Anadolu Ajansı’nda, 26 Haziran’da Gülşen Çağatay’ın hazırladığı bir haber, hidrojenin enerji sektöründeki kullanımının imalat sanayisini de içine alacak şekilde genişleme politikalarına ışık tutuyordu. Son yıllarda kapsamı genişleyen birçok araştırma ve çalışma grubunun ulaştığı sonuçlar, büyük sermaye gerektiren ve ülkelerin gelişmişlik seviyesinin göstergelerinden biri kabul edilen ağır sanayilerde, enerji ve ham madde olarak kullanılan petrol ve doğal gazın yerini biyokütle ve hidrojenin almasını öngörüyor. 2020’nin sonunda yaklaşık 20 ülke hidrojenin enerji sektöründe kullanımına yönelik destek politikaları geliştirmiş ve kimya, petrokimya, demir, çelik ve diğer madenlerin üretimi ve işletimi için gerekli olan enerjiyi sürdürülebilir ve temiz kaynaklardan sağlamayı amaçladıklarını açıklamışlardı. Gülşen Çağatay’ın, 21’inci Yüzyıl Yenilenebilir Enerji Politikaları Organizasyonu’nun (REN21) 2021 Yenilenebilir Enerji Küresel Durum Raporu'ndan derlediği bilgilere göre, yenilenebilir enerji sınıfında yer alan biyokütlenin bu sektörde petrol ve doğal gazın yerini alabileceği öngörülürken, yüksek sıcaklıklara ihtiyaç duyulan ağır sanayide ise yenilenebilir hidrojenin itici güç olabileceği vurgulanıyor. Rapora göre, geçen yıl yenilenebilir kaynaklardan ısı enerjisi üretiminin yüzde 90’ı sahalardaki biyokütlenin işlenmesiyle elde edilirken, enerji yoğun endüstriler olan kimya, petrokimya, demir çelik, çimento ve kireç sanayisinde bu potansiyelin değerlendirilebileceği ifade ediliyor. Ağır sanayide kullanılan petrol, doğal gaz ve kömür, bu işletmelerde ihtiyaç duyulan 1000 dereceye yakın sıcaklığa ulaşılmasını sağlıyor. Bu yakıtların neden olduğu ağır çevresel sorunların üstesinden gelebilmek için küresel çözüm arayışlarındaysa hidrojen alternatifi önemli bir yer tutuyor.

AĞIR SANAYİ KAYNAKLI KARBON SALIMINA “HİDROJEN” ÇÖZÜMÜ

Bu kapsamda, demir çelik endüstrisi, küresel enerji kaynaklı emisyonların yüzde 8’inden sorumlu tutuluyor. Bu nedenle de ağır sanayi alanları içinde en fazla emisyona sebep olan bu sektörde enerji kullanımında köklü değişim için çalışmalar devam ediyor. Örneğin İsveç, yeşil hidrojenin kullanılmasıyla demir çelik endüstrisindeki fosil kaynak baskısını azaltmayı hedeflerken, bu alanda kömür yerine hidrojen ve diğer temiz kaynakların kullanılması amaçlanıyor. İsveç’te faaliyet gösteren bir start-up, dünyanın en büyük hidrojen elektrolizi yatırımını gerçekleştirerek, çelik üretimini temiz kaynaklardan sağlamayı hedeflerken, tesisin 2024 yılında devreye alınması planlanıyor. Yine, Almanya’nın en büyük çelik üreticisi Thyssenkrupp da 2025 yılına kadar üretim zincirinde yenilenebilir hidrojenin kullanılacağını duyurarak, ağır sanayide hidrojen kullanımında önemli bir adım attı. Benzer şekilde, geçtiğimiz günlerde Bloomberg haber ajansında yayımlanan bir haber, Almanya’nın giderek daha katı duruma gelen iklim hedeflerini yakalama çabalarını hızlandırdığını vurgularken, ülke yönetiminin çelik endüstrisinden kaynaklanan salımları azaltmak için ek olarak 5 milyar euro harcayacağını bildiriyordu. Almanya Ekonomi Bakanı Peter Altmaier’ın demeçlerine odaklanılan haberde, Altmaer’in Alman çelik endüstrisinin temsilcileriyle yaptığı görüşmenin ardından, “Çelik, Almanya için kilit durumdaki bir sektör ama aynı zamanda sera gazlarının endüstriyel ölçekte en büyük salımcısı durumunda da olduğu için salımları azaltma çabalarında özel bir yeri var. Almanya, çelik fabrikalarının hidrojen üretim projeleri ile diğer araştırma programlarını destekleme yolunda yatırım yapacak. Fonlar aynı zamanda düşük salımlı metal üretimine dönüşümü kolaylaştırmak için gerekli altyapının oluşturulmasına da yardımcı olacak. Almanya’nın, 2050 yılına kadar çelik sektöründen kaynaklanan sera gazı salımlarını azaltabilmesi için 35 milyar eurodan fazla yatırım yapması gerekecek. Ülke yönetimi, çelik sektörünü yeşil sektöre dönüştürmek için AB’nin devlet yardımları konusundaki kurallarının izin verdiği en yüksek tutara kadar destek sunmaya hazır.” sözlerine yer veriliyordu. Bununla birlikte, Alman çelik sektöründen elde edilen bilgiler, çelik üreticilerinin tesis verimliliğini artırarak karbon salımlarını azaltma konusunda bir ölçüde ilerleme kaydetseler de söz konusu ilerlemenin şimdilik durduğu yönünde. Çeliğin temizlenmesi işlemi sırasında fırınların ısıtılması için kömür yerine hidrojenin kullanılması yapısal bir değişikliği gerektiriyor ki bu durum da üretim maliyetlerini büyük ölçüde artırıyor.

