Karbon Yakalama Teknolojilerini Nasıl Değerlendirmeli?

19 Şubat 2024

Taylan Kurt

Sürdürülebilir Ekonomi ve Finans Araştırmaları Derneği (SEFiA) – Analist

Karbon yakalama teknolojileri yakın dönemde düşük karbonlu ekonomiye geçişte önemli bir araç olarak gündeme getiriliyor. İklim acil durumu karşısında, ulusal ve uluslararası hedeflerde yer bulan bu teknolojilerin ne olduğunu ve nasıl çalıştığını anlamaya çalışırken; tarihsel olarak kullanım amaçlarını da değerlendirmek gerekiyor. Uluslararası Enerji Ajansı’nın (IEA) Net Sıfır Yol Haritası’nın güncellemesine göre, dünya enerji sektöründen kaynaklanan sera gazı emisyonlarını net sıfıra çekmek ve küresel ısınmayı 1,5 derece ile sınırlamak için birçok alanda dönüşüm ivmesinin hızla artması gerekiyor. Net sıfır hedefine ulaşılması için küresel yenilenebilir enerji kapasitesinin 2030 yılına kadar üç, enerji verimliliği iyileştirmelerinin yıllık oranının ise iki katına çıkması gerekiyor. Bu noktada eldeki kaynakların verimli biçimde kullanılması ve planlanan yatırımların da karbonsuzlaşma sürecini en kısa sürede destekleyecek etkili çözümlere yönlendirilmesi gerekiyor.

Bu açıdan bakıldığında karbon yakalama teknolojilerinin gelişimine dair iki ana tartışmanın sürdüğü görülüyor. (i) Karbon yakalama teknolojileri bir tarafta, hem kullanıldığı alanda üretimin sürdürülebilirliğini desteklediği hem de iklim krizinin yıkıcı etkilerini azaltıcı bir niteliğe sahip olduğu savlarıyla ön plana çıkarılıyor. (ii) Bir diğer tarafta ise bu teknolojilerin karbon salımını –geliştirilmiş petrol üretimi faaliyetleri ile– hem doğrudan hem de dolaylı yoldan artırdığı tartışılıyor.

Bu yazıda, karbon yakalama teknolojilerinin tarihsel gelişimi incelenirken, önümüzdeki dönemde iklim acil durumu karşısındaki konumu eleştirel bir açıdan değerlendiriliyor.

Karbon yakalama teknolojileri nasıl çalışır, tarihsel görünüm

Karbon yakalama teknolojilerinin kullanımı 1970’lere kadar uzanıyor. İran İslam Devrimi ve sonrasındaki İran-Irak Savaşı neticesinde petrol piyasasında yaşanan arz kısıtları ve fiyatlardaki yükseliş, tükenmiş petrol arazilerindeki üretimi teknolojinin sunduğu fırsatlarla sürdürme arayışlarını beraberinde getiriyor. Karbon yakalama teknolojileri, bu açıdan, yakalanan karbondioksitin kullanımını değerlendirmek üzere bir ekonomik fırsat (kazan-kazan) olarak sunuluyor: Gaz üreticileri yakaladıkları karbondioksiti petrol şirketlerine satarak gelir elde ederken petrol üreticileri de tükenmiş petrol kuyularını yakalanan karbondioksit ile canlandırıp daha fazla petrol çıkarabiliyor. Bu açıdan karbon yakalama teknolojilerinin artırılmış bir karbon döngüsü yarattığını söylemek yanlış olmaz.

Bugün başta enerji üretimi, gaz işleme, endüstri ve karbondioksit giderimi olmak üzere birçok farklı alanda, ölçekte ve farklı amaçlarla kullanılan karbon yakalama teknolojilerinin üç farklı kullanımı bulunuyor:

  • Karbon yakalama ve depolama teknolojileri(Carbon Capture And Storage – CCS): CCS’de yakalanan karbondioksitsadece depolanması amacıyla, fosil yakıtların geldiği ilk yerde olan, yer altına pompalanıyor. Tüm karbon yakalama teknolojileri içinde CCS’in payı %27 seviyesinde seyrediyor.
