Rezerv Doğalgazdan Karbondioksit Giderimi için Metal Organik Çerçeve/Biyopolimer Tabanlı Sürdürülebilir Malzemelerin Geliştirilmesi
- Proje no: 2021K12-169131/13 (Devam Ediyor)
Proje başlığı: Rezerv Doğalgazdan Karbondioksit (CO2) Giderimi için Metal Organik Çerçeve/Biyopolimer Tabanlı Sürdürülebilir Malzemelerin Geliştirilmesi
Proje Yürütücüsü: Dr. Öğr. Üyesi Mustafa ERKARTAL
Konu: Bu projenin başarısı, çok sayıda bilimsel yayın, patent ve spin-off şirket potansiyeli sağlayarak bölgede inovasyonu ve ekonomik kalkınmayı teşvik edecektir. Ayrıca, projenin CO2 emisyonlarını azaltmaya odaklanması küresel iklim hedefleriyle uyumludur ve doğal gaz işlemede enerji verimliliğine katkıda bulunarak daha geniş bir ulusal ve uluslararası etkiye sahiptir.
Amaç: Proje, en yeni nanomalzemeleri sürdürülebilir selüloz bazlı polimerlerle entegre ederek, hem çevresel hem de endüstriyel zorlukları ele alan ticari olarak uygulanabilir bir çözüm geliştirmeyi amaçlamaktadır.
Batı Karadeniz açıklarında keşfedilen Karadeniz doğalgazı doğrudan ve dolaylı yollardan bölgesel kalkınmada önem rol oynayacaktır.
Rezerv doğalgazın çıkarıldıktan sonra yüksek verimde kullanılabilmesi için hem açık denizde hem de karada bir dizi saflaştırma sürecine tabi tutulması gerekmektedir. Özellikle rezerv doğalgaz içerisinde bulunan CO2 doğal gazdan ayrılması çeşitli nedenlerden dolayı çok önemlidir:
o Sağlık, Güvenlik ve Çevresel Koruma: CO2 önemli bir sera gazıdır ve atmosfere salınması iklim değişikliğine katkıda bulunur. CO2'nin doğal gazdan uzaklaştırılması sera gazı emisyonlarının azaltılmasına yardımcı olur.
o Korozyon (Aşındırıcılık): CO2 aşındırıcıdır, bu da boru hatlarına, depolama tanklarına ve diğer altyapılara zarar vererek güvenlik risklerine ve bakım maliyetlerinin artmasına neden olabilir. Bu gazların giderilmesi altyapının ömrünü uzatmaya yardımcı olur.
o Yönetmeliklere Uygunluk: Doğal gazın boru hatlarıyla taşınabilmesi için katı düzenleyici standartları karşılaması gerekir. Bu standartlar tipik olarak düşük CO2 seviyeleri gerektirir.
o Ekonomik Değer: CO2’in giderilmesi doğal gazın kalorifik değerini artırarak yakıt olarak daha verimli ve değerli hale getirir. Yüksek seviyede CO2 içeren doğal gaz daha az pazarlanabilir. Boru hattı ve piyasa spesifikasyonlarını karşılayan gaz (tipik olarak düşük CO2) daha yüksek bir fiyata satılabilir.
o İşlenebilirlik/Süreç Verimliliği: CO2 varlığı, LNG (sıvılaştırılmış doğal gaz) üretimi için sıvılaştırma gibi aşağı akış süreçlerinin verimliliğini engelleyebilir. Bu safsızlıkların giderilmesi proses verimliliğini artırır ve operasyonel sorunları azaltır.
Bununla beraber, CO2’in doğalgazdan ayrıştırılma süreci çeşitli zorluklar içermektedir:
o Seçicilik: CO2, CH4 ile yakın moleküler büyüklüğe sahip olması gaz karışımından seçici bir şekilde bu iki zararlı gazın ayrıştırılmasını zorlaştırmaktadır.
o Yüksek Enerji Gereksinimi: CO2, giderilmesi için kullanılan yaygın için yaygın yöntemler arasında kriyojenik damıtma, adsorpsiyon ve membran ayırma yer almaktadır. Bu yöntemler arasında ise amin absorpsiyonu en gelişmiş ticari teknolojidir. Ancak, solvent rejenerasyonu için yüksek enerji tüketimi, ekipman korozyonu ve viskozitedeki değişimin neden olduğu akış sorunları, bu mevcut teknolojinin sürekli kullanımının önündeki önemli problemlerdendir.
o Kimyasal Kararlılık: CO2 oldukça aşındırıcıdır, bu da ayırma malzemelerine ve ekipmanlarına zarar verebilir ve sık sık onarım ve değişimlere yol açabilir. Bu bağlamda, zorlu çalışma koşulları altında ayırma malzemelerinin uzun vadeli kimyasal kararlılığını ve performansını sağlamak kritik önem taşır.
o Çevre ve Güvenlikle İlgili Hususlar: Ayırma işlemlerinde belirli çözücülerin veya sorbentlerin kullanılması çevre ve güvenlik riskleri oluşturabilir ve dikkatli kullanım ve bertaraf gerektirir. Ayırma işleminin kendisinin zararlı emisyonlara veya çevresel kirlenmeye yol açmamasını sağlamak önemlidir.
o Doğalgaz Saflık Gereksinimleri: Boru hattı kalitesinde doğal gaz için gerekli olan yüksek saflık standartlarına ulaşmak, özellikle ham doğal gazın farklı bileşimleriyle uğraşırken zor olabilir. Diğer taraftan ayrıştırılan doğal gazın sonraki uygulamalar ve pazar gereksinimleri için katı kalite spesifikasyonlarını karşılamasını sağlanması önemlidir.
o Süreç Karmaşıklığı: Etkili ayrıştırma genellikle tasarımı, işletimi ve bakımı zor olabilen karmaşık, çok aşamalı süreçler gerektirir. Yeni ayrıştırma teknolojilerinin mevcut doğal gaz işleme sistemleriyle entegrasyonu mühendislik ve operasyonel zorluklar doğurabilir.
o Maliyet/Malzeme Maliyetleri: Ayrıştırma teknolojileriyle ilişkili altyapı ve işletme maliyetleri önemli olabilir. Bu maliyetlere ekipman, bakım ve enerji tüketimi de dahildir. Membranlar veya sorbentler için yüksek performanslı malzemeler pahalı olabilir ve bu da ayırma işleminin toplam maliyetini artırır.
Özetle, bu proje Karadeniz’de keşfedilen rezerv doğal gazdan CO₂ ayrıştırma alanındaki çeşitli acil zorlukları ele almakta ve MOF/selüloz bazlı membranlardan yararlanarak yenilikçi çözümler sunmaktadır. Sonuçlar, gaz ayırma teknolojilerinin hem bilimsel anlayışında hem de endüstriyel uygulamalarında kritik boşlukları doldurarak değerli bilgiler ve teknolojik ilerlemeler sağlayacaktır.