TÜRKİYE’DEKİ HİDROJEN ÇALIŞMALARI

Türkiye’de de bu yıl içinde sektör temsilcileri ve kamuoyu görüşleri alınarak Türkiye’nin hidrojen stratejisinin oluşturulması hedefleniyor. Nisan ayında ilk kez, doğal gaz ile hidrojenin karıştırılarak evsel cihazlarda kullanılması amacıyla projelendirilen GAZBİR-GAZMER Temiz Enerji Teknoloji Merkezi açılarak hidrojen alanında önemli bir adım atılmıştı. Ayrıca, ülkede rafineriler ve demir çelik endüstrisi başta olmak üzere doğal gaz dağıtım şirketleri, çimento ve gübre üreticileri, enerji sektöründe çalışan şirketler de hidrojenin kullanımına ilişkin çalışma yapıyor. Diğer yandan, Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı hidrojeni dört ana kazanım için elde etmeyi amaçlıyor. Bu amaçlar, daha fazla yenilenebilir enerjiyi sisteme dâhil etmek, ısı sektörünü karbon emisyonsuz bir hale getirmek, yerli kömürden hidrojen üretimi gerçekleştirmek ve hidrojen depolama ve tutucusu olarak borun kullanımını artırmak şeklinde sıralanıyor.

