Yapay ya da doğal puzolanlar, dahil edildikleri çimento ve beton sistemlerinde hidratasyon sonucunda ortaya çıkan Ca(OH)2 ile re...
Okuma Süresi 2dk 15sn.
Paylaş:
Alternatif Yakıtlar Nelerdir? Alternatif Yakıt ve Düşük Karbonlu Hammaddeler
Önceki yazılarımızda bahsettiğimiz iklim krizinin yönetimi yol haritasında çimento sektörü için önemli rol oynayan alternatif yakıt ve alternatif hammaddeler hakkında sizlere bilgi aktarmak isteriz. Bu yazımızda alternatif yakıtlar nelerdir, nasıl kullanılır, iklim krizi çözümleri, düşük karbonlu hammaddeler hakkında açıklamalara ulaşabilirsiniz.
Alternatif Yakıtlar Nelerdir?
Çimento sektörü enerji yoğun sektörler arasında yer alır ve buradaki büyük bir pay yakıta aittir. Çimento sektörü kaynaklı dünya genelinde salınan toplam 2,5 Gt CO2 emisyonuna baktığımızda %40’ının çimento fırınında ve diğer tesis süreçlerinde kullanılan yakıtların yanmasından kaynaklanan direkt CO2 emisyonları olduğunu görürüz. Bu kapsamda çimento sektörü kömür, petrokok, doğalgaz, fuel oil gibi konvansiyonel fosil yakıtlar yerine kalori değeri ve biyokütle içeriği yüksek olan alternatif yakıtları kullanarak hem enerji maliyetini düşürmeyi, hem de CO2 emisyonlarını azaltmayı hedefler.
Pek çok ülkede çimento üreticileri, yakıtta geleneksel kömür ve petrokoktan alternatif yakıtlara geçiş için şimdiden önemli yatırımlar yaptılar. Bugün alternatif yakıtlar, AB çimento endüstrisi yakıt karışımının %44'ünü oluşturuyor. Düşük karbonlu yol haritası doğrultusunda 2050 yılına kadar %60'a çıkarmak, yakıt kaynaklı CO2 emisyonlarında %27'lik bir azalmaya yol açacak. Çimento üretiminde karbonsuzlaştırma için, enerjinin bir kısmını hem geleneksel hem de "yeni" karbon nötr veya sıfıra yakın emisyon kaynaklarından sağlamak gerekli olacak.
Çimento sektöründe genelde alternatif yakıt olarak ömrünü tamamlamış araç lastikleri, endüstriyel atık plastikler, kontamine atıklar, evsel arıtma çamuru, ağartma toprağı, atık yağ, sintine atıkları, belediye atıkları, talaş, odun atıkları, tekstil atıkları, kullanılmış çözücüler kullanılır.
Resim 1: Alternatif Yakıtlar
Düşük Karbonlu Hammaddeler Nelerdir?
Çimento üretim sürecinin ara mamülü olan klinker, kalsinasyon sürecinde çıkan CO2 emisyonu ile çimento sektöründe iklim değişikliğine dokunan kilit noktalarından biridir. Çimento sektöründe demir, aluminyum, kalsiyum ve silisyum gibi bileşenler doğal kaynaklar vasıtasıyla (pirit külü, demir cevheri, boksit, Kalker, marn, kaolin, kil vb.) üretim süreçlerine ana bir girdi oluşturmaktadır. Bu hammaddelerin içeriğinde yer alan karbonatlar ısıyla beraber karbondioksit emisyonlarının oluşmasına sebep verir.
Sektöre ait karbondioksit emisyonlarının yaklaşık %60’ına sebep olan karbonat içerikli hammaddelerin düşük karbonat içerikli alternatif hammaddeler ile değiştirilmesi veya decarbonize edilmiş kalsine kil ve benzeri malzemelerin kullanılması düşük karbınlu hammadde kullanımına örnek olabilir.
Bir sonraki adımda klinkerin katkı malzemeleri ile öğütülmesi ile çimento üretilmesi aşamasında, çimento içinde bulunan klinker oranının düşük olması önem arz eder. 2050 net sıfır karbon yolculuğuna çıkılan bugünkü dünyada, klinkerin de çeşitli alternatif hammaddelerle ikamesi yapılıyor. Bu sayede üretilen bu katkılı çimento türleriyle, üretimdeki enerji ihtiyacı azaltılıp CO2 emisyonu tasarrufu sağlanarak daha sürdürülebilir yapı ürünleri tasarlanmasına katkı sağlanıyor.
