Baca Gazı Desülfürizasyon İşlemlerinde Kireç Kullanımı İşletme Maliyetlerini Düşürüyor

Baca gazının SOx bileşimi, yakıttaki kükürt ile orantılı olduğu için doğal gaz veya benzeri düşük kükürtlü yakıtların kullanılmasının doğrudan baca gazı emisyonlarını düşürdüğünü söyleyen Çağdaş Yeşil, “Günümüzde doğalgaz gibi temiz fosil yakıt rezervlerinin sınırlı olduğunu düşünürsek kükürtlü katı veya sıvı yakıt kullanımının tercih değil zorunluluk olduğunu görebiliriz.” diyor. Desülfürizasyon işlemlerinde baca gazının ıslak filtre gibi ünitelerde kireç ürünleriyle muameleye tabi tutulduğu bilgisini paylaşan Yeşil, işletme maliyetinin daha uygun olmasından dolayı kireç bazlı desülfürizasyon sistemlerinin daha yaygın olduğunu belirtiyor. Yeşil, kireç bazlı yöntemlerin işletme maliyetini düşürmesi dışındaki avantajlarından ise şöyle bahsediyor: “Ana sarf malzemesi olan kireç ürünlerinin kolay bulunabilirliği de bir başka avantajıdır. Bu yöntemlerin en önemli avantajlarından biri de katkı maddesi olarak kirecin kullanılması durumunda son ürün olarak ekonomik değeri olan alçıtaşı veya sülfürik asitin elde edilebilmesidir.”

Öncelikle yaygın kullanılan baca gazı arıtma teknolojileri hakkında bilgi verir misiniz?

Kükürt oksitlerin kontrolü için uygulanan çeşitli yaklaşımlar; doğalgaz benzeri düşük kükürtlü yakıtlar kullanılması, uygun yakma tekniklerinin uygulanması ve baca gazının desülfürizasyonu şeklinde özetlenebilir. Baca gazının SOx bileşimi, yakıttaki kükürt ile orantılı olduğu için doğal gaz veya benzeri düşük kükürtlü yakıtların kullanılması doğrudan baca gazı emisyonlarını düşürür. Fakat günümüzde doğalgaz gibi temiz fosil yakıt rezervlerinin sınırlı olduğunu düşünürsek kükürtlü katı veya sıvı yakıt kullanımının tercih değil zorunluluk olduğunu görebiliriz.

Desülfürizasyon işlemlerinde baca gazı ıslak filtre gibi ünitelerde kireç ürünleriyle muameleye tabi tutulur. Geri dönüşümlü ve geri dönüşümsüz yöntemleri mevcuttur. Geri dönüşümlü sistemlerde pazar değeri taşıyan son ürün elde edilir, dönüşümsüz sistemlerde ise bertaraf edilmesi gereken atıklar çıkar. Günümüzde kullanılan baca gazı desülfürizasyon yöntemlerinin %90‘ı geri dönüşümsüz olarak uygulanmaktadır. Dönüşümlü sistemler pahalı sorbentler kullanımı açısından maliyetli olurken, atık miktarının daha az olması ve oluşan ürünün (Sülfürik asit, alçı taşı) pazar değeri taşıması gibi nedenlerle de üstün taraflara sahiptir.

Zenginleştirme prosesleri ile kömürdeki kükürdün azaltılarak düşük kükürtlü yakıt elde edilmesi uygulanan yöntemlerden bir diğeridir. Kömür zenginleştirme prosesleri ile %30-50 SO2 tutma verimi sağlanabilir. Kömür zenginleştirme prosesleri organik kökenli kükürdü çıkaramazlar ama kül oluşturan maddeleri de kömür bünyesinden alabilirler. Zenginleştirme işlemleri çoğu kez uygun maliyetli olabilse de proses sonucu açığa çıkan katı atıkları ve asidik sıvıları nedeniyle kısıtlamalara sahiptir.

Akışkan yataklı yakma sistemleri de SOx emisyonlarını azaltmaya yönelik uygulanan başarılı ve yaygın yöntemlerden biridir. Yanma odasına enjekte edilen kuru kireç yanma sonucu oluşan kükürt oksit emisyonlarını azaltabilir.

Günümüzün en yaygın kontrol yöntemlerinden biri de sorbent kullanımlı desülfürizasyon yöntemidir. Sorbent kullanımında yanma ürünlerine kireç ürünleri eklenerek %30-60 gibi SOx tutma verimi sağlanabilir. Aynı yöntemde kostik soda ve soda külü gibi kimyasallar kireç ürünlerine göre 3-4 kat daha pahalı olduklarından dolayı daha az tercih edilirler.

Sıvı yakıtlarda ise kükürt kimyasal desülfürizasyon işlemleriyle çıkartılabilir fakat petrol endüstrisi dışında pek yaygın bir yöntem değildir.

Baca gazı desülfürizasyon prosesleri genelde hangi alanlarda kullanılıyor? Tercih edilme nedenleri  nedir?

Kömür ve ağır fuel oil gibi fosil yakıtların elektrik enerjisi veya proses/ısınma ısısı eldesi için kullanıldığı tesislerde baca gazında açığa çıkan kükürt oksit bileşiklerinin tutularak asit yağmurlarının önlenmesi amacıyla kullanılır. Benzer şekilde rafinerilerin bazı bölümleri ve büyük tanker gemilerin motorları da ağır fuel oil yaktığından dolayı baca gazındaki yüksek kükürt oksitlerin tutulması için desülfürizasyon kullanılabilir. Desülfürizasyon prosesi kostik benzeri kimyasallarla da gerçekleştirilebilmesine rağmen, işletme maliyetinin daha uygun olmasından dolayı kireç bazlı desülfürizasyon sistemleri daha yaygındır.

