Paylaşım TarihiKasım 22, 2023
İklim krizi ile mücadelede düşük karbonlu bir modele doğru dönüşüm giderek daha önemli hale gelmektedir. Avrupa başta olmak üzere pek çok bölge ve ülke de bu yönde politikalar oluşturmaktadır. Nitekim, 1 Ekim 2023’te geçiş süreci uygulaması başlayan Sınırda Karbon düzenleme Mekanizması (SKDM) da önümüzdeki süreçte enerji ve sanayi kaynaklı emisyonların sınırlanacağının sağlam bir göstergesidir. Bu yazıda, ürün ve çıktıları çok geniş bir kullanım alanı bulunan alüminyum sektöründeki karbonsuzlaşmaya dair genel bir değerlendirme sunulmaktadır.
Alüminyum sektörü, yaklaşık 1 GtCO2e emisyon ile küresel emisyonların yaklaşık %2’sinden sorumludur. Yeterli azaltım çabası gösterilmediği takdirde, nüfus artışı ve ekonomik kalkınmanın da sonucu olarak sektörel yıllık emisyonların 2050 yılına kadar %90’a kadar artabileceği öngörülmektedir.1
Doğada metalik formlarda bulunmayan alüminyum genellikle kimyasal açıdan çok kararlı birleşik formlarda, bilhassa oksit oluşumları halinde mevcuttur. Birincil alüminyum üretimi, bu formlardan biri olan boksitin madenciliği, alümina rafinasyonu, karbon anot üretimi, elektroliz ve külçe dökümü işlemlerinin yer aldığı karmaşık bir prosestir. Cevherden ham alüminyum üretimi anlamına gelen birincil alüminyum üretiminde Bayer prosesi ve Hall-Heroult tekniği kullanılmakta olup bu teknik yüksek enerji tüketimi ve önemli miktarda CO2 emisyonu içermektedir. Alüminyum üretiminde kullanılan diğer seçenek ise hurdanın geri dönüştürülmesi yoluyla gerçekleştirilen ikincil alüminyum üretimidir. Alüminyumun proses atıkları, evsel atıklar, folyolar ve alüminyum kaplamalar gibi kaynakların geri dönüştürüldüğü ikinci alüminyum üretimi, birincil alüminyum üretiminden yaklaşık 10 ila 15 kat daha az enerji gerektirmektedir ve emisyonların birincil alüminyum üretimine kıyasla yaklaşık %93 azaltılabilmesini mümkün kılmaktadır.2
Türkiye’de alüminyum imalat sektörü, 12 milyar dolara yakın ticaret hacmiyle sanayinin önemli unsurlarından birisi konumundadır. Türkiye’de birincil alüminyum üretimi yapan tek entegre tesis 1967 yılında üretime başlayan Eti Alüminyum A.Ş.’nin Seydişehir Tesisi olup 2021 yılında tesiste gerçekleşen üretim miktarı 80 bin tondur. Sektörün geri kalanı ikincil alüminyum üretimi gerçekleştirmektedir ve geri dönüşüm ile hurdadan alüminyum üretimi yaklaşık 400 bin ton civarındadır.3 Dolayısıyla, ülkemizde alüminyum sektörü, daha az emisyona neden olan ikincil alüminyum üretimi payının yüksek olması açısından gerek Avrupa Yeşil Mutabakatı (AYM) gerek SKDM kapsamında avantajlı konumdadır. Ancak, hurda kullanımının talebi karşılayamadığı ve üretimde kullanılan birincil alüminyum külçe ihtiyacının büyük kısmının ithalat ile karşılandığı düşünüldüğünde, düşük karbonlu üretime geçiş giderek daha kritik bir hal almaktadır.
