Hazırlayan: Dr. Cemil Kanat SARISOY – TTGV Öncül Proje – Program Uzmanı

1. TTGV olarak Yeni Nesil Yakıt Teknolojileri’ne neden odaklandık?

Biyoyakıt ve sentetik yakıt teknolojileri, fiziki ve teknolojik kısıtlar nedeniyle elektrifikasyona kolay uyum sağlayamayan karbonsuzlaştırılması zor sektörlerde enerjiye erişimi kolaylaştırmak ve temiz enerjiye dayalı elektrifikasyonu mümkün kılmak adına etkili bir çözüm sağlama fırsatı sunmaktadır. Sürdürülebilir biyoenerji, özellikle havacılık ve denizcilik gibi konvansiyenel fosil yakıtlara yoğun bağımlılık gösteren sektörlerde fosil yakıt kaynaklı emisyonları hızla azaltma potansiyeline sahiptir. Kimya-petrokimya endüstrisinde ise biyo-ham madde veya yenilenebilir enerji kaynaklı hidrojen sayesinde, fosil yakıt bağımlılığını azaltarak döngüsel ekonomiye katkı sunmaktadır. Karbon Yakalama ve Depolama Özellikli Biyoenerji (BECCS) gibi teknolojiler ise, daha katı emisyon senaryolarında dahi karbon negatif olabilme özelliği nedeniyle önem taşımaktadır.

Biyoyakıtlara yönelimin arkasında, fosil yakıt kullanımının tetiklediği çevresel ve ekonomik risklerin hafifletilmesi, enerji arz güvenliğinin artırılması ve tarımsal kalkınmanın desteklenmesi gibi çeşitli dinamikler yer almaktadır. Yakıt tedarikinde dışa bağımlılığın azaltması, petrol fiyatlarındaki dalgalanmalara karşı direnç sağlaması, motor performansına olumlu etkileri ve tehlikeli madde kapsamı dışında değerlendirilebilir oluşu biyoyakıtları avantajlı kılmaktadır. Sentetik yakıtlar ise, hem mevcut altyapıya uyumluluğu hem de düşük karbon içeriği ile özellikle ağır yük taşımacılığı ve enerji yoğun sanayiler için yüksek potansiyeli olan bir seçenek olarak görülmektedir. Karbonsuzlaştırılması zor sektörlerde etkin emisyon azaltımı ve gerçekçi sürdürülebilirlik hedeflerine ulaşabilmek için biyoyakıtlar, sentetik yakıtlar, hidrojen ve CCS gibi çözümlerin tamamlayıcı bir şekilde ele alınması kritiktir. Bu teknolojilerin olgunlaşması ve yaygınlaşması, karar alıcıların güçlü politika desteğine, altyapı planlamalarına, kamu-özel sektör iş birliklerine ve küresel tedarik zinciri organizasyonlarına bağlı omaktadır. Bu bağlamda, TTGV olarak biyoyakıt ve sentetik yakıt üretiminin ölçeklenmesine katkı verebilmek adına karbonsuzlaştırılması zor sektörlerde yeni nesil yakıt teknolojileri odağında derin analiz çalışmalarımızı yapıp potansiyel projelere yönelik araştırmalarımızı başlattık.

2. Biyoyakıtlar ve sentetik yakıtlar arasındaki fark nedir?

Alternatif yakıtlar içerisinden; düşük veya sıfır karbon emisyonunu hedefleyen, yenilenebilir kaynaklardan gelişmiş üretim teknolojileri ile üretilen, mevcut yakıt altyapılarına uyumlu (drop-in fuels) veya küçük adaptasyonlarla mevcut altyapıda kullanılabilir durumdaki spesifik bir grubu “yeni nesil yakıtlar” olarak tanımlamak mümkündür. Fosil yakıtların yerine kullanılabilen veya bunlarla karıştırılarak tüketilebilen biyoyakıtlar, bitkisel materyaller, hayvansal yağlar ve organik atıklar gibi yenilenebilir ve sürdürülebilir biyolojik kaynaklardan biyokimyasal veya termokimyasal yöntemlerle üretilmektedir. Biyoyakıtların bir alt grubunu oluşturan "ileri biyoyakıtlar" ise, özellikle gıda zinciri üzerinde baskı oluşturmayan lignoselülozik bitki materyalleri, tarımsal ve ormancılık atıkları, algler ve atık yağlar gibi sürdürülebilir kaynaklardan, gelişmiş teknolojik süreçlerle üretilmektedir.

Sentetik yakıtlar ise, fosil kaynaklara dayanmadan, genellikle yenilenebilir enerji kullanılarak elde edilen hidrojenin, karbon içeren bir bileşenle (karbondioksit, karbon monoksit) ileri kimyasal ve katalitik süreçler aracılığıyla birleştirilmesi sonucu üretilen, karbon nötr veya düşük karbon emisyonlu, mevcut yakıt altyapılarıyla uyumlu alternatif yakıtlardır. Elektrifikasyona dayalı yenilenebilir enerji çözümleri genellikle elektrik altyapılarında büyük ve köklü değişiklikler ve yeni güneş paneli, rüzgar türbini gibi yatırımlar gerektirirken, biyoyakıt ve sentetik yakıtlar mevcut içten yanmalı motorlar ve akaryakıt altyapıları ile uyumlu çalışmaktadır. Böylece dönüşümün maliyetleri düşerken, enerji geçişi hızlandırılabilmektedir.