  • Karbon yakalama ve kullanma (Carbon Capture And Utilization – CCU): CCU’da yakalanan karbondioksit, jeolojik bir yapı içerisinde değil doğrudan bir diğer ürüne dönüştürülmek üzere (örneğin çimento) kullanılıyor. CCU’nun karbon yakalama teknolojileri içindeki payı, %1’in altında kalıyor.
  • Karbon yakalama, kullanma ve depolama teknolojileri (Carbon Capture, Utilisation And Storage – CCUS): Tüm karbon yakalama teknolojileri içinde %73 pay sahibiCCUS’de ise yakalanan karbondioksit,tükenmiş petrol alanlarına taşınıyor ve daha fazla petrol çıkarmak amacıyla yeniden değerlendiriliyor. Karbondioksitin hidrokarbon üretimini artırmak isteyen firmalar tarafından bu şekilde kullanımı, geliştirilmiş petrol üretimi (Enhanced Oil Recovery -EOR) olarak adlandırılıyor. CCU’da tek seferlik yeniden kullanım söz konusuyken, CCUS’de geliştirilmiş petrol üretimi işlemi ile karbon kullanımının sürekliliği sağlanmış oluyor.
  • Tarihsel olarak da incelendiğinde son 50 yılda yakalanan karbondioksit miktarının %80-90’ının (>240 milyon ton) geliştirilmiş petrol üretimi faaliyetlerinde kullanıldığı, %10-20’sinin de (<60 milyon ton) uygun jeolojik alanlarda depolandığı belirtiliyor. Bu durum, karbon yakalama teknolojilerinin her ne kadar iklim dostu olduğu savunulsa da temelde daha fazla petrol ve gaz üretmek amacıyla kullanıldığını gösteriyor.
  • Enerji Ekonomisi ve Finansal Analiz Enstitüsü’nün (Institute for Energy Economics and Financial Analysis – IEEFA) analizi, kullanım oranı en yüksek olan milyon dolarlık CCUS projelerinin 39 Mt’luk (milyon ton) yıllık karbon yakalama kapasitesinin ancak 28 Mt’luk kısmının kullanabildiğini gösteriyor. Bu miktarın petrol alanlarına, daha fazla petrol çıkarmak amacıyla, gömüldüğü ve tekrar rafine edilip, çıkarılan petrolle yakılıp atmosfere karbondioksit olarak yeniden salındığı vurgulanıyor. Karbon yakalama teknolojilerinin iklim krizi karşısındaki kullanımı, ancak 1990’lar ve sonrasında, küresel ısınma karşısında uluslararası işbirliğinin kuvvetlenmesi ile gündeme getiriliyor.
  • Kullanım alanları ve beklentiler
  • Uluslararası Enerji Ajansı’nın (IEA) çalışması, dünya genelinde 35 üretim tesisinin büyük kapasiteli CCUS teknolojisini –yoğunlukla enerji üretimi/dönüşümü ve endüstriyel üretim– faaliyetlerine dâhil ettiğini gösteriyor. Mevcut karbondioksit tutma kapasitesinin yaklaşık %65’ini, en düşük maliyetli karbondioksit yakalama uygulamalarından biri olan doğalgaz işleme tesisleri oluşturuyor. 2030 planları dâhilinde bu rakamın %24’e gerilemesi ve hidrojen tesislerinin payının %17’den %27’ye, enerji-ısınma tesislerinin payının ise %3’ten %26’ya yükselmesi bekleniyor.
  • 2022 itibarıyla, büyük kapasiteli aktif CCUS kapasitesinin 44,3 Mt karbondioksit olduğu belirtiliyor. 2030’a kadar kurulacağı belirtilen yeni tesislerle yıllık karbon yakalama kapasitesinin 267 Mt karbondioksite yükselmesi bekleniyor. Fakat NZS hedeflerine ulaşılması için karbon yakalama kapasitesinin 2030 itibarıyla yılda 1286 Mt karbondioksit daha yüksek olması gerekiyor.