DEMİR ÇELİK ÜRETİMİNDE HİDROJENİN KULLANIMI

Malzeme Test ve İnovasyon Laboratuvarları’nın (MATİL) hazırladığı “Sürdürülebilir Çelik Üretimi” başlıklı bir çalışma da çelik üretiminde hidrojen kullanımına yönelik önemli bilgiler içeriyor. Çalışma, 2016’da gerçekleşen 49,4 milyar tonluk CO2 salımındaki enerji sarfiyatı payının yüzde 73,2 olduğunun altını çizerken, bu enerjinin 1/3’ünün sanayi üretiminde kullanıldığını ve farklı endüstriler içinde en yüksek payın ise yüzde 30 ile demir çelik sanayisine ait olduğunu vurguluyor. Bununla birlikte, tek başına tüm CO2 salımının yaklaşık yüzde 7,2’sinden sorumlu olan demir çelik endüstrisinde çeşitli iyileştirme uygulama modelleri bulunuyor. Bu modeller temel olarak salınan karbonun yakalanması ya da süreçte doğrudan karbon salımının engellenmesine yönelik olmak üzere ikiye ayrılıyor. Salınan karbonun tekrar yakalanmasına yönelik model CCS (Carbon Capture and Storage) teknolojisi olarak anılırken, bu ve benzeri yaklaşımlarda hidrojen, ekonomik olarak rekabetçi olana kadar kullanılabiliyor. Salınan karbonun yakalanması, yer altında kayalara pompalanması ve depolanması ise CCS teknolojisinin üç ana eksenini oluşturuyor. CCS teknolojisi her ne kadar güncel tesislere uygulanabilir olsa da maliyetinin yüksek olması ve operasyon zorluğu gibi dezavantajlar da barındırıyor. CCS teknolojilerinden farklı olarak daha radikal bir yaklaşımsa, demir çelik üretim sürecini değiştirerek karbon salımını doğrudan engellemek olarak öne çıkıyor. Bu amaçla geliştirilen modeller arasında en büyük ilerleme SSAB (çelik üreticisi), LKAB (demir cevheri firması) ve VATTENFALL (enerji firması) tarafından geliştirilen ve üretim sürecinde indirgeyici olarak hidrojen kullanılmasına dayan HYBRIT modeli olarak dikkat çekiyor. Bunun sebebi ise çelik üretiminde hidrojenin sadece ısı kaynağı olarak değil üretim sürecinde kömürden farklı olarak CO ve CO2 yerine su (H2 O) üreten bir katalizör görevi de görmesi. Bu modeldeki sorun, sudan elektrikle (elektroliz) hidrojen elde edilmesinin maliyeti. Öte yandan, hidrojenin depolamasındaki zorluklar da bu modelin yaygınlaşabilmesi için aşılması gereken zorluklar arasında bulunuyor. Elektrik üretiminde yoğun CO2 salımı sorununu aşmış gelişmiş ekonomilerde elektroliz hemen kullanılabilir durumdayken, Hindistan ve Çin gibi elektrik üretiminde kömür kullanılan yoğun CO2 salımı olan ülkelerde bile çelik üretiminde elektrolizin kullanılması emisyonu fark edilir ölçüde azaltabilir. Bu kapsamda, 2030 yılında çelik üretiminde hidrojen kullanımının ticari ölçeğe taşınacağı düşünülürken, değiştirilen her yüksek fırın için anında ve önemli kazanç gerçekleşmesi bekleniyor.

DRI ÇALIŞMALARI DA DİKKAT ÇEKİYOR

HYBRIT modelinin yanı sıra Avrupa menşeli çelik üreticilerinden Voestalpine ve Salzgitter gibi firmalar da çalışmalar yapıyor ve bu çalışmaların ortak noktası DRI (Doğrudan İndirgeniş Demir - Direct Reduced Iron/ Sponge Iron) kullanımı üzerine odaklanıyor. Bu modelde, Midrex ve HYL/ Energiron gibi işlem modelleriyle demir cevheri, sünger demire dönüştürmek için kullanılırken, yan ürün olarak oksijen (O2 ) ortaya çıkıyor. Doğal gaz (NG) kullanımının aşamalı olarak yerini hidrojene bırakması için çalışmalarsa devam ediyor. Bu modelin olumsuzluklarından birisi, üretimde geleneksel enerji kaynakları kullanılmadığından atık gazların yine üretim sürecinde enerji kaynağı olarak kullanılamaması. Bu durumsa, alternatif enerji kaynağı ihtiyacı yaratıyor.

YEŞİL ÇELİK İÇİN YEŞİL ENERJİ ŞART

Demir çelik üretiminde karbon salımını azaltmak için uygun maliyetli yenilenebilir enerji üretimini sağlamak gerekiyor. Günümüz sanayi ve teknolojisinde hidrojene dayalı DRI modelinde çelik üretimi 0 emisyon hedefine yönelik en makul yol olarak görülürken, DRI tesisleri, “hidrojene geçebilir” yapıda inşa edilebiliyorlar. Hidrojen kullanımındaki esas zorluk ise çelik üretim teknolojisi zorluğu değil, yenilenebilir enerji ile hidrojen üretimi, dağıtımı ve tedarikine yönelik zorluklar olarak öne çıkıyor. Diğer yandan, yılda 2 MT kapasiteli hidrojen bazlı bir DRI tesisi 800 MV’lık bir elektrolizör ve küçük bir nükleer tesise eş yenilenebilir enerji kaynağı gerektiriyor. Bu kapsamda da rekabet unsurunu sağlamak için hidrojen üretme maliyetinin 1,2 dolar/kilogram değerine gelmesi gerekiyor. Uzmanlar, doğrudan metal elektrolizi gibi ileri uygulamaların, alüminyum ve bakırda ağırlıklı olarak kullanılsalar da yeterli yenilenebilir enerji olmadığından çelik üretimine uyarlanmasının zorluğuna işaret ederken, örneğin, yılda 100 milyon ton çelik üreten Japonya’daki üretimi yeşil çelik lehine dönüştürmek için Japonya’daki tüm yenilenebilir enerji kaynaklarının iki katına çıkartılması gerekliliğini ifade ediyorlar. Bununla birlikte, hidrojen kullanımına yönelik hedefler gerçekleşemezse, güncel bilgimiz içerisinde elektroliz, temiz/yeşil çelik üretimi için elimizdeki tek yol olarak kalmaya devam edecek.

