Kanalizasyon çamurundan çeliğe: Avrupa’nın döngüsel ekonomi hamlesi

Tom Casauwers tarafından Atık su arıtma tesislerimizden çıkanlar pek hoş görünmeyebilir, ancak asıl sorun su arıtıldıktan sonra geriye kalanlardır. Arıtma tesisleri genellikle kurutulup yakılan veya çöplüklere atılan sıvı bir çamur üretir. Bu pahalı, kirletici ve uzun zamandır israf olarak kabul edilmektedir.

AB tarafından finanse edilen bir grup araştırmacı, çamura farklı bir açıdan bakıyor. Çamurun iklim değişikliğiyle mücadelede beklenmedik bir müttefik olabileceğine, daha çevre dostu çelik üretimi için gerekli olan hidrojen ve karbon üretimi için bir hammadde olabileceğine inanıyorlar.

İtalya, Torino Politeknik Üniversitesi'nde enerji sistemleri, enerji ekonomisi ve biyoekonomi profesörü olan Davide Chiaramonti, "Bu çamurun bir değeri var, sadece atık değil," diyor. "Bu çamurdan karbon ve hidrojen gibi maddeler üretebiliyoruz."

Chiaramonti, İspanya, İtalya, Hollanda, İngiltere ve Fransa'dan bilim insanlarını ve çelik endüstrisi uzmanlarını bir araya getiren AB destekli araştırma girişimi H2STEEL'e liderlik ediyor . Amaçları, atık su çamurundan yeniden kullanılabilen ve çelik endüstrisindeki emisyonların azaltılmasına yardımcı olabilecek faydalı malzemeler elde etmek için bir süreç geliştirmek.

Çelik üretimi, uçaklardan arabalara, binalardan rüzgar türbinlerine kadar her şey için hayati öneme sahip olduğu gibi, iklim değişikliğinin de önemli bir nedenidir.

Uluslararası Enerji Ajansı'nın 2023 tarihli raporuna göre, çelik endüstrisi tek başına küresel CO2 emisyonlarının %8'inden sorumludur . Buna karşılık, havacılık endüstrisi küresel CO2 emisyonlarının yaklaşık %2,5'ini yaymaktadır .

Bu sektörde emisyonları azaltmak özellikle zordur. Çelik üretimi karmaşık bir süreçtir ve genellikle kaçınılmaz olarak sera gazı emisyonuna neden olan karbon açısından zengin hammaddeler gerektirir. Bu da onu karbondan arındırılması en zor ve dönüşümü en pahalı sektörlerden biri haline getirir.

AB Emisyon Ticareti Sistemi kapsamında Avrupa'da geleneksel çelik üretim yöntemleri karbon fiyatlarının artan baskısı altında. Piyasa tahminlerine göre, karbon fiyatı 2030 yılına kadar ton CO2 başına 120-150 avroya ulaşabilir ve bu da üretilen çelik tonu başına önemli maliyetler yaratabilir.

Yıllık değeri 2,5 trilyon avroyu aşan küresel çelik pazarı için uygun fiyatlı düşük karbonlu alternatiflerin bulunması acil bir önem taşıyor.

İşte tam bu noktada H2STEEL devreye giriyor. Chiaramonti, "Döngüsel ekonominin güzel bir örneği. Az kullanılan bir kaynağı - kanalizasyon çamurunu - alıp tekrar kullanılabilir hale getiriyoruz" diyor.

İşlem iki ana aşamadan oluşur. İlk olarak, çamur oksijensiz ortamda ısıtılarak "koklaştırma" adı verilen bir işlemle biyokömür üretilir. Ardından, biyogaz tesislerinden çıkan metan, katalizör olarak biyokömür kullanılarak hidrojen üretmek üzere işlenir.

Bu işlem sırasında biyokömür karbon bakımından daha da zenginleşerek çelik üretimi için değerli hale gelir. Bir diğer yan ürün olan fosfor ise gübre üretiminde kullanılmak üzere ayrıştırılır.

