Taşa Yazılan Çözüm: Hellisheidi’de Karbondioksitin Mineralizasyonu ve Carbfix Teknolojisinin Vaadi

10. Haziran 2016 · arztchen

İnsanlığın iklim krizine yanıtlarının en tartışmalı ama en umut verici başlıklarından biri, karbonun yakalanıp kalıcı biçimde depolanmasıdır. İzlanda’nın başkenti Reykjavik yakınlarındaki Hellisheidi jeotermal enerji santralinde yürütülen Carbfix projesi, karbondioksitin (CO₂) suda çözündürülerek bazalt kayaları içerisine enjekte edilmesi ve iki yıldan kısa bir sürede yüzde 95 oranında katı kalsiyum karbonata dönüştürülmesiyle bu alanda çığır açmıştır. Bu çalışma, söz konusu yöntemin bilimsel temellerini, geleneksel karbon depolama tekniklerine kıyasla sunduğu avantajları, ayrıca önündeki ekonomik, hidrolojik ve mikrobiyolojik engelleri tartışmakta ve teknolojinin küresel ölçekte uygulanabilirliğini değerlendirmektedir.

Anahtar Kelimeler: Karbon yakalama ve depolama, mineralizasyon, bazalt, jeotermal enerji, Carbfix, CO₂ tutulması

İklim değişikliğiyle mücadelede emisyon azaltmanın yanısıra, atmosfere karışmış karbonu geri kazanma fikri son yıllarda bilim dünyasının gündemine hızla yerleşti. Ancak elalem şu soruda düğümlenir: Yakalanan gazı nereye koyacaksınız? Yeraltı boşluklarına sıkıştırılan karbondioksit, tektonik hareketlerle çatlayan kayalardan sızıp birkaç on yıl içinde tekrar atmosfere dönebilir. Gazın “kilit altında” kalması, kalıcı bir çözüm için yeterli değildir; gazın taşa dönüşmesi gerekir.

İzlanda’da gerçekleştirilen Carbfix projesi, tam da bu dönüşümü — deyim yerindeyse kaya kütlesine “yazılmış” bir saklamayı — beklenmedik bir hızla ve güvenle gerçekleştirdi. Bulgular, Science dergisinin 10 Haziran 2016 tarihli sayısında Matter ve arkadaşları tarafından yayımlanan çalışmayla bilim dünyasına duyuruldu.

Dünyanın en büyük jeotermal santrali olan Hellisheidi, yeraltındaki volkanik aktivitelerle ısınan suyu türbinlerden geçirerek Reykjavik’i enerjiyle besler. Şimdiye dek “yeşil” kabul edilen bu üretim zinciri, ne yazık ki tamamen temiz değildir: Süreç, önemli miktarda karbondioksit ve hidrojen sülfit (H₂S) gibi volkanik kökenli gazları atmosfere salar. Santral yılda yaklaşık 40 bin ton CO₂ yaymaktadır.

İşte bu paradoks — yenilenebilir bir kaynağın kendine has karbon ayak izi — 2012’de başlatılan projenin çıkış noktası oldu. Proje ekibinden Sandra Ó. Snæbjörnsdottir’in ifadesiyle amaç, gazın atmosfere çıkışını ölçülebilir ve kalıcı biçimde kesmekti.

Carbfix yönteminin ayırt edici yanı, daha önce denenen depolama tekniklerinden kritik bir sapmaya dayanır. Önceki çalışmalarda karbondioksit saf hâliyle yeraltına pompalanmıştı; bu ise iki risk doğuruyordu: gazın üst tabakalara doğru yükselme eğilimi ve tektonik kırılmalarla yeniden açığa çıkması.

Carbfix ekibi ise gazı önce suyla karıştırdı. Suda çözünen CO₂, gaz hâlinden çıkıp ağır bir sıvı hâline geçer; yeraltına enjekte edilen bu asidik çözelti, bazaltın içerisindeki kalsiyum, demir ve magnezyum iyonlarıyla reaksiyona girer ve nihayetinde kalsiyum karbonat — yani katı, kararlı, taşlaşmış karbon — çökelir. Gaz artık “hapistedir” demeye gerek yoktur; gaz artık kayanın kendisidir.