Emisyonların %30’unu temsil eden yedi sektörün (havacılık, nakliye, kamyon taşımacılığı, çelik, alüminyum, çimento/beton ve kimyasallar) karbonsuzlaştırılmasını hızlandırmaya odaklanan iklim liderlerinin oluşturduğu bir girişim olan Mission Possible Partnership (MPP) tarafından yapılan çalışmalara göre alüminyum sektörüne yönelik düşük karbonlu dönüşüm ve net-sıfır seçenekleri aşağıda yer alan başlıklar etrafında şekillenmektedir:4
• Düşük karbonlu enerjiye geçiş (2050 yılında yaklaşık 650 MtCO2e azaltım potansiyeli)
• Geri dönüşümün ve kaynak verimliliğinin artırılması ile ikincil alüminyum üretiminin maksimum seviyeye çıkarılması (2050 yılında toplam 456 MtCO2e azaltım potansiyeli)
• Sıfıra yakın emisyonlu alümina rafinasyonu ve izabe tesisleri için yeni teknolojilerin kullanılması
Birincil alüminyum üretiminde meydana gelen emisyonların neredeyse üçte ikisini elektrik tüketiminden kaynaklanan dolaylı emisyonlar oluşturmaktadır. Öte yandan, boksit işleme ve anot üretiminden doğan emisyonlar için endüstri değerleri kullanılması, net anot karbon tüketimi ve enerji tüketimi için en iyi uygulamaların kullanılması ve yalnızca yeşil elektrik enerjisi ile üretim yapılması halinde emisyonların %70 daha düşük olması mümkündür. Alüminyum üretiminde başvurulan hidroelektrik enerjisinde kapasite artışı tükenmekle beraber, fotovoltaik güneş ve rüzgar enerjisi maliyet düşüşleriyle birlikte hızla büyümekte ve tamamlayıcı bir kaynak haline gelmektedir. Ancak, güneş ve rüzgar enerjisinden elektrik üretim hızı atmosferik koşullara göre değişkenlik gösterdiğinden ve yedek üretim kapasitesine her zaman ihtiyaç duyulacağından, fosil yakıt kullanımından tamamen çıkılması kısa vadede pek olası bir seçenek değildir ve fosil yakıtla üretim kapasitesinin düşürülmesi de yavaş bir süreç olacaktır.5 Bu noktada, karbon tutma, kullanma ve depolama (CCUS) teknolojilerinin hayata geçirilmesi, emisyon faktörü düşük bir şebekeye bağlanılması ya da düşük karbonlu elektrik seçenekleri sunan enerji tedarikçileriyle özel ikili anlaşmalar imzalanması da olası seçenekler arasındadır. Kömür ve doğal gazla üretim yapılan enerji santrallerinde CCUS yöntemlerinin uygulanması ile emisyonların %75 oranında azaltılabilmesi mümkün olsa da bu teknolojiler ekonomik açıdan henüz yeterli uygulanabilirlik seviyesinde değildir.
Birincil alüminyum üretiminde ton başına emisyon miktarı 16 tCO2e değerlerine kadar çıkabilirken, alüminyumun geri dönüştürülmesiyle gerçekleştirilen ikincil alüminyum üretiminde bu değer 0,5 tCO2e’ye kadar düşebilmektedir ve ikincil alüminyum prosesleri önemli ölçüde daha düşük ayak izine sahiptir. Sektörün döngüselliğinin en üst düzeye çıkarılabilmesi amacıyla, 2050 yılına kadar tüm son kullanım sektörleri için ortalama hurda toplama oranlarının küresel anlamda yaklaşık %70’ten %90 seviyesinin üzerine çıkması gerekecektir. Bu değişim, ürün ve binaların tasarımında, yeniden kullanım ve geri dönüşüm oranlarını artırmak için kritik bir unsur olan ve kullanım ömrü sonu planlamasının dahil edildiği eko-tasarımın önemine işaret etmektedir. Buna ek olarak, mevcut hurda hacminin en üst düzeye çıkarılması için alaşım ayırma, sınıflandırma ve saflaştırma yöntemlerinin geliştirilmesine ihtiyaç duyulmaktadır. Alüminyum sektöründe karbonsuzlaşmaya giden bir diğer seçenek ise kaynak verimliliğinin mümkün olan en yüksek seviyelere çıkarılmasıdır. Bu noktada, sadece üretim adımlarına yönelik verimliliğinin dikkate alınması yeterli değildir. Aynı zamanda ulaştırma araçlarının veya binaların yaşam ömrünün uzatılması gibi tüm yaşam döngüsünü gözeten uygulamalara önem verilmesi ve ürün tasarımlarında alüminyumun verimli bir şekilde kullanılması sağlanması gerekmektedir. Kaynak verimliliğinin temini için son kullanım sektörlerinde de önlemler alınması şarttır. Bu tür önlemler arasında ürün üretim süreçlerindeki kayıpların azaltılması; daha dayanıklı, daha uzun ömürlü ve daha hafif son kullanım ürünlerinin tasarlanması; tüketim alışkanlıklarının tek kullanımlık ambalajlardan çok kullanımlı ambalajlara kaydırılması ve ürünün kullanım ömrü sonu aşamalarında onarım ve yenilemeye odaklanan iş modellerinin geliştirilmesi gibi uygulanabilirliği oldukça yüksek seçenekler de yer almaktadır.6
