Yer altından çıkarılan petrol ürünlerinden uzaklaşmasında havacılık sektörüne yardımcı olmayı vadediyorlar ama mesele biraz karmaşık.
Havacılık günümüzde dünya genelindeki karbon yayılımlarının yaklaşık yüzde 3’ünü oluşturuyor; bu miktar yıllık 900 milyar ton CO2 kadar. Üstelik göklere çıkan insan sayısı arttıkça, toplam miktarın daha da yükselmesi bekleniyor.
Uçuşla ilişkili yayılımların büyümesini azaltmak için havayolları, sürdürülebilir havacılık yakıtları (SAF) şeklinde adlandırılan yeni tip sıvı iticilere yöneliyor. Bu SAF’lar, jet yakıtının yerini alacak kadar benzer nitelikte ama yenilenebilir enerji kaynaklarıyla yapılıyorlar. Üstelik yavaş yavaş arayı kapatıyorlar. ABD Federal Havacılık Dairesi, 2030 itibarıyla 3 milyar galon (11,36 milyar litre) SAF üretimine ulaşma planını duyurmuştu.
Havacılığı karbonsuzlaştırmayı hedefleyen diğer teknolojiler ufukta olsa da SAF, uçuşların büyük bir bölümünde emisyonları hızla azaltmak üzere benzersiz şekilde konumlandırılabilir. Pil ile çalışan elektrikli uçaklar geliştirme aşamasında ancak muhtemelen hava taksileri şeklinde daha kısa menzil ve daha ufak boyutlarla sınırlı kalacaklar. Airbus’un 2021’de duyurduğu hidrojenle çalışan uçaklar gibi tasarımların da sınırlı bir menzili olabilir.
Vadettiği şeylere rağmen SAF’lara kolay bir şekilde nasıl geçileceği, maliyetin ne olacağı ve bu yakıtların emisyonları gerçekte ne kadar fazla azaltabileceği gibi sorular cevap arıyor. Kendilerine has tüm avantaj ve dezavantajlarıyla beraber de geniş bir SAF çeşitliliği bulunuyor. İşte bu teknolojiyle ilgili bilmeniz gerekenler.
SAF’lar tam olarak nedir?
SAF’lar bir hidrokarbon karışımı olan geleneksel jet yakıtı (veya kerosen) ile kimyasal yönden birebir aynılar; fakat fosil yakıtlar yerine bir dizi yenilenebilir başlangıç malzemesi veya hammesinden yapılıyorlar. Pek çoğunda yemek yağları, mısır samanı (veya koçan hasat edildikten sonra geriye kalanlar), gıda artıkları ya da kentsel katı atıkların bulunduğu biyolojik atık ürünler kullanılıyor. Diğer SAF’lar ise karbondioksit ve hidrojenden yapılan tümüyle yapay yakıtlar veya e-yakıtlar.
Hammaddelerin kullanılabilir jet yakıtına dönüştürülmesi için bir dizi işlemden geçmesi gerekiyor. SAF üretiminde en yaygın kullanılan yollardan biri de atık lokanta ve benzeri yerlerden atık yağların alınıp, daha sonra bunları geleneksel jet yakıtında kullanılanlara benzer bir rafine etme işlemine tabi tutmak. ABD Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarında biyokütle laboratuvarı programı başkanı olan Zia Abdullah, HEFA (hidrojen ile işlem görmüş ester ve yağ asitleri) şeklinde adlandırılan bu işlemin özellikle cazibeli olduğunu çünkü mevcut petrol rafinerilerinden yararlanılabildiğini söylüyor.
Ancak geniş çaplı hammadde ve işlemler sebebiyle SAF’ların sağladığı fayda miktarını belirlemek zor olabilir. Uluslararası Temiz Ulaşım Konseyinin havacılık ve denizcilik müdürü Dan Rutherford‘a göre sebep kimyadan ziyade muhasebe ile alakalı.
SAF’lar kimyasal olarak az çok jet yakıtlarıyla aynı olduğundan, yakıldıklarında aynı miktarda CO2 yayıyorlar. “Bu belirsizlik ilk aşamalarda ortaya çıkıyor” diyor Rutherford, yakıtların nasıl üretildiğini kastederek.
Geleneksel jet yakıtı hayatına zeminde başlıyor. Yerden çıkarılıyor, rafine ediliyor ve yakıldığında sera gazları ile diğer kirleticiler yayıyor. Yer altında duran karbon havaya gidiyor. Fakat SAF’lar, imal edildikleri dolaşım sisteminden karbon çekiyor (bitkilerin şeker üretmek için CO2 kullanması gibi) ve sonrasında yakıldıkları zaman bunu yeniden salıyorlar. Bu yüzden emisyonlar aslında dengelenebiliyor.
