Bir şehir efsanesi: Karbonsuz alüminyum

Geçtiğimiz haftalarda basında Kanadalı bir firmanın karbonsuz alüminyum ürettiği ve Apple’ın da artık alüminyum için bu yeşil tedarikçiyi tercih edeceğine dair bir haber yer aldı. (Henüz görmediyseniz, Reuters’ın 5 Aralık 2019 tarihli haberine buradan ulaşabilirsiniz.) Rio Tinto ve Alcoa’nın ortak girişimi olan Elysis adında bir firma, alüminyum üretimi sırasında ortaya çıkan CO2 salımını ortadan kaldırdığını, hatta bu sürecin oksijen ürettiğini söylüyordu.

Bu haberde sunulan sürecin ayrıntılarını incelediğimizde, bahsi geçen sürecin gerçekten de direkt CO2 salımını ortadan kaldırdığını ve oksijen ürettiğini görebiliyoruz. Ancak bu gerçekten de üretilen alüminyumun tamamen karbonsuz olduğu anlamına mı geliyor, bir bakalım.

Alüminyum üretiminde neden CO2 salınıyor?

Öncelikle alüminyum üretiminde CO2 salımının neden gerçekleştiğini kısaca bir hatırlamakta fayda olabilir. Alüminyum doğada boksit (bauxite) adı verilen bir mineral karışımı halinde bulunuyor. Adını da 1821 senesinde ilk olarak keşfedildiği Fransa’daki Les Baux adlı köyden alıyor.

les baux
Pierre Berthier’in ilk olarak 1821 senesinde bulduğu boksite adını veren Les Baux köyü (Fransa).

Bu mineral karışımından alüminyum üretmek için iki aşamalı bir süreçten faydalanıyoruz. İlk adımda boksiti kullanarak alüminyum oksit (Al2O3), ikinci adımda ise alüminyum oksitten saf alüminyum elde ediyoruz. Bu süreçleri tasarlayan mühendislere ithafen birinci adımı Bayer, ikinci adım ise Hall-Héroult prosesi olarak adlandırıyoruz. Haberde bahsi geçen ve CO2 salımı olmadığı söylenen süreç sadece ikinci adımın, yani alüminyum oksitten alüminyum eldesinin (Hall-Héroult) yerini alıyor.

İkinci adımda gelen Hall-Héroult prosesi, sera gazı salımı açısından oldukça problemli: Muhtemelen şaşıracaksınız, bu süreç sırasında üretilen alüminyumdan daha fazla miktarda CO2 üretilmesi gerekiyor. Üstelik bu sürecin istenmeyen çıktıları sadece CO2 ile sınırlı da değil: CF4 (karbontetraflorür), SF6 (sülfürhegzaflorür) ve C2F6 (hegzafloretan) gibi çok daha tehlikeli sera gazlarının salımı da bu süreç sırasında gerçekleşiyor. Bu gazların sadece isimlerini vermek belki tehlikelerini anlatmak için yeterli olmayabilir, şu bilgileri de paylaşmakta fayda var: Örneğin C2F6 gazının küresel ısınma potansiyeli (Global Warming Potential) 11.100 GWP-CO2 düzeyinde. Yani bu gazın 1 kg salınması, 11 ton CO2 salımına eşdeğer düzeyde küresel ısınmaya yol açıyor. SF6 ise daha da kötü: 1 kg SF6 salımı, yaklaşık 23 ton CO2 salımına eşdeğer bir etki yaratıyor. Toplam etkiye baktığınızda gerçekten olumsuz bir tabloyla karşılaşıyoruz.

Elysis prosesi gerçekten de karbonsuz mu?

Elysis prosesi bu salımları ortadan kaldırıyor olması nedeniyle gerçekten de çevre açısından önemli bir iyileşme elde edilmesini sağlıyor. Fakat bu iyileşme, üretilen alüminyumun CO2 salımından arındırılmış olduğu anlamına gelmiyor.