Baca gazı desülfürizasyonunda kirecin  öneminden daha ayrıntılı bahseder misiniz? Kireç ürünleriyle baca gazı arıtımı nasıl sağlanıyor? Genel olarak kireç ürünleriyle baca gazı arıtımındaki yöntemler nelerdir?

Özellikle birkaç yüz megawat kapasiteli büyük termik santrallerde desülfürizasyon sisteminin işletme maliyetinin önemli bir kısmını sorbent maddesi oluşturur. Kireç, bu maddeler içerisinde en uygun maliyetli olanıdır ve zaten kurulumu-işletmesi zor olan bu tesislerde tercih edilmesi işletme maliyetini bir nebze de olsa düşürür.

Baca gazı desülfirizasyonu bahsedildiği gibi hedef kirletici olan kükürt oksitlerin kireçli su ile yıkanarak (scrubbing) veya direkt kuru halde temasa geçirilerek (dry method) etkisiz hale getirilmesidir. Örneğin ıslak yöntemde (wet scrubbing) baca gazı kireçli su ile yıkanarak son ürün olarak alçıtaşı elde edilebilir. Bu alçı taşı da çimento fabrikaları ve alçıpan üreticileri için kullanılabilir bir yan üründür.

Peki, kireç bazlı yöntemlerin işletme maliyetini düşürmesi dışında avantajları var mı?

Ana sarf malzemesi olan kireç ürünlerinin kolay bulunabilirliği de bir başka avantajıdır. Bu yöntemlerin en önemli avantajlarından biri de katkı maddesi olarak kirecin kullanılması durumunda son ürün olarak ekonomik değeri olan alçıtaşı veya sülfürik asitin elde edilebilmesidir.

Türkiye’de yakma sistemlerinde emisyon sınırlamaları var mı? Sizce yönetmelikler yeterli mi?

Ülkemizde “Endüstri Tesislerinden Kaynaklanan Hava Kirliliğinin Kontrolü Yönetmeliği” ile kükürt oksit ve benzeri kirletici emisyonlara çeşitli sınırlandırmalar getirilmiştir. Özellikle büyük tesisler baca ölçümlerini akredite kuruluşlara düzenli olarak yaptırmaktadırlar. Desülfürizasyon tesislerinin uygulaması açısından bakıldığında ise maalesef yeterli yatırım uygulamalarının ve takibinin sağlandığını söyleyemeyiz. Sonuç olarak yönetmelikler uygulamaların takibi açısından daha da geliştirilebilir.

Desülfürizasyon yöntemlerini ekonomik olarak değerlendirir misiniz?

Desülfürizasyon yöntemleri kullanılan sorbentten bağımsız olarak karmaşık ve pahalı sistemler olarak tabir edilebilirler. Gerek iç tüketimlerinin (elektrik, su, kireç) işletme maliyetlerini yüksek kılması ve gerekse de ünitelerin tesiste ilave alan kaplaması (scrubber, çökeltme havuzları v.b) yatırımcıyı zorlamaktadır. Bu nedenle de yatırım kararları zor verilen sistemler olarak bilinirler. Desülfürizasyon sistemleri, direkt olarak ekonomik getirileri olmamasına rağmen her ne olursa olsun çevresel sürdürülebilirlik açısından zorunlu görülmesi gereken yatırımlardır.

Baca gazı desülfürizasyonu ile sürdürülebilir çevre arasındaki bağlantıdan bahseder misiniz?

Baca gazlarındaki kükürt oksitler hava kirliliği, özellikle de asit yağmurlarına yol açması nedeniyle dünyamız için en önemli kirletici emisyonlardan biridir. Bu emisyonların desülfürizasyon yöntemleri ile hemen hemen %99 verimlere kadar tutulabilmesi ile çevreye olan zararları neredeyse elimine edilmiş olabilmektedir. Bu sayede hava kirliliğinde önemli azalma ve çevresel sürdürülebilirlik sağlanabilmektedir.

Son olarak eklemek istedikleriniz nelerdir?

Gün geçtikçe kirlenen atmosferimizin asit yağmurlarından korunması için desülfürizasyon sistemlerinin yaygınlaştırılarak yasal zeminde güvenceye alınması gerekmektedir.

Ülkemizde sıvı ve gaz yakıtlarda %90 mertebelerindeki dışa bağımlılıkla paralel olarak, katı yakıt kullanımı da gün geçtikçe artmaktadır. Örneğin doğalgazın elektrik üretiminde bugün kurulu güç olarak %45 civarında olan payı, 2023 senaryosuna göre %30 altında planlanmaktadır. Aradaki farkın önemli bir kısmı nükleerin yanı sıra yerli kömür ve linyit santralleri ile kapatılacaktır. Aynı senaryoya göre elektrik üretiminin yanında, sanayi tesisleri için de kömür kullanımı teşvik edilecek ve doğalgaz bağımlılığı azaltılacaktır. Bu senaryolardan da görüleceği üzere önümüzdeki yıllarda çevreye daha fazla emisyon salmak durumunda kalacağız.

Sonuç itibariyle, gerek elektrik üretiminde gerekse de proses ve ısınma ihtiyaçları için kullanılması zorunlu olan kömür ve benzeri kükürtlü yakıtların duman gazlarının temizlenerek atmosfere bırakılması çevresel sürdürülebilirlik açısından hayati önem taşımaktadır.