  • Mevcut CCUS ağı ile yıllık karbon yakalamakapasitesini ancak 100 Mt karbondioksite kadar artırmak mümkün görünüyor. COP 26 baz alındığında, ülkelerin net sıfır hedeflerinin hayata geçmesi için CCUS kapasitesinin 2030’a kadar 715 Mt’a, 2050’ye kadar ise 4.200 Mt’a yükselmesi gerekiyor.
  • Karbon yakalama teknolojilerine farklı bir perspektiften bakmak
  • Buraya kadar anlatılanlar ışığında, tarihsel gelişimi daha fazla petrol ve gaz üretmek yönünde olduğu gerçeğine ve karbon nötr hedefleri karşısındaki güçsüz konumuna rağmen; karbon yakalama teknolojilerinin etkinliğinin ve mevcut kapasitenin artırılması gerekliliği vurgulanıyor.
  • Bu noktada atılan taşın gerçekten yorulduğumuza değip değmeyeceğini sormak gerekiyor. Eleştirel bir perspektiften bakıldığında öne çıkan bulguları beş maddede özetlemek mümkün:
  • CCUS’nin mevcut karbonyakalama kapasitesi –45 Mt karbondioksit ile– toplam küresel emisyonların ancak %0,1’ine denk geliyor ve yakalanan karbondioksitin %73’ü de geliştirilmiş petrol üretim faaliyetlerini sürdürüyor: CCUS kullanımının genellikle doğalgaz işleme faaliyetlerinde (%69) gerçekleşiyor ve yakalanan karbondioksitin %73’ü geliştirilmiş petrol üretim faaliyetlerini destekliyor.
  • Yapılan tahminler ise net sıfır hedeflerinin hayata geçirilmesi için, 2050 yılına kadar CCUS kapasitesini artırmaya yönelik, 130 milyar dolarlık ek bir yatırıma ihtiyaç duyulduğunu gösteriyor. Oysa ki; son 50 yılda CCUS’nin %80-90 oranda geliştirilmiş petrol üretimi faaliyetlerinde kullanılmış olması ve bunun da daha fazla fosil yakıt üretimi anlamına gelmesi –böylece temiz kaynakların kullanımının gecikmesi–, bu teknolojilerin geliştirilmesine yönelik girişimlerin iklim hedefleriyle uyumunu tartışmaya açıyor.
  • CCUS’ler, değer zinciri boyunca dolaylı yoldan gerçekleşen diğer tüm emisyonlara (Kapsam 3) dair katkı sağlamıyor: Tam kapasite ile çalışması durumunda dâhi, CCUS’ler yalnızca gaz üretiminde şirket faaliyetlerinin doğrudan bir sonucu olarak atmosfere salınan (Kapsam 1) ve üretim süreçlerinde satın alınan elektrik, buhar, ısı ve soğutmadan kaynaklanan (Kapsam 2) karbondioksiti yakalayabiliyor. Oysa Kapsam 1 ve Kapsam 2 emisyonları, değer zincirindeki karbon salımının ancak %10-15’lik kısmına denk geliyor. CCUS’ler, şirketin kontrolündeki faaliyetlerden değil, değer zinciri boyunca dolaylı yoldan gerçekleşen diğer tüm emisyonlara (Kapsam 3) dair hiçbir katkıda bulunmuyor.
