Atmosferdeki karbondioksit gerçekten temizlenebilir mi?

Biliyorsunuz iklim değişikliğini atmosferde bulunan ve sera etkisi yaratan karbondioksit (CO2) gazının varlığı ile ilişkilendiriyoruz. Aslında iklim değişikliğine yol açan tek gaz CO2 değil: metan (CH4), ozon (O3), diazot monoksit (N2O) ve kloroflorokarbonlar da (CFC) sera etkisi yapan gazlar arasında yer alıyor. Ancak tüm bu gazlar arasında en yüksek oranı karbondioksitin teşkil etmesi nedeniyle, sera gazlarından bahsederken zaman zaman sadece karbondioksitin dikkate alındığını görebiliyoruz. Bu yazıda atmosferde bulunan CO2 üzerinde biraz birlikte düşünelim istiyorum: CO2 miktarının arttığı söyleniyor. Peki ama düşmesi gereken doğru seviye diye bir şeyden bahsedebilir miyiz? Hangi düzeye inerse mutlu olacağız, gelin birlikte bir bakalım.

Her şeyden önce atmosferde olması gereken, ya da normal diyebileceğimiz bir CO2 düzeyinden bahsetmemiz doğru olmaz. Bugün CO2 miktarının artmış olduğundan bahsederken, iklim değişikliği konusunun henüz gündemimize girmediği yakın zamanlardaki bazı değerleri referans göstererek artışı tarif etmeye çalışıyoruz. Mesela endüstri devriminin başlangıcı sayılabilecek 1750 senesi gibi. O yıllarda atmosferdeki CO2 miktarının 280 ppm düzeyinde olduğunu kabul ediyoruz. Ama daha eskiye, hatta çok daha eskiye gittiğimiz zaman, atmosferdeki CO2 seviyesinin bugüne kıyasla çok daha yüksek olduğu zamanların yaşandığını da biliyoruz.

Örneğin bir zaman makinesi icat edip 400 milyon yıl önceye gidebilme şansımız olsaydı, CO2 miktarının bugüne kıyasla yaklaşık 8-10 kat daha fazla olduğu bir atmosfer bizi bekliyor olacaktı. Atmosferdeki CO2 bu yazının kaleme alındığı günlerde yaklaşık 415 ppm seviyesinde. Ama 400 milyon yıl önce atmosferdeki CO2 miktarı 3.000 ppm seviyelerindeydi. Bu yıllarda dünya yüzeyini kaplamaya başlayan bitki örtüsü fotosentez ile beslenerek büyüdüğü ve besin olarak CO2  gazına ihtiyaç duyduğu için, atmosferdeki CO2 miktarının düşmesine destek oldu. Bu yazının girişinde karbondioksit gazını azaltmaktan bahsederken, neden bir tropik orman görseli kullanıldığı şimdi anlaşılmıştır sanırım.

Zaman makinesine atlayıp bu sefer yaklaşık 20.000 yıl öncesine gitmiş olsaydık, buzul çağını yaşayan bir gezegenle ve yaklaşık 180 ppm düzeyinde CO2 içeren bir atmosferle karşılaşacaktık. Ayrıca iklim değişikliğiyle ilişkilendirebileceğimiz bir fark daha gözümüze çarpacaktı: Buzul çağında okyanuslardaki suyun önemli bir kısmı buz halinde karaları kaplamış durumda olduğu için, okyanusların bugüne kıyasla yaklaşık 120 metre daha düşük bir seviyede olduğunu görecektik. Buzul çağı sonrasında buzulların erimesi nedeniyle okyanuslardaki su seviyesi artacak, aynı zamanda artan sıcaklık nedeniyle okyanuslarda çözünen CO2 atmosfere salınarak 280 ppm mertebesine ulaşacaktı.

buzul çağı dünya haritası
20.000 yıl önce son buzul çağı yaşanırken kıtaların durumu: Avcı ve toplayıcı insanların Yeni Gine, Avusturalya, Polinezya ve hatta Japonya’ya nasıl ulaştıkları, bu harita incelendiğinde rahatlıkla anlaşılabiliyordur sanırım. Su seviyesinin düşük olması nedeniyle o yıllarda Yeni Gine ve Avusturalya gibi bir ayırım olmadığına da dikkat ediniz.

Bugün geldiğimiz noktada ise yaklaşık 415 ppm gibi bir seviyeye ulaşmış durumdayız. Yani buzul çağı sonrasında salınan karbondioksitin daha fazlasını çok daha kısa bir sürede atmosfere salmayı başarmış durumdayız – eğer buna bir başarı diyebilirsek tabii. Amerika Birleşik Devletlerinin Dünya’daki hava ve deniz olaylarını araştırması amacıyla görevlendirdiği Ulusal Okyanus ve Atmosfer İdaresi (NOAA) verilerine göre son 50 yıl içinde atmosferdeki karbondioksit düzeyinin nasıl arttığını aşağıdaki grafik üzerinde inceleyebilirsiniz.

CO2 artışı
1970 – 2020 seneleri arasında atmosferdeki karbondioksit miktarındaki değişim. Kaynak: ABD Ulusal Okyanus ve Atmosfer İdaresi (Climate.gov)

CO2 nasıl temizlenebilir?

