Entegre demir-çelik tesislerinde uygulanabilir düşük karbonlu yeni teknolojilerin değerlendirilmesi

Demir-çelik üretimi enerji yoğun prosesleri içeren ve fosil yakıt kullanımında yüksek paya sahip olan bir sanayi sektörüdür. Bu nedenle küresel sera gazı emisyonun %7'lik bir kısmını oluşturmaktadır. Mevcut emisyon azaltım teknolojileri, bu sektördeki karbon emisyonlarını azaltmak için yeterli değildir. Bu tez çalışması, Türkiye'deki entegre üretim yapan tesisler (Kardemir, Erdemir ve İsdemir) için düşük karbonlu teknolojileri analiz etmektedir. Tesislerin 2022 ve 2023 yılında yayınladıkları aylık ve yıllık faaliyet raporlarından emisyon azaltımı ile ilgili veriler toplanmıştır. Demir-çelik üretim prosesinde karbon emisyonlarına neden olan başlıca süreçler; kok ve sinterleme tesisleri, yüksek fırınlar ve bazik oksijen fırınlarıdır. Bunun yanısıra yüksek fırınlara girebilecek özellikte üretimin sağlanabilmesi için kireç fabrikaları da karbon emisyonlarına neden olmaktadır. Bu sektör için yapılan çalışmalardan elde edilen emisyon azaltım teknolojileri üç (3) ana başlık altında özetlenmiştir; alternatif ham madde kullanımı, karbonsuz indirgeyiciler/yakıt ikamesi ve karbon yakalama ve depolama. Araştırılan teknolojilerin Türkiye'deki entegre tesislere uygulanabilirliği üç kriter dalında (uygulanabilirlik, karbon azaltım oranı ve maliyet) DEMATEL tekniği kullanılarak değerlendirilmiştir. Değerlendirme sonucunda Türkiye'de en hızlı uygulanabilir, en yüksek karbon azaltım oranına sahip ve en düşük maliyetli teknolojilerin alternatif ham madde kullanımı teknolojileri olduğu tespit edilmiştir. Alternatif ham madde kullanımı uygulamasında kömür harmanlama model çalışmalarından %73,66'ya kadar sera gazı emisyon azaltımı sağladığı kanıtlanmıştır. Ayrıca bu teknoloji için karbon azaltım oranının maliyet ve uygulanabilirlikle doğru orantıda olduğu görülmektedir. Karbonsuz indirgeyiciler/yakıt ikamesi teknolojilerinde seçim yapılırken en önemli kriterin karbon azaltım oranı olduğu tespit edilmiştir. Karbon azaltım oranı en yüksek karbonsuz indirgeyici teknolojisinin Türkiye'deki entegre tesislerde uygulanması durumunda %75 oranında sera gazı azaltımı elde edilebileceği tespit edilmiştir. Eğer yüksek fırınlar kullanılmaktan vazgeçilmez ise direkt fırınların tuyerlerine hidrojen takviyesinin de sera gazı emisyon oranlarını %21,4 oranında azaltacağı tespit edilmiştir. Diğer yandan karbon yakalama ve depolama teknolojilerinin Türkiye'de henüz yok denecek kadar az olduğu, özellikle depolama alanındaki çalışmalar için henüz bir altyapının oluşturulmadığı görülmüştür. Bu teknolojinin uygulanmasındaki en önemli engelin maliyet olduğu ortaya çıkmıştır. Gerekli adımların atılması ile Türkiye'deki entegre tesislerde bu teknolojilerin uygulanması durumunda %93,26'ya kadar sera gazı emisyon azaltımı sağlanabilir.