  • Dünya genelindeki aktif karbon yakalama kapasitesinin %55’ini oluşturan 13 CCUS uygulamasının ele alındığı çalışmada, bugüne kadar hiçbir projenin taahhüt ettiği karbon yakalama hedefine ulaşamadığı belirtiliyor: Örnek olarak, ABD’deki Petra Nova isimli CCUS uygulamasının dört yıllık faaliyet dönemindeki başarısız performansı ve 2020 yılında kullanımına son verilmesi gösteriliyor. Geliştirilmiş petrol üretimi yapan ve 20 yıl sürmesi beklenen projenin, bulunduğu sahadaki günlük 1000 varilin altındaki petrol üretimini 15.000 varilin üzerine çıkarması bekleniyor. Fakat 1 milyar dolar maliyetle faaliyete geçen uygulamaya, 2020 yılında petrol fiyatlarındaki düşüş sebebi ile son veriliyor.
  • Ne kadar karbon yakaladı? Uygulamanın 2017-2019 döneminde 4,2 Mt karbondioksit yakalaması beklenirken; ancak 3,54 Mt’dan az karbondioksit yakalanıyor.
  • Yatırımcıların kaybı: Bu durum, yatırımcılar için 23 milyon dolar ek maliyet yaratıyor. Faaliyette kalması beklenen 20 yıl üzerinden yapılan hesaplamanın sonuçları, bu başarısızlığın yatırımcılar tarafında 150 milyon dolarlık bir kayba yol açacağını gösteriyor. Öte yandan aynı dönemde tesisi işleten kuruluşlar da 310 milyon dolar tutarında değer kaybı yaşıyor.
  • CCS teknolojisinde yakalanan karbondioksitin depolanacağı jeolojik sahalarda kaçak yaşanmayacağının garantisi bulunmuyor ve depolanan karbondioksitin yıllarca takibinin de yapılması gerekiyor: Bu konuda, başarısız bir örnek olarak 2015 yılında gerçekleşen, ABD Kaliforniya Aliso Kanyonu’ndaki gaz sızıntısı örnek gösteriliyor. Ülke tarihindeki en büyük insan kaynaklı sera gazı felaketi olarak kayda geçen olayda, atmosfere 97 bin Mt metan salınıyor. Bir diğer örnek de Cezayir’deki In Salah projesi. Toplam maliyeti 2,7 milyar dolar olan projede depolama işlemi 2004 yılında başlıyor. Fakat depolama araçlarının güvenilirliği ve depolanan karbondioksitin şüpheli hareketleri nedeniyle proje 2011 yılında askıya alınıyor. Öte yandan, bir CCUS/CCS projesinin ömrü 40-45 yıl ise bunun kapanış süreci yaklaşık 15 yıl sürüyor. Bu noktada bir işletmenin bir şekilde faaliyetini durdurması sonrasında jeolojik sahanın güvenliğinden kimin sorumlu olduğu da bir diğer belirsiz konu olarak öne çıkıyor. Özellikle Türkiye gibi deprem kuşağındaki ülkeler açısından bu durum önemli bir risk anlamına geliyor.
  • Maliyet tartışmaları: CCUS/CCS maliyet bakımından daha rekabetçi bir konuma erişebilecek mi? Özellikle enerji sektöründe, karbondioksiti bir enerji santralinin egzoz akışındaki diğer gazlardan (esas olarak nitrojen ve su buharı) ayırmak, sıkıştırmak, boru hattıyla taşımak ve yüksek basınç altında yerin derinliklerine enjekte etmek önemli ölçüde zaman, emek ve çok daha fazla enerji gerektiriyor. Bu durum, santralin enerji verimliliğinde düşüş ve santralden çıkıp tüketiciye ulaşan elektrikte de düşüş anlamına geliyor. Enerji cezası (energy penalty) olarak da bilinen bu durum, CCUS/CCS uygulamasına başlamayı düşünen şirketler için yatırım maliyetlerini daha da karmaşık bir hâle getiriyor. ABD’de sağlanan teşviklere rağmen, enerji cezasına bağlı olarak, CCUS/CCS uygulamalarında kayda değer miktarda bir finansal açık oluştuğu belirtiliyor.
