Sonsuz Ark/ Evrensel Çerçeveye Yolculuk
Golden hydrogen—or fool’s gold?
Dünya'nın içindeki sıcak kayalarda suyun kimyasal reaksiyonları sonucu sürekli olarak üretilen temiz hidrojenin, temiz bir enerji kaynağı olarak kullanılmaya ve dünyanın enerji sorunlarını çözmeye hazır geniş kaynaklarının olduğunu düşünmek çok güzel.
Olivin (yukarıda) ile temas ettiğinde su, "serpantinleşme" olarak bilinen bir süreçte temel bileşenleri olan oksijen ve hidrojen gazına ayrılabilir. (Fotoğraf: Wikipedia)
Bu harika bir hikaye - satması kolay - ama muhtemelen gerçek olamayacak kadar iyi.
Bir asırdan fazla bir süre önce Ernst Erdman, Almanya'nın Strassfurt kentindeki bir tuz madenine akan bir hidrojen gazı akışı keşfetti. O zamandan bu yana, yer bilimciler mikroplardan üretilen hidrojen, radyasyon ve suyun belirli minerallerle reaksiyonu da dahil olmak üzere bir dizi doğal hidrojen gazı kaynağı tespit ettiler.
1966 yılında USGS'den Thomas Thayer, olivin (Fe2+) gibi nispeten indirgenmiş demir atomları bakımından zengin yaygın minerallerin su varlığında kimyasal değişimlere uğrayabileceğini ve serpantin (Fe3+) gibi oksitlenmiş mineraller üreterek suyu temel bileşenleri olan oksijen ve hidrojen gazına ayırabileceğini öne sürmüştür. Bu "serpantinleşme" reaksiyonunun dünyadaki birçok kuyuda bulunan hidrojen gazından sorumlu olduğu düşünülmektedir.
1980'ler boyunca jeologlar ve ticari sondaj operasyonları, yaygın olarak doğal gaz (çoğunlukla metan) olarak adlandırılanın yanı sıra helyum, karbondioksit, nitrojen ve hidrojen sülfür dahil olmak üzere yaygın ancak dağınık hidrojen ve diğer doğal olarak oluşan gaz kaynaklarını tespit etti. Kansas'ta 1981 ve 1982 yıllarında CFA Petrol Şirketi tarafından açılan iki kuyunun beş yılı aşkın bir süre boyunca yüzde 20'nin üzerinde hidrojen gazı ürettiği tespit edilmiştir.
Nadiren de olsa insanlar bu doğal hidrojen kaynaklarından faydalanabiliyor ve bunları yakıt olarak kullanabiliyor. Doğal bir hidrojen kuyusu, 2012 yılından bu yana Mali'deki bir topluluk için küçük bir jeneratöre güç sağlamak üzere karbondioksit içermeyen yakıt sağlıyor. Kuyu 1987 yılında su sondajı sırasında kazara keşfedildi. İşçiler yanıcı gazı, kuyu kazıcılarından birinin sigara yakması ve yanlışlıkla gazı tutuşturarak ciddi yanıklara neden olmasıyla keşfetti. Kuyu mühürlendi ve geçici olarak terk edildi. Yaklaşık 20 yıl sonra, 2011 yılında, Malili bir işadamı ve petrol ve gaz şirketi Petroma'nın başkanı olan Aliou Diallo, çevredeki gaz sahasının haklarını satın aldıktan sonra kuyuyu açtı ve gazın yüzde 98 hidrojen olduğunu gösterdi.
Diallo jeohidrojenin potansiyelini fark etti ve jeohidrojenin potansiyelinden yararlanmaya odaklanmak için Petroma'nın adını Hydroma olarak değiştirdi. Temiz bir yakıt olarak hidrojene olan ilginin son zamanlarda yeniden canlanmasıyla birlikte, Bill Gates'in kurduğu Breakthrough Energy Ventures firması da dahil olmak üzere son derece saygın yatırımcılardan önemli yatırımlar alan çok sayıda başka start-up, "altın hidrojen" olarak adlandırılan doğal olarak üretilen hidrojen için dünyanın dört bir yanında sondaj yapıyor.
Avustralya'da doğal olarak oluşan ve "peri çemberleri" olarak bilinen oluşumların (bu görüntünün sağ üst köşesinde görüldüğü gibi) hidrojen gazı sızdırdığı tespit edilmiştir. (Wanmei Liang tarafından NASA Dünya Gözlemevi görüntüsü)
1980'lerde ABD petrol ve gaz üretimindeki düşüşü takip eden kaya gazı devrimiyle sık sık karşılaştırmalar yapılmaktadır. Yatay sondaj ve hidrolik kırma alanındaki yenilikler, 2000'li yılların ortalarından itibaren ABD'de hidrokarbon üretiminin olağanüstü bir şekilde yeniden canlanmasını mümkün kılmıştır. Ancak bu karşılaştırmaların gözden kaçırdığı nokta, devasa kaya hidrokarbonu kaynaklarının zaten var olduğunun biliniyor olmasıydı. Bu kaynağın ekonomik olarak kullanılmasını ve Amerika Birleşik Devletleri'nin dünyanın önde gelen petrol ve gaz üreticisi haline gelmesini sağlayan şey, sondaj teknolojilerindeki yeniliklerdi.