“YEŞİL ÇELİK İÇİN ÇALIŞMAYA BAŞLAMALIYIZ”

BESİAD ve MATİL Yönetim Kurulu Başkanı Mustafa Tecdelioğlu, iklim değişikliğinin günümüzün en önemli sorun başlığı olduğunu ve yeşil dönüşüm temelli çalışmaların da iş dünyasının önündeki en önemli yol ayrımı olacağının altını çiziyor. Bu kapsamda, Türkiye’de de önemli çalışmaların sürdürüldüğüne değinen Tecdelioğlu, Avrupa Yeşil Mutabakatı kapsamında, Ticaret Bakanlığı tarafından Yeşil Mutabakat Eylem Planı’nın yayımlandığını anımsatıyor ve “Ticaretimizin ve çelik ihracatımızın önemli bir kısmını yaptığımız Avrupa Birliği, Avrupa Yeşil Mutabakatı belgesini sadece bir iklim politikası olarak değil, aynı zamanda ekonomik bir dönüşüm programı olarak kurguladı. Yine AB’nin, 2026 yılında Sınırda Karbon Vergisi uygulayacağını belirttiği ürünlerin başında ise çelik geliyor. Sürdürülebilir, kaynak-etkin ‘Yeşil Çelik’ üretiminin 2026, 2030 ve 2050 hedeflerindeki karbon azaltılması ve nötr karbon hedefi için olmazsa olmaz çözüm, hidrojen ile çelik üretimidir. AB kaynaklarına göre, çalışmalar başlatılırsa, çeliğin ana girdisi olan cevherden ‘Karbonsuz Çelik Üretimi’ için gerekli olan hidrojenin 2030’lu yılların başında çelik üretiminde ekonomik olarak kullanılabileceği öngörülüyor. Hidrojenin çelikte ve sanayide ekonomik olarak kullanımının önündeki engelleyici ana faktör ise sudan hidrojen elektrolizinde kullanılacak yeşil enerji girdi maliyeti olarak karşımıza çıkıyor. Bu kapsamda, yeşil çelik üretimi önünde ana problem olan ekonomik, sürdürülebilir yeşil hidrojen üretiminin sağlanması için; yeşil enerjiden (rüzgâr ve güneş enerjisinden elde edilen elektrik) hidrojen üretimi, depolanması, taşınması konularında saha ve uygulamalara çok hızlı başlamalıyız. Yeşil çelik üretiminin, kararlı, gerçekçi proje ve uygulamalarla; teknolojik ve stratejik ürünlerin sürdürülebilir üretimi için de önemli bir fırsat olduğunu göz ardı edemeyiz. Dolayısıyla, Yeşil Mutabakat Eylem Planı kapsamında tüm çelik üreticileri, her yıl sonunda kontrol edilebilecek şekilde, beşer yıllık toplamda 30 yılı kapsayan uygulama projelerini süre, maliyet, karbon salımı azaltılması, ürüne getireceği ek maliyet ile kamudan beklenen teşvik ve destekler bakımından izlenebilir ve kontrol edilebilir şekilde planlamalılar. Böylece, yeşil çelik üretimine uygun yapının oluşturulması, Avrupa Yeşil Mutabakatı ve Paris İklim Anlaşması açısından Türkiye’nin elini de çok güçlendirecektir.” diyor.