Bu bilançolar, ister yenilenebilir enerjiyle yapılsın ister ağaçların yok olmasıyla sonuçlansın; bir yakıtın üretim detaylarının emisyonları gerçekte azaltıp azaltmayacağını belirliyor.
Bu arada Rutherford, yenilenebilir enerji ve CO2 ile üretilen tamamen yapay bir yakıtın emisyonları yüzde 99 veya daha fazla azaltabileceğini söylüyor. Mısır samanlarının ve arıtma tesislerinden gelen atıkların kullanılması muhtemelen yüzde 80’lik bir azalmaya karşılık gelirken, yemek yağlarından yapılan yakıtlar da muhtemelen yüzde 50 civarı verim meydana getirir.
Ayrıca bazı alternatif yakıtlar emisyonları hiç azaltmayabilir. Örneğin bazı ekin tabanlı SAF’larda çiftçiler, biyoyakıtlar için özel olarak ekin yetiştiriyor. Bunlar büyük orman kayıplarıyla sonuçlanabiliyor ve esasında arazi kullanımı hesaba katılırsa fosil yakıtlardan daha yüksek salınımlara yol açabiliyor; palm yağının bu sebeple özellikle zararlı olduğunu duymuş olabilirsiniz.
SAF’lar şu an kullanılıyor mu?
Birleşik Devletler’de SAF’lar şu an geleneksel jet yakıtıyla yapılan karışımlarda yüzde 50’lik bir orana kadar onaylanıyor. Fakat ticari yönden tedarik ve altyapı sınırlı, dolayısıyla günümüzde sadece az miktarda uçuşta sınırlı bir SAF oranı kullanılıyor. Uluslararası Los Angeles Havalimanı, bazı uçuşları SAF ile yürüten birkaç havalimanından biri. Yakıtın tedarik edildiği World Energy isimli bir firma, hammadde olarak yağ ve gres kullanıyor. United, LAX’te 2016’dan beri SAF kullansa da yenilenebilir yakıtlar toplam yakıt tedariğinin hâlâ ufak bir kısmını oluşturuyor.
Ancak Dayton Üniversitesinde havacılık mühendisliği araştırmacısı olarak çalışan Joshua Heyne, çoğu büyük havalimanında bütün uçaklara giden yakıtların karıştırıldığı merkezi tanklar kullanıldığından, son birkaç yıl içerisinde LAX’tan uçuş yaptıysanız “uçağınızda en azından bir miktar SAF kullanılmıştır” diyor.
Bazı firmalar gücünü tamamen yenilenebilir kaynaklardan alan test uçuşları yürütüyor. Rolls Royce, 2021’in Ekim ayında SAF kullanarak başarılı bir test uçuşu gerçekleştirdiğini duyurdu. Bu test uçuşunda bir Boeing 747’nin dört motorundan bir tanesi, yaklaşık dört saatlik yolculukta yüzde 100 SAF ile çalışmış. 2021’in Aralık ayında United ve GE tarafından yürütülen bir başka test uçuşunda ise Boeing 737 model bir uçağın iki motorundan biri, Şikago’dan Vaşington’a yapılan bir uçuşta yüzde 100 SAF ile çalışmış; içindeki 115 yolcuyla birlikte.
Neden yeni jet yakıtlarına ihtiyacımız var?
Basit şekilde ifade etmek gerekirse, ABD Federal Havacılık İdaresi (FAA) Çevre ve Enerji için Bilim ve Teknik Bölümü Başkanı Jim Hileman, “Yakında karbondan arınmamız gerekiyor” diyor.
2021’in Eylül ayında FAA, 2050 yılında net sıfır emisyona ulaşma hedefini duyurdu ve Hileman da SAF’ların, bu hedefe ulaşmada bulmacağının en büyük parçalarından biri olmasını bekliyor. Diğer teknolojiler de bir rol oynayabilir. Fakat Hileman, havacılıkta karşılaşılan güçlükler sebebiyle arabalar ve enerji santralleri gibi başka yerlerde bazı temiz enerji çözümlerinin kullanılması zorlaşıyor.
Bir uçağın uçacak kadar hafif olması ve bütün yolculuğu boyunca kendisiyle birlikte yeterli enerjiyi taşıması gerekiyor. Bu durum, enerji yoğunluğunun (belli bir alan ve ağırlıkta depolanan enerji miktarı) kilit önem taşıdığı anlamına geliyor. Üstelik jet yakıtını enerji yoğunluğuna göre denkleştirmek kolay değil. Bir Boeing 737’nin jet yakıtında taşıdığı enerjiyi denkleştirmek için 600 tonluk bir lityum iyon pile ihtiyacı var. NREL’de çalışan Abdullah bu miktarın, uçağın yaklaşık 90 ton olan toplam ağırlığından birkaç kat daha yüksek olduğunu söylüyor.