Doğal hidrojen farklıdır. Hidrojen evrende en bol bulunan element olmasına rağmen, Dünya'da kanıtlanmış büyük miktarlarda moleküler hidrojen birikimi yoktur; yakalanması çok zordur. Hidrojenin yeryüzünde üretilmesi için olası kimyasallar iyi bilinmesine rağmen, hidrojen içeren büyük alanların boyutu, derinliği ve gaz bileşimi bilinmemektedir. Bu temel bilgiler olmadan, herhangi bir hidrojen ürününün çıkarılması, saflaştırılması ve müşterilere taşınmasının maliyetleri tahmin edilemez. Mali gibi tüketicilerin kaynağın üzerinde yaşadığı yerlerde, önemli yerel faydalar olabilir, ancak büyük ölçekli üretim ve doğal hidrojenin uzun mesafeli taşınması, eğer büyük kaynaklar bulunursa, çok daha zor olacaktır.
Lorraine Üniversitesi'ndeki bilim adamlarının Fransa'nın kuzeydoğusundaki bir alanda 250 milyon tona kadar neredeyse saf hidrojen bulunduğu yönündeki son iddiaları henüz bağımsız olarak doğrulanmamıştır. Amerika Birleşik Devletleri Jeolojik Araştırmalar Kurumu şu anda jeohidrojen potansiyelini tahmin etmeye yardımcı olacak küresel bir kaynak modeli oluşturmaktadır; bu model doğal hidrojen kaynaklarının potansiyel etkisinin kamuoyu için belirlenmesine yardımcı olabilir.
Ama durun, son baktığımda küresel enerji şirketleri, topluma yakacakları düşük maliyetli moleküller getirmek, küresel refahı artırmak için gerekli gücü sağlamak ve kendileri için milyarlarca dolar daha fazla kazanmak için gezegenin en elverişsiz yerlerinde milyarlarca dolar harcayarak sondaj yapıyorlardı. Dünyanın Exxon'ları, Shell'leri ve BP'leri yeryüzündeki en iyi jeologları, jeofizikçileri ve sondajcıları istihdam etmektedir. Gezegenin hemen her yerinde sondaj yapmış olduklarından, ekonomik olarak geri kazanılmayı bekleyen büyük miktarlardaki hidrojeni gözden kaçırmış olabileceklerini hayal etmek zordur.
Bazıları sondaj sırasında hidrojen bulduklarını, ancak petrol ya da gaz çıkmayınca yollarına devam ettiklerini öne sürdü. Ne? Hidrojenin 100 yılı aşkın bir süredir değerli bir kimyasal ve yanma yakıtı olduğu biliniyor. Bu adamlar para kazanmak istiyorlar ve molekülleri ekonomik olarak topraktan nasıl çıkaracaklarını biliyorlar - büyük bir yeni kaynağı gözden kaçırmış veya reddetmiş olmaları muhtemel mi?
Jeolojik hidrojen Mali'deki küçük bir topluluğun enerji ihtiyacını karşılıyor ve daha fazlasının ekonomik olarak geri kazanılabilir olduğu tespit edilirse hepimiz bunu kutlayabiliriz. Altın hidrojen için sondaj yapan birçok yeni girişimin bir miktar bulacağına ve gerçek etkisinden bağımsız olarak yatırımcılar arasında ve sosyal medyada vızıltı yaratmaya devam edeceğine şüphe yok.
Bu arada hidrojen, amonyak üretmek ve dünyanın gıda tedarikini sürdüren düşük maliyetli gübreler yapmak için kullanılan temel bir endüstriyel kimyasal olmaya devam edecektir. Hepimiz jeohidrojenin şimdiye kadar gözden kaçan büyük, ekonomik açıdan rekabetçi bir kaynak olmasını umabiliriz, ancak umut, sınırlı fosil kaynaklara olan bağımlılığımızdan geçişte karşılaştığımız gerçek zorlukları yönetmek için bir strateji değildir.
Yenilenebilir enerji veya nükleer enerji kullanılarak elektroliz yoluyla üretilen yeşil ve pembe hidrojen, üretim sırasında salınan karbondioksitin yeniden biçimlendirilip yakalanması ve yeraltında depolanmasıyla üretilen mavi hidrojen veya doğal gazın katı karbon ve hidrojene ayrıştırılmasıyla üretilen turkuaz hidrojen gibi renklerine göre farklılaşan bir dizi farklı teknoloji kullanılarak karbondioksit olmadan büyük ölçekte hidrojen üretme çabalarında yenilikler devam etmektedir. Bu çabalardan bazıları umut verici görünse de, karbondioksit emisyonlarıyla ilgili anlamlı bir vergi veya başka bir maliyet olmadan, üretilen her bir ton hidrojen başına beş tondan fazla karbondioksit salan geleneksel buhar metan reformasyonu ile ekonomik olarak rekabet etmek mümkün değildir.