Çalışmanın en çarpıcı bulgusu mineralizasyonun hızıdır. Ekip, sürecin laboratuvar öngörülerindeki 8 ilâ 12 yıl yerine iki yıldan kısa bir sürede tamamlandığını, enjekte edilen karbondioksitin yüzde 95’inin minerallerle bağlandığını gözlemledi. Hellisheidi’de bu yöntemle yılda 5 bin ton gaz tutulurken, karbonun kireçlenme (karbonatlaşma) sürecinde yaklaşık 25 ton su/ton CO₂ oranında su kullanıldı.

Projeden sorumlu Edda Aradottir’in öncülüğündeki ekip, kapasiteyi kısa vadede ikiye katlayarak yıllık 10 bin ton seviyesine çıkarmayı hedeflemektedir.

Yöntemin en güçlü kozu, hammadde kıtlığı çekmemesidir. Gözenekli, siyah renkli bazalt; kıtaların yaklaşık yüzde 10’unu ve deniz tabanının geniş alanlarını kaplamaktadır. Doğada bolca bulunan bu kayaçta yer alan kalsiyum, demir ve magnezyum elementleri, karbondioksitin çökelmesine elverişli kimyasal zemini zaten hazırdır. Bir başka deyişle, teknoloji coğrafyanın lütfuna değil, gezegenin jeolojisine dayanmaktadır.

Yöntemin önündeki en belirgin engellerden biri maliyettir. Önceki depolama projelerinde tona başına yaklaşık 130 dolar hesaplanan maliyet, Carbfix ile 30 dolara düşürülmüştür. Gelişme kayda değer olsa da, karbon fiyatlamasının düşük kaldığı piyasalarda bu ek maliyet özel şirketler için hâlâ caydırıcı olabilir. İkinci kısıt, yüksek su gereksinimidir; suyun az bulunduğu volkanik olmayan bölgelerde bu oran ciddi bir lojistik sorun yaratabilir.

Belki de en sarsıcı bulgu, Mayıs 2016’da ortaya çıkan mikrobiyolojik sürprizdir: Karbonat mineralleriyle beslenen ve daha potent bir sera gazı olan metanı salgılayan bakterilerin varlığı saptanmıştır. Bu mikropların yalnızca okyanus tabanında yaşadığı sanılırken, California’daki topraklarda da tespit edilmesi, mineralize karbonun “sonsuza dek güvenli” varsayımını gölgelemektedir. Alandaki bakteri popülasyonunu incelemek üzere Paris’ten uzmanlar davet edilmiştir; bulgular, jeokimyanın mikrobiyolojiyle el sıkıştığı noktada risk değerlendirmesinin yeniden yapılmasını zorunlu kılmaktadır.

Carbfix deneyi, karbon depolamanın “kapalı bir kutuda gaz bekletmek” olmak zorunda olmadığını, gazın jeokimyasal olarak yeniden doğaya — ama zararsız katı formda — dahil edilebileceğini kanıtlamıştır. Yüzde 95’lik mineralizasyon oranı ve iki yıllık süre, alanın literatürdeki en iyimser beklentileri bile geride bırakmıştır.

Ne var ki teknolojinin ölçeklenebilirliği üç eşiğe bağlıdır: su kaynaklarının yönetimi, karbon fiyatlamasının maliyet dengesini değiştirmesi ve mikrobiyel metan üretiminin riskinin aydınlatılması. Bu eşikler aşılabildiği ölçüde, Hellisheidi’nin bazalt katmanlarına yazılan bulgular, iklim mücadelesinde atmosferden taşa uzanan kalıcı bir köprünün temelini oluşturabilir.

Matter, J. M., Stute, M., Snæbjörnsdottir, S. Ó., Oelkers, E. H., Gislason, S. R., Aradottir, E. S., Sigfusson, B., Gunnarsson, I., Sigurdardottir, H., Gunnlaugsson, E., Axelsson, G., Alfredsson, H. A., Wolff-Boenisch, D., Mesfin, K., Fernandez de la Reguera Taya, D., Hall, J., Dideriksen, K., & Broecker, W. S. (2016). Rapid carbon mineralization for permanent disposal of anthropogenic carbon dioxide emissions. Science, 352(6291), 1312–1314. https://doi.org/10.1126/science.aad8132

Al Jazeera. (2016). İzlanda’da karbondioksit bazalta hapsediliyor [Haber bülteni].

İlgili Yazılar

Diş ipi kullanmanın aslında 'hiçbir yararı yok'.

Ekoloji

Hormonsuz spiral

Parkinson Hastalığı ve El Titremesi Geni Bulundu

Yorum Yaz