ABD’li bilim insanları, yer altındaki doğal jeokimyasal süreçleri kullanarak, dış enerjiye ihtiyaç duymadan amonyak üretmenin mümkün olduğunu keşfetti. Bu yenilikçi yöntem, sıfır karbon emisyonu ile çalışıyor ve fosil yakıt bağımlılığını azaltıyor.
ABD’den Massachusetts Teknoloji Enstitüsü – MIT (Massachusetts Institute of Technology) araştırmacıları, doğal jeotermal süreçleri kullanarak, dışarıdan enerji gerektirmeyen ve sıfır emisyonlu bir amonyak üretim yöntemi geliştirdi. Mevcut yeşil amonyak üretim yöntemleri genellikle yenilenebilir enerji kaynaklarını kullanırken, MIT’nin yöntemi tamamen doğal süreçlere dayanıyor. Hem maliyetleri düşürerek ölçeklenebilirliği artırıyor, hem de üretim için enerji ihtiyacını ortadan kaldırıyor.
Dünyada amonyak üretimi
Amonyak, tarım sektöründen enerji depolamaya kadar birçok alanda kritik bir bileşen olarak kullanılıyor. Dünya genelinde, yılda milyonlarca ton amonyak üretiliyor ve bunun %80’i tarımsal gübre üretiminde kullanılıyor. Ancak bu geleneksel üretim süreçleri, küresel ölçekte fosil yakıt tüketiminin %2’sini oluşturuyor ve insan kaynaklı sera gazı salımının %1’ine sebep oluyor. Her bir ton amonyak üretimi için, yaklaşık 2,4 ton CO2 atmosfere salınıyor. Bu nedenle, sürdürülebilir bir amonyak üretim yöntemi geliştirmek, karbon ayak izini azaltmada son derece önemli bir adım.
Yeni yöntemle üretim
MIT araştırmacıları, Batı Afrika’nın Mali bölgesinde, 1980’lerde keşfedilen hidrojen açısından zengin bir kuyudan ilham aldı. Bu kuyudaki hidrojen gazının, yer altındaki kaya ve suyun kimyasal tepkimesiyle oluştuğu tespit edildi. Araştırmacılar, bu doğal süreci taklit edebilecek bir sistem tasarlayarak, demir açısından zengin minerallere, azot açısından zenginleştirilmiş su enjekte etti. Sonuç olarak, dışarıdan herhangi bir enerji kaynağı kullanılmadan amonyak üretildiği görüldü.
Elde edilen ilk sonuçların ardından, ekip sentetik demir yerine doğada yaygın olarak bulunan, olivin mineralini kullandı. Buna ek olarak, bakır bazlı bir katalizör ekleyerek 300°C’ye kadar ısıttılar. Bu sıcaklık, yer altındaki doğal koşulları taklit etmek için seçildi. Bakır katalizörün eklenmesi, hidrojen üretim sürecini hızlandırarak, azot ile daha etkili bir şekilde birleşmesini mümkün kıldı. Reaksiyon hızını artırarak, sürecin daha verimli hale gelmesini sağladı. Yapılan deneylerde, azot açısından zengin suyun demir ile tepkimeye girerek hidrojen ürettiği, ardından hidrojenin azot ile birleşerek amonyak oluşturduğu gözlemlendi. Olivin minerali ve bakır katalizörü ile yapılan deneylerde, her ton olivinden 1,8 kg amonyak elde edildi.
Geleneksel amonyak üretimiyle farkı
Geleneksel amonyak üretimi, küresel sera gazı emisyonlarının %1’ini oluşturuyor ve büyük miktarda fosil yakıt tüketiyor. Alternatif olarak yeşil amonyak tesisleri, yenilenebilir enerji kullanarak üretim yapıyor, ancak bu tesislerin maliyetleri çok yüksek ve uygulanabilirliği sınırlı.
MIT’nin geliştirdiği yeni yöntem, yer altındaki kaya ve suyun kimyasal tepkimesini kullanarak, enerji girişi olmadan amonyak üretiyor. Süreci daha verimli ve düşük maliyetli hale getirme potansiyeline sahip.
Yöntemin uygulanabilirliği
Bu yenilikçi teknoloji, olivin gibi yaygın bulunan mineraller kullanılarak, küresel ölçekte uygulanabilir görünüyor. Ekonomik açıdan bakıldığında, bu yöntemin mevcut hidrojen bazlı amonyak üretimine kıyasla, daha düşük maliyetli olabileceği öne sürülüyor. Geleneksel üretim süreçlerinde büyük ölçekli altyapılar ve yüksek enerji girdisi gerektiğinden, MIT’nin jeotermal tabanlı yaklaşımı, uzun vadede daha düşük işletme maliyetleri sunabilir. Diğer taraftan, yer altına azot açısından zengin suyun enjekte edilmesi ve sondaj süreçlerinin yönetimi gibi teknik zorluklar da mevcut. Derin sondaj ve yer altı kimyasal süreçleri içeren bu teknoloji, çevresel yönetmeliklere uyumlu olmak zorunda. Jeotermal kaynakların kullanımıyla ilgili düzenlemeler ve yer altı su kaynaklarının korunması gibi faktörler, uygulanmayı karmaşık hale getiriyor. İlk yatırım maliyetleri ve saha uygulanabilirliğinin kanıtlanması gerektiğinden, bu yeni teknolojinin sanayi paydaşlarının ilgisini çekebilmesi için, daha fazla pilot proje ve ekonomik fizibilite çalışması yapılması gerekiyor. Araştırmacılar, yöntemin önümüzdeki bir ila iki yıl içinde saha testlerine başlanabileceğini öngörüyor.
Sürdürülebilir bir gelecek
MIT ekibi, geliştirdikleri sistem için patent başvurusu yaptı ve sürecin sanayi ölçeğine taşınabilmesi için çalışmalarına devam ediyor. Eğer başarılı olunursa, bu teknoloji küresel amonyak üretimini karbon salınımından arındırarak, enerji sektöründe yeni bir çağ başlatabilir.
MIT’nin sıfır enerjili amonyak üretim yöntemi, tarım ve enerji sektörlerinde devrim yaratabilecek potansiyele sahip. Eğer saha testlerinden olumlu sonuçlar alınırsa, bu yöntem fosil yakıt bağımlılığını azaltan ve karbon emisyonlarını düşüren bir çözüm olarak dünya çapında yaygınlaşabilir.