TR EN

Kategori

Mineralization

Mineralization, CO2’nin kalsiyum ve magnezyum içeren reaktif kayayla tepkimeye girerek katı karbonata dönüşmesidir. Bütün yöntemler içindeki en güçlü dayanıklılık kanıtı bu yöntemde: enjekte edilen CO2’nin %95’inden fazlası iki yıldan kısa sürede karbonata dönüştü ve bu dönüşüm, CO2’ye eklenen izlenebilir bir işaretleyiciyle ölçüldü.

CDR Türkiye’nin ele aldığı sekiz dayanıklı karbon giderimi kategorisinden biri. Sekizi de karbonu yüzyıllar, hatta binyıllar boyunca depolamayı amaçlıyor.

Genel bakış

Başlıklara basınca ayrıntı açılıyor.

  1. Karbondan taşa Mineralization, karbonu gaz olarak tutmak yerine taşa çeviriyor.

    Bazalt ve peridotit gibi kayalardaki kalsiyum ve magnezyum, suda çözünmüş CO2 ile tepkimeye girerek kalsit ve magnezit gibi katı karbonatlar oluşturuyor. Karbonat bir kez oluştuktan sonra salınım için 600°C üzeri sıcaklık ya da güçlü asit gerekiyor; sızıntı riski pratikte ortadan kalkıyor.

  2. Kanıt Kanıt tabanı alanın en sağlamı.

    Carbfix sahasında enjekte edilen CO2’nin %95’inden fazlası iki yıldan kısa sürede karbonata dönüştü ve bu dönüşüm CO2’ye eklenen izlenebilir bir işaretleyiciyle ölçüldü, modellenmedi. Carbfix’e göre yöntemin Hellisheiði’de ilk uygulanmasından bu yana 120.000 tondan fazla CO2 kayada kalıcı olarak mineralleştirildi. Dayanıklılık sorusunun bu kadar kesin yanıtlandığı başka bir yöntem yok.

  3. Ölçek sorunları Buna karşılık ölçek sorunları gerçek.

    Carbfix’in özgün süreci ton CO2 başına yaklaşık 25 ton su istiyor. Uygun reaktif kaya yalnızca belli bölgelerde bulunuyor ve karbonat kayanın gözeneklerini tıkadıkça kuyuya basılabilen miktar azalıyor. Tesiste yapılan beton karbonatlaması ise endüstriyel ölçekte ton geri dönüştürülmüş beton agregası başına ortalama 7,2 kg CO2 depoluyor: 1 Mt depolamak yaklaşık 140 Mt agrega işlemek demek. Bu bir kimya sorunu değil, lojistik sorunu.

  4. Türkiye: ofiyolit kuşakları Türkiye’de geniş ofiyolit ve peridotit kuşakları var; Anadolu’da CO2’yi doğal yollarla bağlayıp karbonata dönüşmüş kayaçlar (listvenit) de belgelenmiş.

    Bunlar, Mineralization sürecinin doğada da işlediğini gösteren gerçek örnekler. Ancak ulusal ölçekte bir toplam yok. Yayımlanmış hesaplar Orhaneli ve Divriği gibi tek tek yataklarla sınırlı ve yerinde enjeksiyon için değil, çıkarılan kayanın karbonatlaştırılması için yapılmış. Bu kayaçların varlığı bir kapasite tahmini yerine geçmiyor. Bu, kanıtlanmış bir avantaj değil; Türkiye için en önemli açık araştırma sorusu.

Matter ve ark., Science Carbfix, Hellisheiði işletme sonuçları Snæbjörnsdóttir ve ark., Nature Reviews Earth & Environment Tiefenthaler ve ark., Frontiers in Climate Barış, Özarslan ve Şahin, Energy Exploration & Exploitation

Teknolojiler ve uygulamalar

Teknoloji tipleri Karbonu yakalayan, dönüştüren ya da depolayan teknik yöntemler. Uygulama alanları Yöntemin uygulandığı sektörler, tesisler ve kullanım alanları.

Teknoloji tipleri

Karbonu yakalayan, dönüştüren ya da depolayan teknik yöntemler.

  • Teknoloji tipi

    Bazalt ve ofiyolite yerinde enjeksiyon In-situ basalt and ophiolite injection

    Suda çözülmüş CO2’nin bazalt ya da magnezyumca zengin başka bir reaktif kayaç formasyonuna basılarak yeraltında karbonata dönüştürülmesi.

    Nasıl işliyor
    1. CO2 kaynağı

      Atmosferik veya biyojenik CO2 sağlanıyor.

    2. Çözünme

      CO2 suda çözülüyor.

    3. Enjeksiyon

      Çözelti reaktif bazaltik formasyona enjekte ediliyor.

    4. Tepkime

      CO2 kayadaki kalsiyum ve magnezyumla tepkimeye giriyor.

