüzgar enerjisinden elde edilen enerjinin eklenmesi, sera gazı emisyonlarının azaltılmasında oldukça işe yarar bir çözümdür.
Üretilen amonyakların yaklaşık %80’i gübre olarak kullanılmaktadır. Özellikle önümüzdeki yıllarda tarım ürünlerine talebin artması ile amonyak üretiminde de büyük bir artış yaşanacağı düşünülürse, amonyak üretim sürecini çevre dostu hale getirmek oldukça önemlidir. Gübre, yakıt ve ısı için yeşil amonyak kullanımı tarımın büyük ölçüde karbondan arındırılmasını sağlayacaktır. Yeşil amonyak kullanımının mısır ve küçük tahıl ürünleri başta olmak üzere çiftçiliğin karbon ayak izini %90 oranında azaltması bekleniyor.
Yeşil Amonyak ile Karbon Ayak İzi Azalacak Alanlar
Yeşil amonyak üretimi ve kullanımının yaygınlaşması ile birçok alanda net sıfır karbon emisyonuna geçiş sağlanabilir. Bu alanlardan bazıları;
1. Enerji Depolama
Amonyak, sıvı olarak orta basınçlarda (10-15 bar) veya -33°C’de soğutulmuş halde kolayca depolanır. Bu sebeple de yenilenebilir enerji için ideal bir kimyasal depodur. Özellikle elektriğin ihtiyaç duyulduğu zaman ve yerde olması ve yenilenebilir enerji santrallerinden gelen enerjinin depolanması ve taşınması için amonyak en iyi seçeneklerin arasındadır.
2. Hidrojen Taşıyıcı
Hidrojenin toplu halde depolanması zor ve oldukça pahalıdır. Amonyak, depolanması ve taşınması çok daha kolay ve ucuz olan bir gazdır. Gerektiğinde hidrojen gazı vermek üzere kolayca saflaştırılabilir.
3. Nakliye
Nakliye, dünyadaki sera gazı emisyonlarının yaklaşık %2’sini oluşturmaktadır. Bu emisyonların %80’i de uzun mesafeli gemilerden gelmektedir. Gemilerde yakıt olarak saf hidrojenin kullanılması, hidrojenin gaz halinde nispeten düşük enerji yoğunluğuna sahip olması sebebi ile uygulanabilir bir fikir değil. İhtiyaç duyulan hidrojenin sıvı halde tutulması da -252,87°C’ye kadar soğutulmasını gerektiriyor.
Amonyak birçok açıdan hidrojenden daha iyi bir seçenek. -33°C’de sıvı hale gelen amonyak, çok daha kolay üretilen, depolanan ve taşınan bir yakıt. Ayrıca, sıvı halde hidrojenden 1,5 kat daha yüksek bir yoğunluğa sahip. Yeşil amonyak, sera gazı emisyonlarını azaltmanın pratik ve uygulanabilir yolu ve uzun mesafeli nakliye için en iyi karbonsuz yakıt alternatifi olarak kabul ediliyor.
Yeşil Amonyak Kullanmaya Yönelik Politikalara Sahip Ülkeler
Yenilenebilir enerji fazlasını depolamak ve ihraç etmek için yeşil amonyak kullanmaya yönelik ulusal düzeyde planları bulunan ülkeler arasında Avustralya, Hollanda ve Birleşik Krallık gibi ülkeler yer almaktadır. Bu ülkelere ek olarak;
- İngiltere ve Japonya’da 2018’den beri deneysel rüzgar ile çalışan yeşil amonyak fabrikaları bulunuyor.
- Amerika Birleşik Devletleri’nde, dünyanın en büyük amonyak üreticisi ve dağıtıcısı olan CF Industries, Louisiana, Donaldsonville kompleksinde 2023 yılına kadar yılda 20.000 ton yeşil amonyak üretimini hedefliyor.
- Suudi Arabistan’da 2025 yılında açılması planlanan bir fabrikada yılda 1,2 milyon ton yeşil amonyak üretimi hedefleniyor.
Bu santraller kendilerine güç sağlaması için özel rüzgar ve güneş çiftliklerine ihtiyaç duymaktadır.
Çevre dostu araştırmacı ve girişimciler yeşil amonyak üretimini geliştirip, yaygınlaştırırken suyun önemi ve su tasarrufu hakkında detaylı bilgi almak için yine sitemizde yer alan Su Tasarrufu İçin Neler Yapmalıyız? adlı yazımızı inceleyebilirsiniz.