Çimento üretiminde alternatif hammadde olarak; uçucu kül, yüksek fırın cürufu, grid, pirit külü, mermer atıkları, döküm kumu, demir tozu, demir cürufu, hafriyat toprağı ve alçı kırığı vb. kullanılır. Bu maddeler, üretim esnasında belirli oranlarla çimentoya katılır.
Alternatif Yakıtlar ve Hammaddeler Nasıl Kullanılır?
Birlikte yakma, uygun atıkların, yan ürünlerin, alternatif yakıtlar ve alternatif hammaddelerin üretim süreçlerinde kullanılmasına atıfta bulunmak için kullanılan bir terimdir. Birlikte yakma, termal bir işlemde eşzamanlı malzeme geri dönüşümü ve atıklardan enerji geri kazanımının birleşimidir. Bu sayede birincil yakıt ve hammadde tüketiminde azalma sağlanır. Enerji geri kazanımını ve malzeme geri dönüşümünü birleştirdiği için döngüsel ekonomi ilkelerine endüstriyel bir yanıt oluşturur. Birlikte yakma, büyük bir sermaye yatırımı gerektiren ve işletme maliyetlerinin yüksek olduğu özel tesislere yatırım yapmaktan daha ucuz bir çözüm sunar.
Şekil 1: AB Çimento Fabrikalarında Atıkların Yakıt Olarak Birlikte Yakılmasındaki Durumu Ve Beklentileri – Nisan 2017
Çimento fırınları, birlikte yakma için ideal koşullara sahiptir. Atık ve yan ürünlerin; önleme, azaltma, yeniden kullanım veya geri dönüşüm yoluyla yönetilemediği durumlarda, çimento üretim süreci, enerji geri kazanımı ve malzeme geri dönüşümü sayesinde atıktan enerjiye, yakma veya depolamaya kıyasla ekolojik olarak daha sürdürülebilir bir çözüm sunar.
Bu nedenle, birlikte yakma için çimento fırınlarının kullanımı, geri dönüşüm ve enerji geri kazanımı arasındaki atık hiyerarşisinde yer alır.
Şekil 2: Atık Hiyerarşisinde Birlikte Yakma
Alternatif Yakıt Temini
Alternatif yakıt olarak kullanıma uygun atıklar ve özellikle biyokütle içeriği yüksek olanlar, öngörülebilir gelecekte de çimento fırını yakıt karışımının değerli bir parçası olmaya devam edecek. Halihazırda çimento fabrikalarında alternatif yakıtların payını %95'e kadar artırmak için teknik bir sınırlama bulunmuyor. Ancak, sektörü kısıtlayan teknik ve pazar sınırlamaları mevcut. Bu alternatiflerin yakıt olarak kullanılması için uygun fiyatlı, güvenli ve sürekli olarak erişilebilir olması gerek. Bu seviyeye ulaşmak, yeterli düzenleyici koşulların varlığına ve uygulanmasına, atıkların doğru bir şekilde ön işleme tabi tutulmasına ve atık tedariği için ekonomik düzeyde bir pazar alanının varlığına büyük ölçüde bağlıdır. Endüstriler CO2 emisyonlarını azaltmaya çalıştıkça ve yeşil enerji talebi arttıkça, biyokütleye erişim konusunda diğer endüstri sektörleriyle (enerji santralleri, çelik endüstrisi, biyokütle kazanları) rekabet artacak.
Buna rağmen atık biyokütle, çimento sektörü için çözümün bir parçası olmaya devam edecek. Ayrıca, bu doğal enerji kaynaklarının, çimento fırınındaki karbon yakalama teknolojileri ile birleştirildiğinde potansiyel olarak net sıfır karbon ayak izi sağlayabileceğini bilmek de heyecan verici. AB ve Üye Devletlerindeki atık mevzuatının düzenli depolamayı kısıtlaması ve kontrollü atık toplama, arıtma ve alternatif yakıt üretimine izin vermesi halinde, fosil yakıtların alternatif yakıtlarla daha yüksek ikame oranları kolaylaştırılacak. Atıkların çimento fabrikalarında alternatif yakıt olarak kullanılmasının daha iyi anlaşılması ve sosyal kabul görmesi de önemli.