3. Biyoyakıtlar ve sentetik yakıtlar, konvansiyonel yakıtların ikamesi midir, tamamlayıcısı mıdır?

Biyoyakıt ve sentetik yakıt üretiminin temel amacı fosil yakıt kullanımını tamamen ortadan kaldırmaktan ziyade, sürdürülebilir olmayan bu konvansiyonel yakıtları sürdürülebilir alternatifleri ile tamamlamak ya da uzun vadede minimum fosil yakıt kullanımı için gerekli en ideal alternatif yakıt seçeneğini sunmaktır. Bu alternatif yakıt türleri, doğrudan fosil kaynakların yerini alabilecek teknik yeterliliğe sahip olsa da, temelde mevcut enerji altyapılarının dönüşümünü destekleyen geçiş araçları olarak değerlendirilmektedir. Özellikle ulaşım, havacılık ve denizcilik gibi elektrifikasyonun teknik ve ekonomik açıdan sınırlı olduğu sektörlerde, bu yakıtların karbonsuzlaştırma sürecine olan katkısı giderek artmaktadır. Biyoyakıtlar, tarımsal ve organik atık bazlı üretimleriyle, sentetik yakıtlar ise karbon döngüsünü kapatan üretim yapılarıyla fosil yakıtların alternatifi olabilecek potansiyele sahiptir. Bu nedenle, özellikle karbon nötr hedefleri doğrultusunda, bu yakıt türleri uzun vadeli sürdürülebilir enerji sistemlerinin yapı taşları olarak öne çıkmaktadır.

Bu bağlamda, bu yakıtların kısa ve orta vadede enerji sistemleri içerisinde tamamlayıcı bir rol üstlenmesi beklenmektedir. Mevcut fosil altyapılarla yüksek uyumları, yeni nesil yakıtları sistemsel dönüşüm süreçlerinde kritik bir poziyona sokmaktadır. Biyoyakıtlar, düşük karbonlu alternatifler olarak mevcut motor teknolojilerine sınırlı modifikasyonla entegre edilebilirken, sentetik yakıtlar yeşil hidrojen ve geri dönüştürülmüş karbondioksit gibi sürdürülebilir girdilerle üretildiklerinde, enerji arz güvenliği ve döngüsel ekonomi hedeflerine de katkı sunar. Bu çerçevede, biyoyakıtlar ve sentetik yakıtlar arasındaki ilişki ikame-tamamlayıcılık ekseninde doğrusal değil, zamansal ve sektörel bağlama göre değişkenlik gösteren bir etkileşim olarak ele alınmalıdır.

4. Yeni nesil yakıt teknolojilerinin yaygınlaşmasının önündeki zorluklar ve riskler nelerdir?

Biyoyakıtlara gösterilen ilgi önümüzdeki 10 yıllık süreçte artış eğilimi beklentisi gösterse de biyolojik kökenli ham madde arzında yaşanabilecek sorunlar ve kullanılan girdilerin (atık yağ gibi) lojistiğinde yaşanabilecek zorluklar sonucunda biyoyakıtların orta-uzun vadede pazar payını sentetik yakıtlarla paylaşması beklenmektedir. Gıda arz güvenliğini ve biyolojik çeşitliliği olumsuz etkilemeyecek şekilde yapılacak her türlü enerji tarımcılığı uygulaması biyoyakıt üretiminin sürdürülebilir olmasını sağlasa da artan güneş ve rüzgar enerjisi kapasitesi ve gelişen teknolojilerle birlikte fiyat avantajının orta-uzun vadede sentetik yakıtlara geçebileceği öngörülmektedir. Avrupa Birliği’nin hazırladığı Refuel EU gibi regülasyonlardaki zorunluluklarda bu beklentiyi doğrular şekilde sentetik yakıtlara geçişi desteklemektedir. Ancak hem CCUS teknolojilerinin yüksek maliyetleri hem yeşil hidrojene erişimde yaşanan zorluklar bugün için sentetik yakıt tesis yatırımlarının önündeki en büyük engel olarak karşımıza çıkmaktadır. Dolayısıyla Sentetik Sürdürülebilir Havacılık Yakıtları gibi gelecek yıllarda yoğun talep görmesi beklenen alternatif yakıtlara geçişi kolaylaştıracak mekanizmaların hızlı bir şekilde anlaşılması ve buna bağlı olarak sentetik yakıtlar özelinde mevzuat gerekliliklerinin sağlanması üretim konseptlerinin doğrulanması açısından kritiktir.