Hidrojenin daha hafif olduğunu ancak bir ton alan işgal ettiğini, dolayısıyla büyük uçaklara uzun uçuşlarda çalışacakları kadar yakıt hücresi sığdırmanın da zorluk teşkil ettiğini ekliyor Abdullah. Sıvılaştırılmış hidrojen kullanarak elektrik üreten bir 737 için uçağın üçte biri ile yarısı arasındaki bir alanın yakıtla doldurulması gerekiyor. Bu durum yolcu ve kargo alanlarını ciddi şekilde kısıtlıyor. Hidrojenle çalışan uçaklara dönük yeni tasarımlar bu problemi çözebilse de ticari ürüne dönüşmelerine onlarca yıl var.
Ne gibi sorunlar var?
Günümüzde SAF’ların önündeki en büyük engellerden biri maliyet çünkü çoğu geleneksel jet yakıtından iki ila dört kat daha pahalı. Teknoloji ilerleyip daha yaygın hale geldiğinde fiyatlar düşebilir ise de Rutherford, SAF’ların hiçbir zaman fosil yakıtlar kadar ucuz olmayabileceğini söylüyor.
Özellikle yakıt verimi düşük olan uçaklarda bu maliyetler hızla yükselebilir. Söz konusu sorun, 2030 yılında süpersonik uçuş vadeden ve kullanacakları uçaklarda sadece SAF’lardan yararlanacağı sözünü veren Boom Supersonic firması için zorlayıcı bir durum olabilir.
Kısa süre önce yürüttükleri bir analizde Rutherford ve ICCT’deki meslektaşları, SAF kullanması halinde Boom için yakıt maliyetlerini tahmin etmişler. Alternatif yakıtlar geleneksel yakıtların yaklaşık üç katı daha pahalı olduğundan ve süpersonik uçaklar yolcu başına uçtukları her mil için daha fazla yakıt gerektirdiğinden, şirketin muhtemelen geleneksel bir havayolunun ödediği miktarın 25 katı maliyetle karşılaşacağını bulmuşlar.
Firmalar yakıt masraflarını üç katına çıkarmaya istekli olsa bile şu an en yaygın SAF’ların tedariği de sınırlı. Yemek yağları ve gresteki toplam kullanım kapasitesi şu an yıllık 6 milyar litre civarı. Sadece ABD bir yılda 75 milyar litre kadar jet yakıtı tüketiyor ve 2050 itibarıyla 133 milyara ulaşması tahmin ediliyor. Dolayısıyla bu büyüyen talebi karşılayacak başka hammaddeler gerekiyor.
Tüm bu biyoyakıtların üretilmesi için gereken altyapının büyütülmesinin de kolay olmayacağını söylüyor Rutherford. Havacılığın tamamını destekleyecek kadar SAF tedarik etmek için 2050 itibarıyla 7.000 kadar üretim tesisinin işletilmesi gerektiğini söylüyor. Şu an üç tane var.
Bazı mevcut rafineri teknolojilerinin yeniden kullanılmasıyla, yeni inşaat ihtiyacının azalmasına yardımcı olunabileceğini söylüyor Abdullah. Fakat çeşitli hammaddelerin, SAF’ların yapımının tamamlanabileceği rafinerilerle uyumlu bir hale getirilmesi için yeni cihazlara ihtiyaç duyulacak.
Sırada ne var?
Avrupa Birliğinde, havayollarının asgari düzeyde SAF kullanmasını gerektirecek bir yasama sürecine geçme teklifi sunuldu: 2025 itibarıyla yüzde 2 olacak olan bu oran, 2050’ye gelindiğinde yüzde 63’e çıkarılacak. ABD’de bir zorunluluk planlanmış değil ancak Biden yönetimi SAF kullanan havayolları için bir vergi indirimi öngörmüştü. Bu yöntemle, maliyet bakımından geleneksel jet yakıtlarıyla daha fazla rekabet edilmesine yardımcı olunabilir.
Ticari uçuşlarda daha büyük oranlarda (yüzde 100’e kadar) SAF kullanımının onaylanması ve şirketlere bu teknolojiye yatırım yapması için motivasyon sağlanması, şimdiye kadar emisyonları azaltmada zorluk çeken bir sektörde teknolojinin ne kadar etki meydana getirdiğini belirlemeye yardımcı olacak.
“Karbonsuzlaştırma kolay olmayacak” diyor FAA’dan Hileman. Fakat SAF’ların en azından çözümün bir parçasını olmasına bel bağlıyor. “Başka seçeneğimiz yok.”
Yazar: Casey Crownhart/Popular Science. Çeviren: Ozan Zaloğlu.