Net sıfıra giden yolda değerlendirilebilecek bir diğer önemli adım da özellikle alümina rafinasyonu ve izabe tesislerinde yeni teknolojilerin ve süreç iyileştirmelerinin hayata geçirilmesidir. Geri dönüşüm, alüminyum üretiminde daha düşük karbon ayak izine ulaşmada önemli bir role sahip olsa da birincil alüminyum üretiminin karbondan arındırılması, alüminyumun yaşam döngüsüne ait sera gazı emisyonlarını azaltmakta kilit öneme sahiptir. Örneğin, elektrolitik ergitme kaynaklı emisyonlar, alüminyum değer zincirindeki toplam emisyonların %60’ından fazlasını temsil etmektedir. Bu nedenle, düşük karbonlu elektrik kullanımı ve enerji verimliliği, birincil alüminyum üretiminde ergitmeden doğan ayak izini azaltmak için dikkate alınması gereken seçeneklerdir. Düşük karbonlu elektrik kullanımı nihai karbon yoğunluğu üzerinde çok daha önemli bir etkiye sahip olup düşük emisyonlu şebekelere sahip ülkelerde alüminyum üretimi daha temiz kılınırken enerji verimliliği uygulamaları izabe tesislerinde ilave çaba gerektirmektedir. Nitekim, mevcut izabe teknolojilerindeki enerji verimliliği iyileştirmelerinin, Avrupa’daki izabe tesislerinden kaynaklanan karbon emisyonlarının 2050 yılına kadar ciddi oranda azaltılması için yeterli olmayacağı düşünülmektedir. Bu sebeple, mevcut prosesleri ileriye taşımak ve birincil alüminyum üretiminde karbon nötrlüğe ulaşmak için ergitme sürecine yönelik güçlü inovasyon çabalarına ihtiyaç duyulmaktadır. Elbette yeni teknolojilerin sanayi ölçeğinde uygulanabilir seviyeye gelebilmesi için, öncelikle fizıbıl ve kârlı olduğu ispatlanmış yatırımları da içeren büyük ölçekli uygulamalar gerekmektedir.7 Son yıllarda öne çıkan bir seçenek, ergitme sürecinde meydana gelen doğrudan karbon çıktısını azaltmaya yönelik inert anot hücre teknolojilerinin geliştirilmesidir. CCUS teknolojileri ile birlikte de kullanılabilecek bu teknoloji ile karbon anotlar seramik oksit gibi farklı tip anotlarla değiştirilmekte ve Hall-Heroult prosesinde reaksiyondan kaynaklanan emisyonlar büyük ölçüde ortadan kaldırılmaktadır. İner anot uygulamasının sanayi ölçeğine getirilip ticari olarak kullanılabilir hale gelmesi için çeşitli çalışmalar mevcut olsa da bu teknolojinin (en azından Türkiye’de) yaygınlaşması zaman alacaktır.
Yukarıda açıklanan seçeneklerin hayata geçirilmesi ile alüminyum sektöründeki emisyonların 2050 yılında %95’e kadar azaltılması mümkündür. Elbette bu seçeneklerin hayata geçirilmesi, tüm değer zincirinde yaşanması olası düşük maliyetli ve düşük karbonlu enerjiye erişim kısıtları veya yeterli hurda alüminyuma ulaşılamaması gibi temel sorunların ele alınması ve çözülmesi ile doğrudan ilişkilidir. Bunun için şirketler, tedarikçiler, müşteriler, bankalar, kurumsal yatırımcılar ve devlet kurumları dahil olmak üzere tüm değer zinciri boyunca güçlü bir iş birliği büyük öneme sahiptir.
1) Mission Possible Partnership (MPP). (Nisan 2023). Making Net-Zero Aluminium Possible.
2) Padamata, S. K., Yasinskiy, A., & Polyakov, P. (2021). A Review of Secondary Aluminum Production and Its Byproducts. JOM, 73(9), 2603–2614. https://doi.org/10.1007/s11837-021-04802-y
3) T.C. Sanayi ve Teknoloji Bakanlığı. (2022). Alüminyum Sektör Raporu 2021. https://www.sanayi.gov.tr/plan-program-raporlar-ve-yayinlar/sektor-raporlari/mu2511014901. Erişim Tarihi: Kasım 2023
4) MPP, a.g.e.
5) Saevarsdottir, G., Kvande, H., & Welch, B. J. (2019). Aluminum Production in the Times of Climate Change: The Global Challenge to Reduce the Carbon Footprint and Prevent Carbon Leakage. JOM, 72(1). https://doi.org/10.1007/s11837-019-03918-6
6) MPP, a.g.e.
7) Georgitzikis K., Mancini L., d’Elia E., Vidal-Legaz B. (2021). Sustainability aspects of Bauxite and Aluminium-Climate change, Environmental, Socio-Economic and Circular Economy considerations. EUR 30760 EN, Publications Office of the European Union, Luxembourg. ISBN 978-92-76-40039-4. doi:10.2760/702356, JRC125390.