Ülkemiz için gelecekte daha da kritik hale gelecek konulardan biri de doğalgaz kullanım projeksiyonlarının doğru yapılmasıdır. Doğalgazdan hızlı bir çıkış, ülkemizin enerji arz güvenliği ve elektrifikasyona geçişi açısından ciddi bir risk yaratmaktadır. Ülkemizde mevcut elektrik, ısıtma ve sanayi altyapısı büyük ölçüde doğalgaza bağımlıdır. Ayrıca kullanılan petrol ve doğal gazın %90’ını ithal eden ülkemizin, dış ticaret hacminin büyüklüğü ve enerji arz güvenliğindeki kırılganlıkları düşünüldüğünde rekabetçiliğini koruyabilmesi için doğalgaza dayalı endüstriyel üretim altyapısnı biyometan gibi yeni nesil yakıtlarla besleyebilmesi gerekmektedir.

5. Türkiye’de biyoyakıt ve sentetik yakıt teknolojilerinin gelişmesi kapsamında Türkiye için önerilerimiz nelerdir?

TTGV’nin Yeni Nesil Yakıtlar özelinde yazılan derin analiz raporu kapsamındaki tüm bulgular dikkate alınarak, ülkemizde Bio-PtG ile elde edilecek Biyometan’ın endüstriyel kullanımına yönelik bir projenin öncül proje yatırım programı kapsamında değerlendirilebileceği düşünülmektedir. Biyogaz tesisinin yenilenebilir kaynaktan elde edilen hidrojenin (H₂) ve tesisteki biyojenik karbondioksit (CO₂) ile Sabatier reaksiyonunda metanlaştırılmasını ve üretilen gazın yakındaki sanayi tesislerine beslenmesinin veya şebeke enjeksiyon altyapsının test edilmesinin Türkiye için değer yaratıcı bir nitelikte olduğu öngörülmektedir. Böyle bir proje ile hem mevcut doğalgaz altyapısı değerlendirilebilecek hem de yenilenebilir enerji üretiminin kesintili yapısından kaynaklanan arz fazlası uzun süreli depolanabilecektir. Bununla birlikte sentetik yakıtlar konusunda dünya genelinde yatırımlara ve pilot projelere karşın, ülkemizde henüz bu konuda ciddi bir yatırım planı ve endüstriyel bir demo gösterimi olmadığı görülmektedir. Bu nedenle e-SAF üretiminde ihtiyaç duyulan doğru prosesleri tespit edebilmek amacıyla Sentetik Sürdürülebilir Havacılık Yakıtlarının Üretimi üzerine demonstrasyon ölçeğinde bir çalışmanın değer yaratacağı düşünülmektedir. Bu bağlamda, ticari gaz tedarikçilerinden sağlanacak karbondioksit (CO₂) ve hidrojeni (H₂) kullanarak, yarı-pilot ölçek Fischer-Tropsch reaktör sisteminde yerli imkanlarla ve farklı katalizör grupları ile sentez gazından sentetik parafinik kerosen (SPK) üretim potansiyelini araştırmayı ve SAF üretim denemesi yapmayı hedefleyen hızlı bir teknoloji ön gösterim projesi planlanmaktadır. Proje kapsamında elde edilecek tekno-ekonomik veriler kamuoyu ile paylaşılarak daha büyük ölçekli uygulamaların önünü açarak, Türkiye genelinde sentetik SAF üretim tesislerinin kurulmasına öncülük edecek bir mühendislik konsepti oluşturulması amaçlanmaktadır.

Güneş ve rüzgar gibi yenilenebilir enerji kaynakları açısından iyi bir potansiyele sahip olan ülkemiz, özellikle Avrupa enerji koridorlarına yakınlığı nedeniyle farklı yakıtların ve enerji taşıyıcılarının (SAF, Hidrojen, Metanol, Amonyak, Biyometan, DME, vb.) taşınması konusunda büyük bir potansiyele sahiptir. Bu durum Rusya’nın son yıllarda Avrupa’nın enerji bağımsızlığını olumsuz etkilemesi ile birlikte daha da kayda değer hale gelmektedir. Enerji arzını çeşitlendirmeyi amaç edinen Avrupa Birliği, şimdilik kuzeydeki AB ülkelerinin rüzgar enerjisi ve karbon depolama kapasitelerine güvense de SAF gibi niş yakıtlara erişim için ülkemizdeki potansiyeli değerlendirebileceği düşünülmektedir. Avrupa için kritik öneme sahip bir pazar olan ARA (Antwerp-Rotterdam-Amsterdam) liman ağı, Avrupa’nın SAF piyasasını yönetmektedir. 2030 yılında en büyük SAF üretim merkezleri haline gelecek Kuzey Amerika ve Asya (Singapur, Japonya) gibi uzak pazarlardan Avrupa’ya SAF getirmenin yüksek maliyeti ve ortaya çıkaracağı ek emisyon düşünüldüğünde Türkiye’nin sağlayacağı potansiyel SAF arzının Avrupa’daki alıcılar için oldukça kritik olabileceği öngörülmektedir.