Araştırmacılar, pek çok endüstrinin hidrojeni temiz enerji kaynağı olarak gördüğünü ancak yeşil hidrojen kaynaklarının sınırlı olması nedeniyle, karbon emisyonları üzerinde en olumlu etkiye sahip olabileceği alanlara öncelik vermemiz gerektiğini söylüyor.
Yeşil hidrojenin birçok olası kullanımı vardır
En bol bulunan element olan hidrojen, oksijenle birleştiğinde enerji verir ve tek yan ürün sudur. Bu nedenle politikacılar onu, şu anda fosil yakıtlarla çalışan çok sayıda araca ve endüstriyel prosese güç verebilecek, iklim değişikliğinin İsviçre Çakısı olarak lanse etti.
Ancak bugün hidrojen tedarikinin yüzde 99’u, karbondioksit açığa çıkaran bir süreç olan metan veya kömür gazının parçalanmasıyla üretilen “gri” hidrojenden oluşuyor. Net sıfır emisyona ulaşmak için birçok ülke bunun yerine, bu CO2’nin bacada tutulup yeraltına enjekte edileceği “mavi” hidrojene veya suyun yenilenebilir elektrikle bölünmesiyle üretilen “yeşil” hidrojene güvenmeyi planlıyor.
Birleşmiş Milletler başkanı Antonio Guterres 3 Aralık’ta düzenlenen bir konferansta, yeşil hidrojenin Çin ile temiz teknolojiler konusunda rekabet etmek için “Batılı ülkelerin yapması gereken önemli bir bahis” olduğunu söyledi.
Sorun, düşük karbonlu hidrojenin gri hidrojenden en az iki kat daha pahalı olmasıdır. Üretimi ucuzlatacak şekilde artırmak, devlet sübvansiyonlarını gerektirecektir. Avrupa Birliği gibi yerler sektörü desteklerken Başkan Donald Trump, ABD’de 7 milyar dolarlık program kapsamında planlanan düşük karbonlu hidrojen merkezlerini iptal etmeye başladı.
Bu olumsuzluklar nedeniyle, analist firması BloombergNEF, düşük karbonlu hidrojen üretim tahminini 2030 yılına kadar yarıya indirerek sadece 5,5 milyon tona, yani mevcut gri hidrojen tüketiminin kabaca yüzde 5’ine indirdi. Uzmanlar, arzın sınırlı olması nedeniyle hükümetlerin ve şirketlerin yalnızca iklim ve ekonomi için en anlamlı olan temiz hidrojen kullanımlarına odaklanması gerektiğini söylüyor.
İsviçre’deki ETH Zürih’ten Russell McKenna, “Hidrojen hemen hemen her şeyi yapabilir, ancak bu öyle olması gerektiği anlamına gelmez” diyor.
Yakın zamanda yapılan bir çalışmada McKenna ve meslektaşları, dünya çapında planlanan 2000 projede düşük karbonlu hidrojen üretmek ve taşımak için salınması gereken CO2’yi analiz etti ve bunu, bu hidrojenin yerini alabileceği CO2 emisyonlarıyla karşılaştırdı. Hidrojenin iklime en büyük olumlu etkisinin çelik, biyoyakıt ve amonyak endüstrilerinde olabileceğini buldular.
Öte yandan hidrojenin karayolu taşımacılığı, enerji üretimi ve evsel ısıtma için kullanılması emisyonları o kadar azaltmayacak.
Çelik
Yüksek fırında, kömürden yapılan kok yalnızca demir oksit cevherini eritmek için ısı sağlamakla kalmaz, aynı zamanda bu cevherden oksijeni uzaklaştıran bir reaksiyon için karbon da sağlar. Dolayısıyla metali sadece yenilenebilir elektrikle ısıtmak yeterli değil. Reaksiyonda karbonun yerine geçecek bir şeye ihtiyacınız var ki hidrojen bunu yapabilir, CO2 yerine su yayar.
Imperial College London’dan David Dye, “Bugün sahip olduğumuz ve CO2 üretmeden demir cevherinden tam endüstriyel ölçekte demir üretmeye çalışacak teknoloji hidrojendir” diyor. “Diğer her şey gelecekteki birçok teknolojiyi icat etmenizi gerektirir.”