    5. Karbonat

      Carbfix pilotunda CO2’nin yüzde 95’ten fazlası iki yıl içinde katı karbonat mineraline dönüştü.

    Dayanıklılık
    Ölçüldü

    Mineral karbonat

    Enjekte edilen CO2’nin %95’inden fazlası iki yıldan kısa sürede karbonata dönüşüyor.

    Neye dayanıyor
    Dönüşüm CO2’ye eklenen izlenebilir bir işaretleyiciyle ÖLÇÜLDÜ, modellenmedi. Karbonat oluştuktan sonra salınım için 600°C üzeri sıcaklık veya güçlü asit gerekiyor. Yöntemi sınırlayan başka etkenler var: özgün süreç ton CO2 başına yaklaşık 25 ton su istiyor ve karbonat kayanın gözeneklerini tıkadıkça kuyuya basılabilen miktar azalıyor.
    Matter ve ark., Science
    Türkiye bağlamı
    Anadolu’da CO2’yi doğal yollarla bağlamış kayaçlar (listvenit) belgelenmiş; bu, sürecin doğada işlediğini gösteriyor ama bir kapasite tahmini değil. Türkiye’deki ofiyolitler için ulusal bir depolama kapasitesi tahmini yok; yayımlanmış hesaplar Orhaneli ve Divriği gibi tek tek yataklarla sınırlı.
    Barış, Özarslan ve Şahin, Energy Exploration & Exploitation

  • Teknoloji tipi

    Reaktörde karbonatlaştırma (ex-situ) Ex-situ reactor carbonation

    Öğütülmüş reaktif kayanın yüzeyde bir reaktörde CO2 ile tepkimeye sokularak karbonata dönüştürülmesi.

    Nasıl işliyor
    1. Öğütme

      Reaktif kaya yüksek yüzey alanı verecek inceliğe öğütülüyor.

    2. Reaktöre besleme

      Öğütülmüş malzeme CO2 akışıyla birlikte reaktöre veriliyor.

    3. Karbonatlaşma

      Reaktörde suda çözünen CO2, mineralden açığa çıkan kalsiyum ve magnezyumla karbonat olarak çöküyor.

    4. Ürün ayrımı

      Oluşan katı karbonat akıştan ayrılıyor.

    5. Kullanım veya depolama

      Katı ürün yapı malzemesi olarak kullanılıyor ya da depolanıyor.

    Dayanıklılık
    Hesaplandı

    Mineral karbonat

    Ürün katı karbonat; dayanıklılık yerinde enjeksiyonla aynı kimyasal temele dayanıyor.

    Neye dayanıyor
    Tepkimeyi hızlandırmak için öğütme, ısı ve basınç gerekiyor; net giderimi belirleyen asıl kalem de bunların enerji maliyeti. Yerinde enjeksiyona göre üstünlüğü, uygun formasyon bulunmayan yerlerde de uygulanabilmesi.
    State of CDR, 3. baskı
Sıradaki sekme Uygulama alanları

Uygulama alanları

Yöntemin uygulandığı sektörler, tesisler ve kullanım alanları.

  • Uygulama alanı

    Beton geri dönüşümünde karbonatlaştırma Carbonation in concrete recycling

    Yıkımdan çıkan beton molozunun CO2 ile temas ettirilmesi ve içindeki çimento fazının karbonata dönüştürülmesi.

    Nasıl işliyor
    1. Kırma

      Yıkım betonu agrega boyutuna kırılıyor.

    2. CO2 teması

      Moloz, kapalı hacimde CO2 içeren gaz akışına maruz bırakılıyor.

    3. Karbonatlaşma

      Çimento fazındaki kalsiyum CO2’yi karbonat olarak bağlıyor.

    4. Geri kazanım

      İşlenen malzeme geri dönüştürülmüş agrega olarak kullanılıyor.

    Dayanıklılık
    Hesaplandı

    Mineral karbonat

    Karbon katı karbonat olarak bağlanıyor ve malzeme ömrü boyunca kalıyor.

    Neye dayanıyor
    Kimya sorunsuz işliyor; sorun ölçekte: tesiste yapılan beton karbonatlaması ton geri dönüştürülmüş beton agregası başına ortalama 7,2 kg CO2 depoluyor, yani 1 Mt depolamak yaklaşık 140 Mt agrega işlemek demek. Bu bir lojistik sorunu. Ayrıca giderim sayılıp sayılmaması, kullanılan CO2’nin kaynağına bağlı.
    State of CDR, 3. baskı

  • Uygulama alanı

    Maden atıklarının karbonatlaştırılması Mine tailings carbonation

    Madencilikten çıkan ince taneli, magnezyumca zengin pasanın havayla ya da CO2 akışıyla temas ettirilerek karbonatlaştırılması.

    Nasıl işliyor
    1. Pasa seçimi

      Magnezyum ve kalsiyumca zengin pasa sahaları belirleniyor.