Elysis prosesinde tıpkı geleneksel Hall-Héroult sürecinde olduğu gibi girdi olarak alüminyum oksit (Al2O3) kullanılıyor. Dolayısıyla öncelikle bu hammaddenin Bayer prosesi kullanılarak boksitten elde edilmesi gerekiyor. Büyük endüstriyel opeasyonlarla çıkarılan boksit genellikle maden yakınlarında parçalanıp işlenirken çıkan “kırmızı çamur”, doğaya sızması durumunda büyük zararlara yol açabiliyor. Örneğin 2010 senesinde Macaristan’ın Ajka kentinde bir alümina fabrikasının atık havuzundaki setlerin yıkılması sonucunda 1 milyon metreküp kızıl çamur çevreye yayılırken, bu kaza nedeniyle on kişi hayatını kaybetmiş, 150 kişi yaralanmıştı. Bu olay basında “Macaristan tarihindeki en büyük çevre felaketi” vurgusuyla yer bulmuştu.

kırmızı çamur
Bayer prosesinde çıkan “kırmızı çamur”, demir oksitler nedeniyle sahip olduğu kırmızı renk ve çamurumsu kıvamı nedeniyle bu şekilde adlandırılıyor. Bu atık, sera gazına ek olarak alüminyum üretiminin en önemli problemlerinden bir tanesi olarak mevcudiyetini koruyor.

Elysis prosesinde üretilen alüminyum da maalesef bu işlemden geçerek üretildiği için aynı atığın ortaya çıkmasına yol açıyor. Aynı zamanda bu proses yüksek miktardaki enerji gereksinimi nedeniyle ciddi miktarda sera gazı salımına yol açıyor: Matthew Stevens’ın (Financial Times, Aralık 2019) değerlendirmesine göre, Bayer prosesiyle bir ton alümina üretebilmek için 2.5 MWh elektrik tüketilmesi gerekiyor ve dünyanın birçok önemli işletmelerinde bu elektrik ihtiyacı maalesef fosil yakıtlardan karşılanıyor. Bu konuyla ilgili olarak ileride yeşil enerjinin kullanılabilecek olması gibi argümanların geçerliliğine şahsen inanmıyorum. Nelerin olabileceğini söyleyerek içimizi rahatlatmak yerine mevcut duruma bakıp güncel olanı doğrusu ve yanlışıyla kavramamızın daha doğru olduğuna yürekten inanıyorum. Gelecekte nelerin mümkün olabileceğini konuşmak spekülatif olduğu kadar, mevcut problemlerin ağırlığından sıyrılmak adına bir kaçış yolu da yaratıyor maalesef. O nedenle futurist değil nowist olmak, çözümlere odaklanmak adına çok daha değerli. Hatırlarsanız geçtiğimiz hafta bu konunun önemini aktarmaya çalıştığım bir yazı da yayımlamıştım.

alüminyum ve çelik sera gazıSonuç olarak bu kadar büyük şirketlerin ortaklığında bir girişim ortaya çıkınca ve yatırımcıları arasında Apple ve Kanada Hükümeti olunca, konu medyada büyük yankı getirecek bir formatta sunulabiliyor. Ancak işin doğrusu şu ki, maalesef henüz karbonsuz alüminyum üretemiyoruz. Hatta şu anda küresel ısınma potansiyeli açısından kıyasladığımızda, alüminyumun çeliğe kıyasla daha yüksek sera gazı salımı yaptığını görüyoruz. Çeliğin küresel üretim tonajının yüksek olması, salınan toplam sera gazının yüksek miktarda olmasına yol açıyor. Ancak eşdeğer miktarlar kıyaslandığında farklı bir tabloyla karşılaşıyoruz.

Amaç burada şu malzeme iyi, bu malzeme kötü gibi bir sonuca varmak değil: Güncel durumu doğrusu ve yanlışıyla kavrayabilmemizi sağlamak. Doğru tedavi doğru teşhis gerektirir. Doğru teşhis için ise konuyu önyargılardan arınmış ve gerçekler çerçevesinde değerlendirmek gerekir. Daha fazla bilgi isterseniz, malzeme bilimi ve iklim değişikliği çözümlerine yönelik daha önce yayımlanan bu yazıya da göz atmanızı tavsiye ederim.

Takip edin

Mühendishane’nin bu Pazar yazılarını bilgilendirici buluyor ve haberdar olmak istiyorsanız, aşağıdaki Takip Et kutucuğundan e-posta üyeliği yaptırabilirsiniz.