Yeşil çelik start-up’ı Stegra, İsveç’in kuzeyinde, 2026 sonuna kadar elektrik ark ocağı ve nehir suyundan yeşil hidrojen üreterek çelik üretmeyi planlayan ve ilk karbon içermeyen çelik tesisi olacak bir tesis inşa ediyor. Avrupa, Asya ve Kuzey Amerika’nın başka yerlerinde de devam eden projeler var.
Ancak yeşil hidrojen üretmek ve ark ocaklarına güç sağlamak için ucuz yenilenebilir elektriğin mevcut olması gerekiyor. Çok uluslu çelik üreticisi ArcelorMittal, bu yıl Almanya’daki iki çelik tesisinin hidrojene dönüştürülmesi için verilen 1,3 milyar Euro’luk sübvansiyonu, elektrik fiyatlarının çok yüksek olduğu gerekçesiyle geri çevirdi.
Amonyak
Büyümek için bitkilerin nitrat formundaki nitrojene ihtiyacı vardır, ancak toprakta sınırlı miktarda nitrojen bulunur. Ancak 20. yüzyılın başlarında kimyager Fritz Haber ve Carl Bosch, havada bol miktarda bulunan nitrojenin hidrojenle reaksiyona girerek çeşitli gübrelere dönüştürülebilen amonyak üretmesini sağlayan bir süreç geliştirdiler.
Bu, tarımda bir devrime ve küresel nüfusta bir patlamaya olanak sağladı ve bugün hidrojen, petrol rafinerisinin yanı sıra amonyak üretimi için büyük oranda tüketiliyor. Amonyağın yaklaşık yüzde 70’i gübreye gidiyor, geri kalanı ise plastik, patlayıcı ve diğer kimyasalların üretiminde kullanılıyor.
McKenna, “Bunu elektriklendiremeyiz… çünkü bu, bu girdiye ihtiyaç duyan kimyasal bir reaksiyon” diyor. “Dolayısıyla hidrojene ihtiyacımız var, ancak hidrojenin karbondan arındırılması gerekiyor.”
Suudi Arabistan gibi ülkeler, çoğunluğu ihracata yönelik olmak üzere güneş ve rüzgar enerjisiyle yüzbinlerce ton yeşil amonyak üretecek fabrikalar kurmaya başladı. Bu arada start-up’lar ABD’deki çiftliklerde yeşil hidrojen ve amonyak üreten küçük modüler tesisler geliştiriyor. Ancak şimdilik tüm bu yaklaşımlar devlet yatırımlarına veya vergi kredilerine dayanıyor.
Alternatif yakıtlar
Amonyak motorda da yakılabilir. Arabalar ve birçok kamyon elektrikle verimli bir şekilde çalışabilirken, ağır kamyonlar, gemiler ve uçaklar gibi uzun mesafeli taşıma araçları pilleri taşımak ve şarj etmek konusunda zorluk yaşayabilir. Hidrojenin bu sektöre yönelik düşük karbonlu yakıtların üretiminde hayati önem taşıması muhtemeldir.
McKenna ve ekibinin çalışması, hidrojenin en etkili kullanımlarından birinin suyla işlenmiş bitkisel yağ üretimi olduğunu buldu. Bu, yağları yakılabilecek hidrokarbonlara ayırmak için kullanılmış yemeklik yağın hidrojenle işlenmesini içerir.
Hem amonyak hem de suyla işlenmiş bitkisel yağ, nakliyede küresel emisyonların yüzde 3’ünü oluşturan ağır akaryakıtın yerini alacak şekilde değerlendiriliyor. Benzer karbon ayak izine sahip havacılık da amonyağa geçebilir.
Ancak hidrojen, yalnızca yağ olmadan üretilen gazyağı yakıtıyla neredeyse aynı olduğundan, bugün herhangi bir uçağa girebilecek sentetik havacılık yakıtı üretmek için de kullanılabilir.
Uzun vadede, Birleşik Krallık’taki Cranfield Üniversitesi gibi kurumlardaki araştırmacılar, sıkıştırılmış hidrojeni tutacak ultra güçlü tanklara sahip uçaklar tasarlıyorlar. Hidrojen veya amonyak yakıldığında nitrojen oksit kirliliği yaratırken, bunun yerine yakıt hücresinde oksijenle birleşerek elektrik ve su üretebilirler. Cranfield Üniversitesi’nden Phil Longhurst, yakıt hücreli uçakların nihai hedef olduğunu söylüyor.
“Hidrojen alabileceğimiz en temiz, en sıfır karbonlu yakıttır” diyor, “yani bu bir nevi Kutsal Kase.”