Şimdi gelelim atmosfere salınan karbondioksit gazının nasıl temizlenebileceği sorusuna. Atmosferde halihazırda bulunan CO2 gazını temizlemeden önce, bugün salımı devam eden gazları nasıl ortadan kaldırabileceğimiz sorusu ile başlayalım. Çimento fabrikaları ya da entegre çelik üretim tesisleri gibi CO2 salımının yüksek olduğu yerlerde, bu tesislerin yakınına inşa edilen ve salınan CO2 gazını yakalama ve depolama görevi gören bazı teknolojiler bulunuyor. Karbon yakalama ve depolama (carbon capture and storage, CCS) adı verilen bu süreçlerde en basit tanımıyla üretim süreci sırasında salınan atık gaz yakalanıyor, ardından bir depolama alanına naklediliyor ve burada atmosfere salınmadan, yer altında jeolojik depolanması sağlanıyor.

karbon yakalama ve depolama
Karbon yakalama ve depolama süreçlerini tarif eden bir görsel. Kaynak: Wikimedia Commons, LeJean Hardin ve Jamie Payne (CC BY-SA 3.0).

Yukarıdaki kısa tariften de anlaşılabileceği üzere, bu süreçlerin temel amacı ağır sanayi tesislerinde çıktı olarak üretilen gazların, üretildikleri noktadaki salımını azaltmak. Buna ek olarak tek bir noktada salınan CO2 gazını yakalamak yerine havadaki CO2 gazını tutabilen sistemlerin de olduğunu belirtmekte fayda var. Birazdan bahsedeceğim.

Ancak bu noktada kısaca şunu belirtmemde fayda var: Bu yazının amacı bu farklı teknolojilerin bir değerlendirmesini sunmak değil. Bu teknolojilere neden ihtiyaç duyduğumuz, hatta daha da ileri giderek, bu teknolojilerle neyi amaçladığımızı sorgulamak. Karbon yakalama ve depolama  gibi sistemler ilk bakışta iyi bir amaca hizmet ediyor görünüyor: Nihayetinde, CO2 gibi zararlı bir gazın atmosfere salımını engelleyen bir teknolojiden bahsediyoruz. Ancak biraz durup düşündüğümüzde, bu tür bir teknolojiyi kabullenmeye dair temel bir problemi fark ediyoruz: Salınan CO2 gazını tutan sistemlere yatırım yapmak, CO2 gazı salımı yapan teknolojilerle çalışmaya devam edilmesini meşrulaştırıyor. Nasıl olsa çözümü var algısı yaratıyor. Ve en tehlikelisi, bizi sorunun kaynağıyla değil, sonuçlarıyla kavga eder bir konumda bırakıyor. Sorunu kaynağında çözmemizi engelliyor.

Salınan CO2 gazını tutan sistemlere yatırım yapmak, CO2 gazı salımı yapan teknolojilerle çalışmaya devam edilmesini meşrulaştırıyor. Nasıl olsa çözümü var algısı yaratıyor. Ve en tehlikelisi, bizi sorunun kaynağıyla değil, sonuçlarıyla kavga eder bir konumda bırakıyor. Sorunu kaynağında çözmemizi engelliyor.

Karbon yakalama ve depolamanın geçici bir çözüm olabileceğini kabul etmemiz lazım. Sorunun kaynağına inme konusunda aciliyeti geçiştirmesi bir yana, bu teknolojilerin yüksek enerji ihtiyacı olduğunu da göz ardı etmememiz gerekiyor. CO2 gazını yakalamak için gereken tesisler bir yana, bu gazı nakletme ve depolama süreçlerinde harcadığımız enerji, ciddi bir verimsizliğin ve kabarık bir faturanın ortaya çıkmasına neden oluyor. Ancak, yakın gelecekte fosil yakıtlardan kurtulabileceğimize dair hiçbir somut plan olmaması nedeniyle, bu teknolojilere bugün ihtiyacımız olduğu bir gerçek. Ama biraz önce de belirttiğim gibi, bu yaklaşımı sadece geçici bir çözüm olarak kabul edip gelecek planlarımızı ona göre yapmak zorundayız.

Şimdi bu yazının esas konusuna geri dönelim ve bugüne kadar salımı yapılan gazları temizleyebilir miyiz, ona bakalım. Öncelikle şunu söyleyerek başlayalım: Evet, bu mümkün. Bunun en basit yolu da ormanlar. Tıpkı tarih öncesi zamanlarda olduğu gibi ormanlar havadaki CO2 gazını temizleyebilirler. Ancak bugün geldiğimiz noktada atmosfere her sene yılda 40 milyar ton CO2 bırakırken, bunun ormanlar tarafından tüketilebileceğini düşünmek için oldukça naif olmanız lazım. Ormanlar bunu tek başına başaramaz. Ama çözümü tek bir kaynakta değil, birçok faktörün katılımında aramamızın doğru olacağını düşünürsek, ormanların burada bir rol oynayacağını kesinlikle söyleyebiliriz.

