• Yakıldığında karbondioksit üretmeyen bir enerji kaynağı olan hidrojen, gün geçtikçe bir alternatif olarak daha popüler hale geliyor. Umman’da yakıt hidrojen konusunda yürütülen bir proje Dünya’daki enerji haritasını değiştirecek sonuçlar ortaya çıkarabilir.

Bilim insanları uzun yıllardır insanlığın enerji ihtiyacı için hidrojen ya da füzyon gibi karbondioksit üretmeyen alternatifler üzerinde çalışma yürütüyor. Son dönemde birçok enerji şirketi yeraltında doğal olarak bulunan “altın hidrojen” rezervlerini bulmanın peşinde.

Hidrojen Dünya’daki en temiz enerji kaynaklarından biri ve fosil yakıtlar kadar etkili ve pratik. Sorun şu ki bugün Dünya üzerinde kullanılan 100 milyon ton hidrojen suni olarak üretiliyor ve bu üretim süreci de büyük miktarlarda karbondioksit açığa çıkarak bir süreç. Ancak bu durum yeterli miktarda doğal hidrojen bulunması durumunda değişebilir.

Doğal olarak bulunan hidrojen

2012 yılında Mali’deki Bourakébougou kasabası yakınlarındaki bir su kuyusunun büyük bir hidrojen rezervi içerdiği tespit edildiğinde birçok enerji şirketi gözlerini doğada zaten var olan hidrojen rezervlerine çevirdi. Bu gaz doğal olarak oluştuğu için üretimi için gereken tek enerji girdisi onu toplamak için gereken enerji.

Doğal olarak bulunan hidrojene araştırmacılar “altın hidrojen” adını verdi. Mali’deki keşiften bu yana Fransa, İspanya ve Avustralya'da altın hidrojen için taramalar yapılıyor. ABD’de de Bill Gates tarafından desteklenen Koloma adlı şirket de ülkenin birçok bölgesinde yeraltında altın hidrojen arıyor.

Altın hidrojenin herkesin dikkatini çekmesini sağlayan gelişme 2022 yılında yaşandı. ABD Jeolojik Araştırmalar Kurumu'ndaki araştırmacılar, nasıl oluştuğu hakkında çok az şey bilinmesine dayanarak, yeraltında ne kadar hidrojen olabileceğine dair tahminlerini gözden geçirdiler. Modellemeleri, yerin altında trilyonlarca ton altın hidrojenin mevcut olabileceğini öne sürdü. Ancak gezegenin içerdiği gerçek hidrojen miktarı ve ne kadarının çıkarılmasının mümkün olabileceği belirsizliğini koruyor.

Nasıl oluştuğu tam anlaşılamıyor

Araştırmacılar altın hidrojenin bir kısmının Dünya'nın oluşumu sırasında biriktiği mantodan yavaş yavaş yerkabuğuna sızdığını düşünüyor. Bir diğer oluşum şekli de yeraltı sularının demir açısından zengin kaya mineralleriyle tepkimeye girerek demir oksit ve hidrojen gazı oluşturduğu serpantinleşme süreci. Altın hidrojenin peşinde koşan şirketler de en çok bu şekilde oluşan hidrojenin peşinde. Koloma ve HyTerra gibi ABD'nin orta batısında hidrojen arayan diğer şirketler de bu mantığı izliyor. Fransa ve İspanya'yı birbirine bağlayan Pirene dağlarında yeni tespit edilen ve on milyonlarca ton hidrojen içerebilecek yatakların, yüzeye alışılmadık derecede yakın duran demir zengini manto kayasının bir çıkıntısı nedeniyle oluşabileceğini söyleniyor.

Altın hidrojenin bir yakıt olarak, özellikle de uzun mesafelere taşınması söz konusu olduğunda bazı dezavantajları var. Patlayıcılığı yüksek olan altın hidrojenin nakledilmesi için sıvılaştırılması gerekiyor. Yine hidrojen için yeni boru hatları ve depolama tesisleri de gerekli. Bu tür büyük bir değişim için belli bir miktarın üstünde hidrojen bulmaktan daha fazla nedene ihtiyaç duyuluyor. Bu tür bir neden aslında var ve gözlerden uzakta Umman’daki Hajar dağlarında sessiz sedasız yürütülen bir proje tam da bu nedeni ortaya çıkarmaya odaklı. Bu proje başarıya ulaşırsa altın hidrojen enerji dünyasında büyük değişimlere neden olabileceği düşünülüyor.

