Yenilenebilir enerji üretimine olan ihtiyaç artıyor

Kimyasal reaksiyon mühendisliği ve katalizörler enerji, petrokimya, rafinasyon gibi endüstriler için yüksek önem taşıyan bir çalışma alanı. Boğaziçi Üniversitesi Kimya Mühendisliği Bölümü öğretim üyesi Prof. Dr. Ahmet Kerim Avcı, ülkemizde bu alanda çalışan sayılı bilim insanlarından biri...

Enerji verimliliği için Boğaziçi Üniversitesi'nden öncü çalışmalar...

Petrokimya endüstrisinin önemli maliyetlerinden biri olan enerji kullanımını azaltma yönünde çeşitli projeler yürüten Dr. Ahmet Kerim Avcı, enerjide dışa bağımlılığımızı azaltmak yönünde yenilenebilir nitelikli kaynaklardan daha fazla yararlanılması gerektiğine dikkat çekiyor.  

2012’de tamamlanan ve TÜBİTAK tarafından desteklenen ‘’Katalitik Sentez Gazı Üretiminin Mikro Akış Koşullarında İncelenmesi’’ projesi kapsamında, mevcut uygulamalara göre yüzde 45’e varan daha düşük enerji girdileriyle metandan sentez gazı üretilebileceğini ortaya koyan Dr. Avcı, şimdi de biyodizel üretiminin bir yan ürünü olan ve arz fazlası bulunan gliserol maddesinden düşük enerji maliyeti ve yüksek verimle yüksek saflıkta hidrojen elde edilmesi yönünde çalıştıklarını belirtiyor.

Mevcut ve yenilenebilir nitelikli hidrokarbonlardan hidrojen ve sentez gazı elde edilmesi yönünde temel araştırmalar seviyesinde çalışmalara imza atan Prof. Dr. Ahmet Kerim Avcı, özellikle enerji ve kimya sektöründe geleceğin üretim süreçleri arasında önemli bir yere sahip olması beklenen mikrokanal reaktörler konusunda dünyada mevcut sayılı bilim insanları grubu içinde yer alıyor. Dr. Avcı, grubuyla birlikte bilgisayar destekli ve deneysel yöntemlerle yürüttükleri araştırmalarında mevcut uygulamalara göre daha düşük enerji girdisiyle sentez gazı ve hidrojen üretiminin yapılabileceği birimlerin temeli olan katalitik mikrokanal reaktör teknolojisi üzerinde çalışıyor. Bu teknoloji sayesinde kolayca ölçeklendirilebilir, taşınabilir ve hammadde kaynağının bulunduğu yere kurulabilir nitelikteki üretim birimlerin tasarımı ve işletimi ve enerji maliyetlerinin önemli düzeyde aşağıya çekilmesi mümkün olacak.

Dr. Avcı, 2012’de tamamlanan ’Katalitik Sentez Gazı Üretiminin Mikro Akış Koşullarında İncelenmesi’’ projesi kapsamında şu bilgileri verdi:

‘’Hidrojen son yıllarda elzem bir enerji kaynağı haline geldi, biz de projemizde doğal gazın en önemli bileşeni olan metanı verimli şekilde hidrojene ve sentez gazına dönüştürmeyi amaçlıyoruz. Verimli dönüşüm derken, bu işin doğası gereği yaklaşık olarak 800 oC ve üzeri sıcaklıklar gerekiyor. Bu dönüşümü ticari üretim ölçeğinde yaptığınızı düşünürseniz büyük bir enerji maliyeti ortaya çıkıyor. Biz doğal gazdan ya da diğer hidrokarbondan hidrojen elde etmek için hali hazırda çok yüksek olan enerji maliyetlerini düşürebilecek yenilikçi reaktör ve katalizörler geliştirmeye, başka bir deyişle aynı dönüşümü daha düşük sıcaklıklarla elde etmeye çalışıyoruz. Bu bağlamda, proje kapsamında geliştirdiğimiz mikrokanal reaktör mimarisi ve beraberinde gelen yüksek ısı iletim hızları sayesinde, katalizör tabakasının daha etkin şekilde çalıştırılabildiğini gösterdik. Sonuç olarak, endüstride yaklaşık 1000 oC’de gerçekleşen birim metan-hidrojen çevriminin 600 oC’de elde edilebileceğini ortaya koyduk”.