İkinci bir yol da yukarıda artı ve eksileriyle bahsettiğim karbon yakalama ve depolama süreçleri. Özellikle biyo-enerji ile birleştirildiği takdirde, bu yaklaşımın atmosferdeki CO2 gazının temizlenmesi konusunda etkili sonuçlar üretebileceğini söyleyebiliriz (bio-energy with carbon capture and storage, BECCS). BECCS süreçlerinde sanayi, nakliye ya da enerji üretimi gibi sektörlerde yakıt olarak biyokütleden üretilen biyoenerji kullanılıyor. Çıkan CO2 gazı yakalanarak yer altında, ya da çimento gibi uzun ömürlü ürünlerin içinde depolanması sağlanıyor. Direkt hava yakalama (direct air capture) bu kapsamda değerlendirebileceğimiz bir diğer teknoloji. Bu yaklaşımda CCS gibi bir noktadaki salımı azaltmak yerine, atmosferde bulunan CO2 gazı direkt olarak yakalanabiliyor. Henüz geliştirme aşamasında olan bu teknolojinin maliyetli olması ve enerji ihtiyacı nedeniyle henüz gerçek anlamda bir çözüm olarak görülemeyeceğini söylemekte fayda var. Benzer bir yaklaşım olan deniz suyu yakalamada ise (sea water capture) deniz ve okyanuslarda çözünen CO2 gazı yakalanıyor ve böylece okyanusların havadan daha çok CO2 emebilir hale gelmesi hedefleniyor.

Sonuç

Yukarıda da belirttiğim gibi bu yazının amacı CO2 gazını yakalama imkanı sunan teknolojilerin teknik bir değerlendirmesini sunmak değil. Bu probleme dair nasıl bir yaklaşım içinde olduğumuzun kuş bakışı bir fotoğrafını çekmek. Yukarıda da belirtmiştim: Bir problemle iki şekilde mücadele edebilirsiniz. Ya problemin kaynağıyla mücadele etmeyi tercih edersiniz, ya da problemin sonuçlarıyla. Problemin kaynağıyla mücadele etmek çoğu zaman daha zordur. Ama kesin çözüm elde etmenizi sağlar. Problemin sonuçlarıyla mücadele etmek ise genellikle daha kolaydır ve geçici çözümler sağlayabilir. Ama kaynağı ortadan kaldırmadığınız için problem varlığını korumaya devam eder.

Bu yazıda kısa bir özetini sunduğum CO2 temizleme yöntemlerinin hepsi, dikkat ederseniz problemin kaynağıyla değil sonuçlarıyla mücadele ediyor. Çıkan CO2 gazının kaynağını yok etmek yerine, salınan gazı yakalamaya çalışıyoruz. Daha önce de belirttiğim gibi bunlar geçici birer çözüm sağlayabilir. Ancak uzun vadede bir çözüm olamayacakları bir gerçek.

Kök nedenleri kaldırmak adına yapılabilecek çok iş var ve bunların hepsi olmasa da önemli bir kısmı malzeme biliminin alanına giriyor: Alüminyum üretiminde inert anotların kullanımı, çelik üretiminde ergimiş oksit elektrolizi gibi CO2 salımı olmayan teknolojilere geçilmesi, ya da sanayide en yüksek CO2 salımı değerlerine neden olan çimentonun alternatiflerinin üretilmesi gibi (örnek bir çalışmayı burada görebilirsiniz). Mühendishane’deki bu yazıların amacı da bu zaten: Bu problemlere dair sorumluluk hisseden tüm genç mühendis ve mühendis adaylarının dikkatini tekrar tekrar buraya çekmek için kendi adıma bir gayret gösteriyorum. O nedenle bu yazıyı daha önce yayımladığım bu yazıdan kısa bir alıntı ile kapatmak istiyorum.

Veri içinde boğulduğumuz bir dünyada artık daha fazla veri üreten değil, bu verileri yorumlayabilen, dünyada olup bitenleri, birbirinden bağımsız görünen farklı gelişmelerin arasındaki bağlantıları anlayabilen ve değerlendirebilen insanlara herkesin ve her kurumun çok ama çok ihtiyacı var. O nedenle mesleği, branşı her ne olursa olsun, bu meslek ya da branşın temas ettiği diğer alanlarda da kendini geliştirmiş, mesleğine ait konuları sadece uzmanlık alanının bilgisine mahkum bir çerçevede değil, aynı zamanda sosyal, siyasi, çevresel ve ekonomik açıdan da kavrayabilen ve anlatabilen kişiler, içine girdiğimiz dönemin kazananları olacak diye düşünüyorum.

Sadece dar bir uzmanlık alanı kapsamında kalarak meslek icra etmenin kabul edilebilir olduğu yılları geride bıraktığımızı düşünüyorum. Kendi alanımızda uzmanlaşacağız elbette. Ama artık kendi mesleğimizi çekirdek kabul edip, dünyanın boğuştuğu büyük sorunlarla mesleğimizin temas ettiği tüm alanlarda kendimizi geliştirmek ve dünyayı anlamak adına gayret göstermemiz gerektiğine yürekten inanıyorum.

Takip edin

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