  • Türkiye’de karbon yakalama teknolojileri
  • Karbon yakalama teknolojileri, Türkiye’de gündeme yeni yeni getirilen bir konu. Ocak 2023’te kamuoyu ile paylaşılan Türkiye Ulusal Enerji Planı kapsamında Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı tarafından kömür ve doğal gaz santrallerinde CCS kullanımı üzerine değerlendirmelerde bulunuluyor.
  • Ulusal Enerji Planı, enerji sektöründe arz ve talep tarafının modellendiği bir çalışmaya dayanıyor. 2035 yılına kadar 3,2 GW yerli kömür santralinin sisteme dâhil olacağı öngörülüyor. Kömür kurulu gücü 2020 yılında 20,3 GW iken bunun 2035’te 24,3 GW’a yükselmesi bekleniyor. Bu durum, düşük kapasite kullanım oranları ile çalışması öngörülen santraller nedeniyle net sıfır hedeflerine ulaşmanın maliyetinin artması ve kaynakların verimsiz kullanımı anlamına geliyor.
  • Bu noktada, maliyet öngörüleri ve verimlilik değerleri göz önünde bulundurulduğunda, Planın tahmin ufku boyunca CCS teknolojisine sahip santral yatırım kararı alınmadığı belirtiliyor. Fakat ileriki yıllarda söz konusu santrallerin ilk yatırım maliyetinde meydana gelebilecek daha yüksek oranda düşüş ve verimlilik artışı ile CCS’ye sahip termik santrallerin, üretim portföyüne dâhil olabileceği de ifade ediliyor.
  • CCS kullanımının, ayrıca, sentetik metan üretiminde değerlendirilmesi hedefleniyor. Fakat onun da devreye alınabileceği tarih olarak 2035 sonrası işaret ediliyor.
  • Karbon yakalama teknolojilerine değinilen bir ulusal metin de Orta Vadeli Program 2024-2026. Programda sürdürülebilirlik odaklı politika ve uygulamalara olan ihtiyaç vurgulanıyor. Başta enerji, sanayi, ulaştırma ve tarım sektörleri olmak üzere tüm alanlarda yenilenebilir kaynaklar, enerji verimliliği, elektrifikasyon ve döngüsel ekonomi politikaları öncelikli hale getirilmesi gerektiği üstünde duruluyor.
  • Bu kapsamda da Sınırda Karbon Düzenleme Mekanizması ve 2053 net sıfır emisyon hedefi kapsamında enerji dönüşümünü destekleyen enerji depolama, hidrojen ve karbon yakalama, kullanma ve depolama gibi teknolojilere yönelik Ar-Ge ve yenilik faaliyetleri destekleneceği belirtiliyor.
  • Yıl içinde karbon yakalama teknolojilerinin gündeme getirildiği bir diğer platform ise 24-25 Nisan tarihlerinde, Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı tarafından desteklenen ve Türkiye Kömür Üreticileri Derneği (KÖMÜRDER) tarafından düzenlenen 4. Uluslararası Temiz Kömür Teknolojileri Zirvesi oluyor. Zirvede yerli kömür santrallerinde karbon yakalama teknolojilerinin 2030’a kadar sisteme dahil edilmesinin öngörüldüğü ifade ediliyor. Zirve boyunca kömür, dünyanın en büyük ve “sürekli” olmasından ötürü de en güvenli enerji kaynağı olarak değerlendiriliyor. Burada iklim politikalarının öne çıktığı bir dönemde kömürden kaynaklı elektrik üretiminin karşılaştığı düzenleme risklerinin hesaba katılmadığını vurgulamak gerekli. Yenilenebilir enerjinin artan payına karşılık, yeşil dönüşümün kömür baz yükü olmadan mümkün olmayacağı da yine zirve boyunca ifade ediliyor. Fakat kömür yatırımlarını, kömür teknolojileri yatırımlarını desteklemenin –özellikle sigorta teminatları üzerinden– dünya genelinde zorlaştığı sıkça yineleniyor. Hem küreselde hem de Türkiye özelinde dile karbon yakalama teknolojilerinin uygulanmasını zorlaştırıcı en büyük engeller arasında finansman öne çıkıyor.
