Burcu ALPTEKİN / Vergi Müfettişi

Hidrojene olan ilgi geçtiğimiz yıllarda küresel enerji dönüşümünün ve dekarbonizasyon akımlarının etkisi ile ivme kazanmıştır. Ayrıca Dünya, sonuçlarını artık daha şiddetle yaşadığı küresel iklim değişikliğinin tedirginliğini yaşarken, 2022’nin Şubat ayında başlayan Rusya Ukrayna Savaşı ile kendini büyük bir enerji krizi içinde bulmuş, dahası Avrupa Birliğinin (AB) petrol ve gaza erişiminin Rusya tarafından engellenmesi, kıtanın enerji güvenliğini sekteye uğratmış, enerji fiyatlarında keskin bir yükselişi de açık bir şekilde tetiklemiştir.

Rusya ve Ukrayna arasındaki savaşı takiben batı ülkelerinin uyguladığı yaptırımlar ile önem kazanan açık ifadeyle enerji güvenliği konusu, hidrojene olan ilginin daha da artmasını sağlamış, Avrupa Birliği’ne üye ülkelerin, Net Zero taahhütlerini yerine getirmek, enerji güvenliklerini sağlamlaştırmak ve Rusya’dan ithal ettikleri doğal gaz ve ham petrole olan bağımlılıklarını azaltmak yönünde bir eğilim sergilemeleri ve özellikle bu alandaki gelişmelere odaklanmaları tesadüf olmamıştır.

Savaş bununla birlikte, uzun zamandır devam eden yenilenebilir kaynakların enerji pastasındaki payını artırma girişimlerini de hızlandırmada etkin bir rol oynamış ve bu çerçevede, rüzgâr ve güneş gibi kaynakların arasına son dönemde sürdürülebilir ve geleceğin yıldızı olarak parlamada iddialı yeni bir alternatifin katılmasında net ve nihai bir rolde payı olmuştur: Nedir peki bu enerji kaynağı? Yeşil hidrojen.

Bir Enerji Kaynağı Olarak Hidrojenin Fonksiyonu ve Gizemi Nedir?

Bir proton ve bir elektrondan oluşan hidrojen, kararsız bir yapıya sahiptir, dolayısıyla dünya üzerinde serbest formda bulunması imkan dahilinde değildir, dolayısıyla bu da onun farklı bileşikler içinde yer alarak varlığını göstermesini kaçınılmaz kılar. Örnekse, su molekülü iki hidrojen ve bir oksijen atomundan oluşur; hidrokarbon olarak bilinen kömür, petrol ve gaz türevi organik bileşiklerin içerisinde de farklı sayılarda hidrojen atomları bulunur.

Bunun yanında bu kadar önem atfederken karbon emisyonuna değinmeden olur mu? Asla! Bu özelliği ile dünyadanın en hafif ve en bol bulunan elementi olma özelliği ile birçok enerji kaynağından üretilebilme ve dahası petrol ve dizel kadar güvenli bir yakıt olma özelliğini haizdir, sıvı ve gaz olarak depolanabilir ve taşınabilir, sudan temiz bir şekilde üretilebilir, karbon emisyonu olmadan kullanılabilir, sıkıştırıldığında petrol, dizel ve bataryalardan daha yüksek enerji yoğunluğuna sahip olma özelliklerini de taşımaktadır! Bu da demektir ki, farklı kaynaklardan farklı yöntemler ile üretilebiliyor olması hidrojeni diğer alternatif yakıtlara göre daha avantajlı konuma getirmektedir.

Ancak farklı kaynaklardan farklı yöntemler ile üretilebilen hidrojenin üretilebilmesi için teknik bir altyapı ve sürece hakim olmak gerekmektedir. Peki nedir bu yöntemler?

Hidrojen Üretim Yöntemleri ve Türleri

Hidrojenin dünyada neredeyse saf haliyle bulunması imkan dahilinde olmadığı için başka elementlerle oluşturduğu bileşiklerden arındırılması, diğer bir değişle ayrıştırılması suretiyle elde edilmesi gündeme gelmektedir. Ancak lütfen bahsettiğim şeyin çok kolay olduğu düşünülmesin, nitekim bu oldukça yoğun enerji gerektiren bir süreçtir. Hatta günümüz teknolojisinde hidrojenin önemli bir kısmı metandan buhar metan reformu (SMR) işlemi yoluyla üretilmektedir. Gelelim hidrojenin elde edilme yöntemlerine ve “gökkuşağı skalası” olarak da bilinen türlerine… Kahverengi hidrojen, siyah hidrojen, gri hidrojen, mavi hidrojen, yeşil hidrojen, turkuaz hidrojen ve pembe hidrojen.

Kahverengi hidrojen, gazlaştırma yöntemiyle linyit kömüründen, diğer bir söylemle doğal gaz yani metan molekülünün ısı altında hidrojen ve CO2 gazına ayrıştırılmasından (buhar reformasyonu) üretilir.

