Sanayi sektöründe en fazla karbon salımı yapan kimyasal üretim süreci, amonyak üretimi‘dir. Küresel enerji tüketiminin yüzde 2’sini tek başına gerçekleştiren bu süreç, çelik üretiminden iki kat, çimento üretiminden ise dört kat daha fazla karbon salınımına neden olmaktadır. Bu yüksek emisyon oranı, artan dünya nüfusu ve gübre ihtiyacıyla birleşince büyük bir çevresel sorun haline gelmektedir.
Ancak MIT ekibi tarafından geliştirilen yeraltı amonyak üretim yöntemi, bu süreci daha çevreci ve sürdürülebilir hale getirme potansiyeli taşımaktadır.
GELENEKSEL AMONYAK ÜRETİMİ NEDEN SORUNLU?
Mevcut amonyak üretim süreçleri, hidrojen kaynaklıdır ve bu hidrojenin büyük bir kısmı, kömür veya doğal gaz kullanılarak elde edilmektedir. Bu durum, sanayi kaynaklı amonyak üretimindeki karbon emisyonlarının yüzde 80’ine kadarını oluşturmaktadır.
Electrokimyasal reaksiyonlarla hidrojen üretmeyi öneren bazı araştırmalar mevcut olmakla birlikte, bu süreçler devasa miktarda enerji gerektirmektedir. Mevcut yenilenebilir enerji kaynaklarının tamamının, küresel amonyak ihtiyacını karşılamak için yetersiz kalacağı düşünülmektedir.
YERALTINDA AMONYAK ÜRETİMİ NASIL ÇALIŞIYOR?
Yeni amonyak üretim yöntemi, 1980’lerde Batı Afrika‘daki Mali‘de keşfedilen doğal bir jeokimyasal sürece dayanmaktadır. O dönem bilim insanları, yeraltındaki kayalar ve su arasında gerçekleşen reaksiyonlar sonucunda hidrojen gazının doğal yollarla oluştuğunu gözlemlemiştir.
MIT’den Iwnetim Abate ve ekibi, bu doğal süreci kontrollü bir şekilde amonyak üretiminde kullanmayı hedeflemektedir. Süreç şu şekilde işlemektedir:
- Demir bakımından zengin minerallerle kaplı yeraltı kayaçları, azot içeren suyla temas ettirilmektedir.
- Yüksek sıcaklık ve basınç altında, kayaçlardaki demir ve su arasında kimyasal reaksiyon başlatılmaktadır.
- Bu süreç sonucunda hidrojen gazı üretilmektedir ve bu hidrojen, suyla karışan azotla etkileşime girerek amonyak oluşturmaktadır.
Laboratuvar testleri sonucunda bilim insanları, 1 ton olivin (demir içeren bir kayaç) başına 1.8 kg amonyak üretebildiklerini ortaya koymuştur.
KÜRESEL ÖLÇEKTE UYGULANABİLİR Mİ?
MIT ekibi, bu yöntemin en büyük avantajlardan birinin olivin kayaçlarının dünya genelinde yaygın olarak bulunması olduğunu belirtmektedir. Sürecin endüstriyel ölçekte uygulanabilmesi için kayalara ulaşmak amacıyla sondaj yapılması ve su enjekte edilmesi gerekecektir. Başarı elde edilirse, tek bir olivin kuyusu yılda 40 bin ton amonyak üretebilecektir.
Araştırmacılar, bu yöntem sayesinde karbon emisyonlarını geleneksel amonyak üretimine göre 30 kat azaltmanın mümkün olabileceğini öngörmektedir. Ancak, sürecin gerçek dünyada nasıl işleyeceğini daha iyi anlamak için daha fazla çalışmaya ihtiyaç vardır.
Bilim insanları, 2026 yılına kadar birkaç kilometre derinlikte bir pilot test gerçekleştirmeyi planlamaktadır. Bu testler başarılı olursa, atık sulardaki azotun amonyak üretiminde değerlendirilmesine yönelik bir sistem de geliştirilebilecektir. Bu, hem atık suyun arıtılmasını hem de çevre dostu amonyak üretimini tek bir süreçte birleştiren yenilik