  • Türkiye’de karbon yakalama teknolojileri üzerine mevcut çabalara da değinmek gerek. Soma’da, Tunçbilek’te, Çayırhan’da EÜAŞ’ın ve TÜBİTAK Marmara Araştırma Merkezi’nin kömürün gazlaştırılması üzerine faaliyette projeleri var. Karbon yakalama, kullanma ve depolama (CCUS) teknoloji özelinde çalışmalar yürütülüyor. Ayrıca Türkiye Enerji, Nükleer ve Maden Araştırma Kurumu (TENMAK) da temiz hidrojen üretim teknolojileri ve karbon yakalama-depolama teknolojileri geliştirme projelerine fon sağlıyor.
  • Tüm bu gelişmelere rağmen söz konusu teknolojilerin geliştirilmesi ve ticari olarak piyasa kendine yer bulabilmesinin gerek elektrik sektöründe gerekse karbonsuzlaşması zor olan demir-çelik gibi sektörlerde çok daha ileri tarihlere kaldığı ve bu durumun da Türkiye’nin 2053 net-sıfır hedefi açısından bir risk oluşturduğu değerlendiriliyor. Bu nedenle Türkiye’nin yatırım stratejisini kendisini yüksek karbonlu bir geleceğe mecbur bırakmayacak şekilde oluşturması önem taşıyor.
  • Sonuç olarak
  • Getireceği muhtemel olumlu sonuçların yanında, karbon yakalama teknolojileri tarihsel olarak değerlendirildiğinde kısıtlı hacim, teknik problemler ve yüksek maliyet nedeniyle yeşil dönüşümde gecikmeye yol açacak kısıtlı ve maliyetli bir çabayı işaret ediyor.
  • Başarılı uygulamalar: Başarılı bir CCUS/CCS uygulaması vergi başta olmak üzere bir takım düzenlemeler gerektiriyor. Bu bakımdan Norveç’teki uygulamalar örnek olarak gösteriliyor. Projelerin belirli teşvikler ve kamu alımları ile desteklenmesi bekleniyor. Gelişim için depolama faaliyetlerine yönelmenin gerekliliği vurgulanıyor. Gelişim aşamasındaki teknolojilerin hayata geçmesiyle maliyet probleminin de ortadan kalkması öngörülüyor.
  • Endüstriyel kullanım: Öte yandan, enerji sektörü –özellikle doğal gaz işleme faaliyetleri– hâricinde, endüstride CCUS/CCS kullanımının değerlendirilebileceği özel durumlar da var. Bu noktada, üretim sürecinde temel kimyasal reaksiyon sonucu olarak karbondioksitin bir yan ürün olarak kullanıldığı çimento sektörü öne çıkıyor. Yakalanan karbon, diğer endüstrilerde çimento ve alçı levha blokları üretmek için kullanılıyor. Süreç içinde, çimento üretimini yeşil yapmak üzerine geliştirilen çabaları ertelemediği ve geliştirilmiş petrol üretim faaliyetlerinde kullanılmadığı sürece; doğal gaz işleme ve enerji sektörleriyle karşılaştırıldığında, endüstriyel uygulamada karbon yakalama, ara bir seçenek olarak değerlendiriliyor.
  • Oysa karbon karbon yakalama teknolojileri bir çözüm olarak öne sürülürken, tarihsel olarak çok daha önden ve hızlı biçimde yol kat etmiş, rüzgâr ve güneş gibi temiz kaynakların kullanımını önceliklendirerek, fosil yakıt payını daha erken aşamada azaltmak mümkün! Fakat rüzgâr ve güneş projeleri kömür ve gaz projelerine göre %40 oranında daha az maliyet yaratırken; hem daha maliyetli hem daha güçsüz hem de görece geleceği ve güvenilirliği daha belirsiz bir teknolojinin kullanımında ısrar ediliyor.