Büyük ölçekte bir sanayi tesisi için düşünüldüğünde çok daha düşük maliyetli bir dönüşüme imkân tanıyan ve aynı zamanda karbon salınımını da daha düşük seviyelere çekebilen bir ‘’Mikrokanal Reaktör’’ sistemi geliştirdiklerini anlatan Dr. Avcı, ülkemizde bu alanda bir ‘’ilk’’i gerçekleştirdiklerini vurgularken, bu tür uygulamaların ulusal platformlarda geliştirilmediğini ve sanayinin genellikle bu teknolojileri genellikle yurtdışından alma yoluna gittiğini de belirtti.

‘’Türkiye’de sanayi tarafında, özellikle kimya, petrokimya ve rafinasyon endüstrilerinde üretim birimleri genellikle anahtar teslim olarak yurtdışından satın alınıyor. Reaktör, katalizör gibi üretimde kritik rol oynayan bileşenlerin geliştirilip endüstriyel ölçekte uygulanması konusunda ülkemizde yapılan çalışmalar yetersiz. Bu durum biraz da endüstrimizin bakış açısı ile bağlantılı. Garantili üretim açısından anlaşılabilir, ancak sürekli dışa bağımlı oluyorsunuz. Bizim çalışmamız ise maliyeti düşük ve hızlı şekilde ölçeklendirilebilen üretim birimlere temel olması bakımından da avantajlı’’.

Aynı alanda yürüttükleri yeni araştırmalar hakkında da bilgi veren Dr. Avcı, kısa süre önce tamamlanan ve yine TÜBİTAK tarafından desteklenen bir başka projede ise Mikrokanal Reaktör sistemini kullanarak yenilenebilir nitelikli bir yakıt olan gliserolü hidrojene ve sentez gazına yüksek enerji verimliliğiyle dönüştürmeye çalıştıklarını belirtti:

‘’Son yıllarda oldukça ilgi gören ve araçlarda motorin ile doğrudan karıştırılarak kullanılabilen biyodizelin üretimi sırasında yan ürün olarak gliserol ortaya çıkıyor. Ürün karışımının yaklaşık olarak ağırlıkça %10’unu oluşturan gliserolün üretim hacmi, son yıllarda global ölçekte biyodizele olan talep nedeniyle ciddi bir artış gösteriyor. Bu durum talepten çok daha fazla miktarda gliserolün ortaya çıkmasına neden oluyor. Bu bağlamda gliserol ucuz ve yenilenebilir nitelikli bir hidrokarbon olarak dikkat çekiyor. Bizim çıkış noktamız şu anda arzı fazla olan ve ekonomik şekilde değerlendirilemediği takdirde biyodizel üretim maliyetini artıran gliserolü, katma değeri yüksek ürünler olan hidrojen ve sentez gazına verimli süreçlerle dönüştürebilir miyiz düşüncesi oldu. Bu nedenle mikrokanal reaktörlerde gliserol-hidrojen/sentez gazı dönüşümünü araştırmalarımıza dahil ettik”.

Prof. Dr. Ahmet Kerim Avcı sözlerini şöyle tamamladı: ‘’Bizim elde etmek istediğimiz son ürünler hidrojen ve sentez gazı. Hidrojen petrokimya ve rafinasyon süreçlerinde kritik bir hammadde olup, aynı zamanda doğrudan yakıt pilleri ile elektriğe çevrilebiliyor. Sentez gazı ise kritik ürünler olan metanol, amonyak ve sentetik hidrokarbonların hammaddesi. Hidrojen ve sentez gazının ticari uygulamalardaki başlangıç maddesi ise doğal gaz. Kararlı yapısından dolayı doğal gazın dönüşümü yüksek sıcaklıklar gerektiriyor. Ancak gliserol kullandığınızda pahalı ve kıymetli bir hammadde olan doğalgazı daha az tüketiyor ve saklamış oluyorsunuz. İkisi hali hazırda, ölçek bazında birbiri yerine geçebilecek maddeler değil. Ancak gliserol kullanımının artmasının bir avantajı da ithal ettiğimiz doğal gazı daha az kullanarak dışa bağımlılığımızın azalması olacaktır. Ayrıca yenilenebilir nitelikli olması itibariye gliserolün tüketimi, net pozitif karbon dioksit salımına yol açmayacaktır. İthalatımızın en büyük kalemlerinden biri enerji olduğu göz önüne alındığında bu alandaki yüzde 1’lik bir tasarrufun bile ülkemiz için çok büyük önem taşıdığı ortadadır’.