Hem hidrojen hem de karbon açısından zengin biyokömür, çelik üretiminden kaynaklanan kirliliği azaltmaya yardımcı olabilir. Geleneksel olarak çelik üretimi, kömürün demir cevheriyle yakılmasını gerektirir ve bu da CO2 salınımına neden olur . H2STEEL yaklaşımında, kömürün bir kısmı hidrojenle değiştirilebilir. Aynı zamanda biyokömür, normal kömürün yerini alarak atığı değerli bir endüstriyel hammaddeye dönüştürür.

Ekip, teknolojiyi sergilemek için Torino'da 4 metre yüksekliğinde bir işleme tesisi inşa ediyor. Chiaramonti, "900°C'de karbonize edilmiş çamuru kullanarak biyometanı karbon ve hidrojene parçalıyoruz. Böylece dairesel bir işlemle onu biyokömür ve hidrojene dönüştürüyoruz " diye açıklıyor.

Mart 2026'da sona erecek projenin resmi sonuçları henüz açıklanmadı ancak potansiyeli büyük.

Çelik üretiminin karbonsuzlaştırılması, elektrikli fırınlardan hidrojen bazlı proseslere kadar yoğun araştırma çalışmaları çekiyor. Kanalizasyon çamuru kullanan H2STEEL yaklaşımı, bu daha kapsamlı dönüşüme uyum sağlayabilir.

Kuzey Fransa'daki Mézières'te bulunan çelik üreticisi ArcelorMittal'in araştırma merkezindeki sürdürülebilir karbon ekibinin başkanı Jan Vincke, "Bu teknoloji oldukça esnek" diyor.

Merkezi Lüksemburg'da bulunan ArcelorMittal, dünyanın en büyük ikinci çelik üreticisidir. Şirket aynı zamanda H2STEEL projesinin de ortağıdır ve geliştirilen teknolojiyi çelik tesislerinde kullanmayı ummaktadır.

Vinke, "İster hidrojen fırını ister elektrikli fırın kullanalım, süreçlerimizde karbon ve hidrojen gibi bileşenlere yine de ihtiyaç duyacağız" diyor. "Bu teknolojiyle emisyonları şimdi azaltabiliriz ve gelecekte de faydalı olacaktır."

Diğer ortaklar arasında Hollanda'daki Leiden Üniversitesi ve Londra'daki Imperial College yer alıyor.

H2STEEL'in en büyük avantajlarından biri hızıdır. Denemeler başarılı olursa, teknoloji sadece birkaç yıl içinde kullanıma sunulabilir; bu da altyapı değişikliklerinin onlarca yıl sürdüğü bir sektör için oldukça hızlı bir hızdır.

Ancak zorluklar devam ediyor. Chiaramonti, "Çamurları güvence altına almamız, işlememiz ve çelik fabrikalarına teslim etmemiz gerekiyor, tedarik zincirleri oluşturmak ve maliyetleri en aza indirmek kilit öneme sahip olacak" diyor.

2050 yılına kadar karbon nötr olmayı hedefleyen ArcelorMittal, projeyi yakından takip ediyor. Vinke, "Çelik endüstrisi için harika bir teknoloji ancak ekonomik uygulanabilirliğini kanıtlaması gerekiyor" diyor.

Patent tescil sürecinde ve ortaklar, uygulamanın sonuçlarını görmek için sabırsızlanıyor. Chiaramonti, "Yaptığımız şey çok umut verici görünüyor şimdi son adımları atmamız gerekiyor"diye ekliyor.

H2STEEL projesi başarılı olursa, yalnızca teknolojik bir atılım olmayacak. Atıkları değerli hammaddelere dönüştüren proje, döngüsel ekonominin ilkelerini de bünyesinde barındırarak, Avrupa'nın net sıfır emisyon hedeflerine yaklaşırken rekabetçi kalmasına yardımcı olacak.