    2. Serme ve havalandırma

      Pasa ince tabakalar halinde seriliyor; böylece havayla temas yüzeyi artıyor.

    3. Karbonatlaşma

      Havadaki ya da verilen akıştaki CO2 mineralle tepkimeye giriyor.

    4. Ölçüm

      Oluşan karbonat miktarı numune analizleriyle belirleniyor.

    Dayanıklılık
    Hesaplandı

    Mineral karbonat

    Oluşan karbonat kalıcı; ölçülen dönüşüm oranı sahadan sahaya değişiyor.

    Neye dayanıyor
    Malzeme zaten öğütülmüş olduğu için en pahalı adım atlanıyor; yöntemi çekici kılan da bu. Buna karşılık dönüşüm pasanın bileşimine ve iklime bağlı; bir sahada elde edilen sonuç başka bir sahaya genellenemiyor. İlavelik burada da ayrı bir soru: pasanın bir kısmı zaten kendiliğinden karbonatlaşıyor.

  • Uygulama alanı

    Çelik cürufunun reaktörde karbonatlaştırılması Steel slag carbonation in a reactor

    Çelik cürufunun kontrollü reaktör ortamında CO2 ile tepkimeye sokularak katı karbonata dönüştürülmesi.

    Nasıl işliyor
    1. Temin ve öğütme

      Cüruf alınıyor ve reaktöre uygun tane boyutuna öğütülüyor.

    2. Reaktör

      Cüruf bulamacı kapalı reaktörde CO2 içeren gazla temas ettiriliyor.

    3. Karbonatlaşma

      Cüruftaki kalsiyum CO2’yi karbonat olarak bağlıyor.

    4. Ayırma ve denetim

      Ürün ayrılıyor ve ağır metal salımı açısından denetleniyor.

    Dayanıklılık
    Hesaplandı

    Mineral karbonat

    Ürün katı karbonat; dayanıklılık diğer karbonatlaşma yollarıyla aynı temele dayanıyor.

    Neye dayanıyor
    Cürufun kalsiyum içeriği yüksek ve tepkime hızlı, dolayısıyla reaktörde kalma süresi kısa. Birbirinden bağımsız iki kısıt var: krom ve vanadyum salımının denetlenmesi gerekiyor; ayrıca cüruf zaten kullanılan bir yan ürün olduğu için giderim iddiasının, cürufun hangi kullanımın yerine geçtiğini göstermesi gerekiyor.

Sık sorulan sorular

Mineralization nedir?

Mineralization, CO2’nin kalsiyum ve magnezyum içeren reaktif kayayla tepkimeye girerek katı karbonat minerallerine dönüşmesidir. Karbonat bir kez oluştuktan sonra salınım için 600°C üzeri sıcaklık ya da güçlü asit gerekiyor.

Mineralization tek başına karbon giderimi sayılıyor mu?

Yönteme göre değişiyor. Maden atığı ya da çelik cürufu gibi reaktif malzemeler açık havada CO2’yi doğrudan bağladığında sonuç giderim; bu yüzey mineralizasyonu Enhanced Rock Weathering’e yakın bir süreç. Yakalanmış bir CO2 akışı kayaya enjekte edildiğinde ya da reaktörde karbonata dönüştürüldüğünde ise Mineralization bir depolama adımı: giderim sayılması için CO2’nin atmosferden ya da biyokütleden gelmesi gerekiyor. Fosil kaynaklı CO2’nin karbonata dönüştürülmesi azaltımdır.

Mineralization yönteminin dayanıklılık kanıtı ne kadar güçlü?

Alandaki en güçlü kanıt bu yöntemde: enjekte edilen CO2’nin %95’inden fazlası iki yıldan kısa sürede karbonata dönüştü ve bu dönüşüm CO2’ye eklenen izlenebilir bir işaretleyiciyle ölçüldü, modellenmedi. Carbfix’e göre Hellisheiði’de 120.000 tondan fazla CO2 kayada kalıcı olarak mineralleştirildi.

Beton karbonatlaşması ne kadar CO2 depolayabiliyor?

Tesiste yapılan beton karbonatlaması, endüstriyel ölçekte ton geri dönüştürülmüş beton agregası başına ortalama 7,2 kg CO2 depoluyor; 1 milyon ton depolamak yaklaşık 140 milyon ton agrega işlemek anlamına geliyor. Bu bir kimya sorunu değil, lojistik sorunu.

Mineralization öncelikle hangi koşullarda kurulabiliyor?

Dört koşulun aynı sahada bir araya gelmesi gerekiyor: reaktif kaya, enjeksiyonu kaldıracak geçirgenlik, yakında bir CO2 kaynağı ve su. Bu dört koşul nadiren bir arada bulunuyor; bugünkü sahaların dar bir coğrafyada toplanmasının nedeni de bu. Suyun kısıtlı olduğu yerlerde deniz suyuyla enjeksiyon ise yerleşik bir uygulama değil, bir araştırma konusu.