   

SAYGIN BİR AKADEMİK YAYIN 

Boğaziçi Üniversitesi Kimya Mühendisliği öğretim üyeleri Prof.Dr. Zeynep İlsen Önsan ve Prof.Dr. Ahmet Kerim Avcı’nın hazırladıkları ‘’Multiphase Catalytic Reactors’’ (Çok-fazlı Katalitik Reaktörler) başlıklı kitap, akademik yayıncılıkta dünyanın önde gelen saygın yayınevlerinden Wiley tarafından kısa bir süre önce okurlara sunuldu. Kitap, çok-fazlı katalitik reaktörlerin matematiksel modellemesi ve tasarımından endüstriyel üretim uygulamalarına kadar tüm boyutlarını ele alıyor.

Prof. Önsan ve Prof. Avcı kitaba dair sorularımızı yanıtladılar:

Kitap projesi nasıl oluştu, kısaca sürece dair bilgi alabilir miyiz?

Kitap projesi bizlere, ilgili alanlarda yapmış olduğumuz çalışmalardan ötürü Wiley tarafından teklif edildi. Kitabın içeriğini oluşturabilmek için öncelikle ilgili konularda hali hazırda bulunan kitapların içerikleri inceledik. Ayrıca çok-fazlı katalitik reaktörler alanında son yıllarda ortaya çıkan teknolojik gelişmelerin de kitap içinde yer almasını istedik. Bunlara ek olarak kitabın hedef kitlesini belirledik. Bu analizler sonucu hangi konulara ağırlık verilmesi gerektiğini, kitabın hedef kitlesini de göz önüne alarak oluşturduk. Titiz bir çalışma sonucu oluşturduğumuz içerik Wiley tarafından belirlenen dış hakemlere gönderildi ve yapılan değerlendirmeler sonucunda içeriğin hedef kitle için oldukça cazip ve güncel olduğu, ve piyasaya çıkmasının ardından kitabın oldukça ilgi göreceği tüm hakemler tarafından belirtildi. Bu aşamanın ardından Editörler olarak ilgili bölümleri hazırlayacak olan yazarları belirledik ve kitabın hazırlanma süreci bu şekilde başlamış oldu.

Her biri alanlarının önde gelen uzmanlarının yazar olarak yer aldığı bu kitapta bu uzmanları nasıl belirlediniz?

Bunun oldukça zor bir süreç olduğunu belirtmeliyiz. Yazar grubunun ilgili alanların önde gelen ve uluslararası düzeyde tanınan uzmanlarından oluşmasına özellikle dikkat ettik. Ayrıca uzmanların hem üniversite hem de endüstriden olmasına mümkün olduğunca özen gösterdik. Zira bu tip kitaplarda yazar grubunun kimlerden oluştuğu kitabın popülerliğini ve yaygın etkisini doğrudan etkiliyor. İsimleri belirledikten sonra yazarlara e-mail ile davet gönderdik. Ayrıca katıldığımız bilimsel konferanslarda karşılaştığımız yazarlara da bire bir olarak davette bulunduk. Bu sürecin zorluğu, her davetin olumlu olarak kabul görmemesinden ve bunun için de denk kalitede farklı yazarların tespit edilmesindeki güçlükten kaynaklandı. Ancak, zorlu bir süreçten sonra oldukça kaliteli diyebileceğimiz bir yazar grubunu belirledik ve birlikte çalışmaya başladık.

Kitabın hedef kitlesi kimlerden oluşuyor?

Kitap öğretim üyeleri, lisansüstü öğrenciler, araştırmacılar ve gerek bilimsel gerekse endüstriyel kuruluşlardaki uzmanlar için mükemmel bir referans kaynağı olacak şekilde hazırlandı. Bu bağlamda kitabın çok-fazlı katalitik reaktörler konusunda önemli bir kılavuz eser olacağına kuvvetle inanmaktayız.

Kitap hakkında bilgi için : http://eu.wiley.com/WileyCDA/WileyTitle/productCd-1118115767.html

 

Söyleşi ve fotoğraflar: Duygu Durgun Köseoğlu- Talat Karataş /Kurumsal İletişim Ofisi