 

 

Bir enerji tesisi olarak doğa

ABD Enerji Bakanlığı ile Umman hükümeti, Hajar dağlarında 400 ila 600 metre derinliğinde bir sondaj kuyusu açacak. Doğal olarak altın hidrojenin bulunduğu bu alanda önce doğanın kendi kendine hidrojen üretme kapasitesi ölçülecek ve ekip daha sonra su enjekte etmek ve kayayı ısıtmak da dahil olmak üzere hidrojen üreten reaksiyonu uyarmak için farklı yöntemler deneyecek. Araştırmacılar doğal sürecin uyarılarak, yani katalizörler eklenerek hidrojen üretiminin 10 bin katına kadar çıkarılabileceğini düşünüyor.

Tabii projenin karşı karşıya olduğu engeller de var. Birinci ve en önemlisi ısıtılan kayalardaki gözeneklerin tıkanarak hidrojeni hapsetmesi tehlikesi. Yine Umman'ın kayalarında yaşayan ve hidrojenle beslenen bakteri topluluklarının hidrojen miktarı arttığında nasıl tepki vereceği de belirsiz. Bu bakterilerin sayılarının artarak, yakıtın büyük bir kısmını toplanamadan yutacak sürü oluşturmaları da ihtimal dahilinde.

Ama her şey yolunda gider ve doğanın kendi mekanizmaları kullanılarak bir yakıt üretimi yapılabilirse insanlığın enerji geleceği için bambaşka şeyler konuşmaya başlayabiliriz.

 

 

* * *

Deniz suyundan yakıt hidrojen

ABDli Equatic şirketi, deniz suyundan hidrojen üretimini temiz bir şekilde gerçekleştirecek elektrolize dayanan yeni bir teknoloji geliştirdi.

Elektroliz yöntemi kullanılarak tatlı sudan hidrojen elde etme yöntemi uzun bir süreden beri kullanılıyor. Ancak deniz suyunda aynı işlem yapıldığı zaman hidrojenin yanı sıra klor gazı da ortaya çıkıyor.

Deniz suyundan temiz bir şekilde hidrojen ayrıştırmak için harekete geçen Kaliforniya Üniversitesinden Dr. Chen ve ekibi üç sene süren araştırmalar sonucunda deniz suyundaki tuzla reaksiyona girmeyen ince mimarili katalizörlere sahip elektrotlar geliştirdi. Sonuç olarak, tuzdaki klor sabit ve güvenli kalırken, hidrojen gazı üretiliyor ve temiz enerji olarak kullanılmak üzere hapsediliyor.

Bu yöntem yakın için hidrojen üretiminde yüksek maliyet, CO2 boru hatları veya tuzdan arındırma tesisleri gibi engelleri ortadan kaldırıyor. Uzmanlar eğer bu yöntem başarılı olursa yakıt hidrojenin ton fiyatının 2030larda 100 doların altına düşeceğini düşünüyor.

Equatic 2026’da bu teknolojiyle yılda 109 bin 500 ton karbondioksiti hapsedecek ve 3 bin 600 ton yakıt hidrojen tesisini kurmayı hedefliyor.

 

* * *

Atık sudan yakıt ve gübre

Yüksek oranlarda azot içeren atık sudan, arıtılmış su ve oksijen ile amonyak elde etmek için yeni bir teknik geliştirildi.

ABDli bilim insanı Feng-Yang Chen başkanlığındaki bir ekip tarafından geliştirilen yeni teknik yüksek sıcaklık ve basınca ihtiyaç duyan geleneksel arıtma ve amonyak üretiminin yerine oda sıcaklığında bir rektör kullanıyor.

Bu reaktöre atık su, elektrotlar tarafından oluşturulan reaksiyonlarla ayrıştırılıyor. İlk bölümde amonyak ayrılıyor, ikincisinden arıtılmış su üçüncüsünden de oksijen elde ediliyor.

Bu yöntemle elde edilen suyun Dünya Sağlık Örgütü standartlarını karşılayacak nitelikte olduğu ve günümüzdekinden çok daha düşük bir enerji girdisiyle amonyak üretimi yapılabileceği ifade ediliyor.

Tarım, soğutma sistemleri, kağıt, temizlik malzemeleri ve diğer endüstriler her yıl yüz milyonlarca ton amonyak kullanıyor. Bu kadar kimyasalın üretimi için Dünya’daki enerji üretiminin yüzde 2'si kullanılıyor ve tek başına karbondioksit emisyonlarının yüzde 1,4’ini gerçekleştiriyor.

Eğer Chen ve ekibinin araştırmaları olumlu sonuçlanırsa tarım alanlarındaki tüm gübre ve sulama ihtiyacı sadece atık sulardan karşılanabilir hale gelebilir.

New Scientist dergisinde konuyla ilgili olarak yayınlanan makalelerden derlenmiştir.