Alternatif Yakıtlar ve İklim Krizi Çözümleri
Çimento sektörü uzun yıllardır çimento üretiminde kullanılan fosil yakıtların ve birincil hammaddelerin yanı sıra alternatif yakıtları ve hammaddeleri birlikte işleyerek döngüsel ekonomiye katkı sağlıyor. Bununla beraber çevresel sorun yaratan çeşitli atıkların faydalı bir şekilde kullanılmasında da topluma aktif olarak önemli bir hizmet sunuyor. İklim krizinin çözümüne dair Küresel Çimento ve Beton Birliği (GCCA), hazırladığı karbon nötr yol haritasında klinker üretiminde tasarruf başlığı altında alternatif yakıt ve hammaddelerin ikamesine önemli bir pay ayırıyor. Bu kapsamda teknik, çevresel ve ekonomik olarak uygun olan alternatif yakıtların ve hammaddelerin kullanımını optimize etmek için sektöre rehberler sunuyor.
Şekil 3: Net Sıfır Yolculuğu Yol Haritası
Karbon yoğun fosil yakıtları daha düşük karbon yoğunluklu alternatif yakıtlarla değiştirmenin doğrudan etkilerinin yanı sıra dolaylı faydaları da olabilir. Düzenli depolama veya yakma yoluyla bertaraf edilen atık malzemeler, depolama gazındaki metan gibi kendi sera gazı emisyonlarına neden olur. Bu malzemelerin çimento fabrikalarında alternatif yakıt olarak kullanılması ile bozunma kaynaklı zararlı emisyonların da önüne geçilir.
Nisan 2017 tarihli “AB çimento fabrikalarında atıkların birlikte işlenmesinin durumu ve beklentileri” ECOFYS çalışmasına göre, AB alternatif yakıt oranı %44'ten %60'a çıkarsa bu, enerji harcamalarında ortalama 12,2 milyar Euro tasarruf ve yılda 26, Mton CO2 emisyonunun önlenmesi ile sonuçlanacak.
Alternatif hammaddeye geldiğimizde klinker ikamesi yaparak azaltılan CO2 emisyonun yanında doğal kaynak kullanımı açısında da pozitif etkileri değerlendirebiliriz. Çimento üretiminde gerekli olan klinker, kalker, kil, demir cevheri, alçıtaşı gibi hammaddeler maden ocakları vasıtasıyla hızla tükenmekte olan doğal kaynaklardan sağlanır. Bunlar yerine çimento üretiminde kullanılan katkılar kanalıyla; doğal kaynakların korunması, arazi verimliliği, biyoçeşitliliğin korunması, atıkların geri kazanımı gibi birçok çevresel kazanç sağlanır.
Döngüsel Ekonomiye Katkı
Çimento sektörü döngüsel ekonomi prensiplerini uygulayarak üretim aşamasında atıkları ek yakıt ve hammadde olarak; uçucu külleri, cürufları vb. hammadde olarak değerlendirir ve bu sayede enerji geri kazanımı ve malzeme geri dönüşümü sağlar.
Şekil 4: Atık Yönetimi
Çimento üretiminde atık biyokütle kullanımı, döngüsel ekonominin eylem halinde olmasının harika bir örneğidir. Diğer işlemlerde ekonomik olarak geri dönüştürülemeyen biyokütle, çimento endüstrisinin benzersiz birlikte yakm işlemi kullanılarak geri dönüştürülebilir. Halihazırda en az bir kez başka bir amaç için kullanılmış ve değer zincirinin en alt noktasına ulaşan atık biyokütlenin kullanılması, enerji/mineral içeriğinin çimento ürününde geri dönüştürülmesini sağlayarak değer zincirini etkin bir şekilde yeniden başlatır.
Şekil 5: AB Alternatif yakıt dağılımı
Alternatif Yakıtlar ve Hammaddelerin Önemi
Çimento sektörü çevresel sürdürülebilirliğin her geçen gün daha fazla önem kazandığı günümüzde, alternatif yakıtların ve hammaddelerin kullanımını hedeflerinin ilk sıralarına koymaya ve 2050 karbon nötr yolculuğunun önemli bir adımı olarak ele almaya devam edecek.
Döngüsel ekonomiye olan katkısı ile alternatif yakıt ve hammadde kullanımı, sağladığı ekonomik faydanın yanı sıra CO2 emisyonlarının azaltılması, doğal kaynakların korunması, kaynak ve enerji verimliliği, atık yönetimi gibi iklim değişikliğine dokunan birçok konuda da önemli parametrelerden biri olmaya devam edecek.