Fosil kaynaklar sınırlıdır ve iklim üzerindeki etkileri dünyayı bir an önce harekete geçmeye zorlamasa bile eninde sonunda yakılamayacak kadar pahalı olacaklardır. Ekonomik ve çevresel açıdan daha sürdürülebilir bir enerji geleceğine yavaş geçiş, kasıtlı olacak ve muhtemelen sosyal medyada çok az ses getirerek halkın çoğuna oldukça sıkıcı görünecektir. Kaçınılmaz geçişi en verimli ve adil şekilde gerçekleştirmek için, insan varlığına uzun vadeli bir bakış açısına ve hidrokarbon yanmasına dayanmadan refahı sürdürme taahhüdüne sahip bilge, teknik açıdan yetkin liderler ve özel sektör inovasyonu gerekecektir.
Hepimiz zengin olmayı ve altın hidrojen bulmayı umabiliriz, ancak bu iklim eylemi için sağlam bir temel değildir.
Eric McFarland, 6 Mart 2024, The Bulletin of The Atomic Scientists
(Nükleer Mühendislik eğitimi alan Eric McFarland, lisans ve yüksek lisans derecelerini U.C. Berkeley'den, doktorasını ise Massachusetts Institute of Technology'den almıştır. MIT'de Nükleer Mühendislik fakültesine katıldı ve burada araştırmaları nükleer reaksiyon temellerinden nükleer olayların tahribatsız malzeme ve kimyasal analiz için kullanımına geçti. McFarland 1991 yılında Santa Barbara'daki Kaliforniya Üniversitesi Kimya ve Nükleer Mühendislik Bölümü'ne geçmiştir. Yüzeylerdeki kimyasal reaksiyonların geleneksel Born-Oppenheimer yaklaşımı kullanılarak tanımlanamayan adyabatik olmayan elektronik uyarımlarla gerçekleştiğini deneysel olarak gösteren temel çalışmalar ve endüstriyel problemler ve enerji dönüşümüyle yakından bağlantılı kataliz alanında uygulamalı araştırmalar yapmıştır. 190'ın üzerinde bilimsel makale yayınlamıştır ve 25'in üzerinde patentin mucididir. McFarland her zaman endüstri ile yakın çalışmıştır ve birçok teknoloji şirketinin yönetim kurulu üyesi ve danışmanıdır. Diğer Üniversite öğretim üyeleriyle birlikte, başarılı bir halka arz gerçekleştiren bir kimyasal teknoloji start-up'ı olan Symyx Technologies'in kurucu direktörlerinden biriydi. McFarland'ın kataliz ve hidrokarbonların yakıtlara ve kimyasallara dönüştürülmesi alanındaki çalışmaları, birçok küresel petrol ve gaz şirketiyle önemli Ar-Ge programları yürüten bir başka üniversite start-up şirketi olan Gas Reaction Technologies Inc'in (GRT) CEO'su ve Başkanı olmasını sağlamıştır. McFarland, Avustralya'daki Queensland Üniversitesi'nde Dow Chemical Kimya Mühendisliği Kürsüsü'ne layık görüldü ve iki yıl boyunca Dow Sürdürülebilir Mühendislik İnovasyon Merkezi'nin kurucu Direktörü olarak görev yaptı. Halen karbondioksit emisyonu olmadan hidrojen üretimi için fosil kaynakları kullanma teknolojisi geliştiren yeni bir şirket olan CZero LLC'nin Teknolojiden Sorumlu Başkanıdır. McFarland aynı zamanda tıp eğitimi aldı ve Harvard Tıp Fakültesi'nden M.D. derecesi aldı ve genel cerrahi alanında mezuniyet sonrası eğitim gördü. Yarı zamanlı olarak Acil Tıp alanında çalışmış ve çeşitli yardım kuruluşlarında gönüllü hekim olarak görev yapmıştır.)
Eyüp Kaan, 29.04.2024, Sonsuz Ark, Çevirmen Yazar, Sonsuz Ark Çevirileri
- Sonsuz Ark'ta yayınlanan yazılardan yazarları sorumludur.
- Sonsuz Ark linki verilerek kısmen alıntı yapılabilir.
- Sonsuz Ark yayınları Sonsuz Ark manifestosuna aykırı yayın yapan sitelerde yayınlanamaz.
- Sonsuz Ark Yayınlarının Kullanımına İlişkin Önemli Duyuru için lütfen tıklayınız.