Siyah hidrojen, gazlaştırma yöntemiyle bitümlü (siyah) kömürden üretilir, ayrıca şunu belirtmek önem arz etmektedir ki, üretim sürecinde atmosfere CO2 salınır, evet doğru okudunuz, üretim süreci esnasında çevre için zararlı CO2 salınımı gerçekleşir.

Gri hidrojen, doğalgaz gibi fosil kaynaklardan elde edilen enerji ile “buhar metan reformasyonu” adı verilen bir yöntem uygulanarak, metan ve hidrojenin ayrıştırılması yoluyla elde edilir ve yine üretim sürecinde atmosfere karbondioksit salınır.

Mavi hidrojen, gri hidrojen ile aynı şekilde doğal gazdan; daha detaylı ifade ile hidrojenin metandan (veya kömürden) ayrıldığında üretilen CO2’yi yakalamak ve uzun süre depolamak için gerekli ek teknolojiler kullanılarak gri hidrojen ile aynı süreci haiz olarak üretilir. Mavi hidrojenin üretimindeki tek fark, mavi hidrojenin yer altında depolanmasıdır. Buhar reformasyonu yöntemi ile ortaya çıkan karbondioksit yüksek oranda yakalanır ve hidrojen yer altında depolanır.

Mavi hidrojen üretiminde çok hassas bir konu var ki, belirtmeden geçmek istemiyorum, adının da çağrışım yaptığı gibi, mavi hidrojen üretiminde CO2 hemen atmosfere ulaşmayıp yeraltında depolandığı için literatürde iklim nötr olarak da kabul edilmektedir. Ancak konu ile ilgili tartışmalar hala devam etmektedir, nitekim tartışmaya mahal husus CO2’nin tamamının yakalanamamasından kaynaklı ve yer altında depolama da tam bir çözüm önerisi sunmadığından nihai aşamada tam bir karbonsuz üretim tanımını karşılamamaktadır.

Yeşil hidrojen, yalnızca yenilenebilir enerji kaynaklarından elde edilen elektrik kullanılarak suyun elektrolizi ile üretilir. Ayrıca kullanılan elektrik de 0 yenilenebilir kaynaklardan sağlandığı için seçilen elektroliz teknolojisine bakılmaksızın, karbondioksit içermez. Bu demektir ki, kullanımı, evet son kullanımı karbon salımına neden olmaz. Ancak diğer hidrojen üretme yöntemlerine göre çok daha pahalıya mal olduğu için yeşil hidrojen günümüzde büyük ölçekte üretilememektedir.

Turkuaz hidrojenin, üretim teknolojisi olarak hibrit bir teknolojiyi hayata geçiren bir teknoloji sistematiği vardır. Nitekim yeşil ve mavi hidrojenin üretim yöntemlerini hibritleştiren bir üretim öngörüsü sunar turkuaz hidrojenin üretimi. Nasıl mı? Doğalgaz ilk sırada yer almak üzere, fosil yakıtların bileşiminde bulunan hidrojen, yukarıda bahsi geçen yenilenebilir kaynaklardan elde edilen elektrikle ısıtılarak ayrıştırılır, bu yolla doğalgazdaki metan hidrojen ve katı karbona dönüşür. Peki bu yöntem extra avantaj sunar mı? Şöyle ki, bu yöntemle hidrojen üretiminde daha az CO2’nin çevreye salınması sağlanmış olur ve dahası kullanılan hibrit teknoloji ile siyah karbon elde edilir ki, elde edilen siyah karbon otomobil lastiklerinden kaplama malzemelerine ve plastik yapımına kadar pek çok sanayi alanında temel girdi olarak kullanılır.

Pembe hidrojen, elektrolize güç vermek için nükleer fisyon diğer bir ifadeyle, bir nötronun, uranyum gibi ağır bir element atomunun çekirdeğine çarparak yutulması, bunun sonucunda bu atomun kararsız hale gelerek daha küçük iki ayrı çekirdeğe bölünmesi reaksiyonunun kullanılması ile üretilir, dolayısıyla tahmin edileceği üzere, üretim süreci noktasında gelişme kaydetmesi gereken bir teknolojiyi haizdir, ancak açıktır ki, üretim sürecinde herhangi bir karbondioksit emisyonu üretilmemesi ve nükleer enerjiyle çalışan elektrolizle üretilmesi hususları da dikkate değer ve takdire şayandır.

Hidrojenin Taşınması ve Depolanması

Bilindiği üzere hidrojen petrolden farklı olarak bir enerji kaynağı değil bir enerji taşıyıcısıdır. Dolayısıyla, hidrojenin üretim aşamasından sonra son kullanıcıya, diğer bir değişle dağıtım tesisine taşınması ve daha sonra kullanılmasını sağlamak üzere depolanması elzemdir.

Hidrojenin ucuz ve güvenli bir şekilde depolanması da ayrı bir handikaptır. Çünkü kimyasal niteliği gereği çok hafif bir element olması onun depolanmasını zorlaştırmaktadır. Bu noktada hidrojen depolama teknolojileri, sıkıştırılmış gaz hâlinde hidrojen depolama, sıvılaştırılmış hidrojen depolama, katı hâl........

© Ekonomim