48 SU VE ÇEVRE TEKNOLOJİLERİ • 07 / 2025 (1. Bölüm) MAKALE GAZ AYIRMA MEMBRANLARI VE KARBON GERİ KAZANIMI(*) GAZ AYIRMA MEMBRANLARININ ÖNEMİ VE UYGULAMA ALANLARI Gaz ayırma membranları, gaz parçacık boyutları arasındaki farkın minimal olduğu durumlarda gaz karışımından gazları ayırmak için kullanılan ince bariyerlerdir. Bu membranlar, doğalgaz işleme, karbon yakalama ve depolama, gaz saflaştırma gibi birçok endüstride o nemli bir role sahiptir (Shindo & Nagai, 2013). Gaz ayırma membranları, polimerler, seramikler ve karışık matris kompozitleri gibi çeşitli malzemelerden üretilebilir. Bu malzemeler, belirli fonksiyonel gruplara veya gözenek boyutlarına sahip olacak şekilde tasarlanarak bazı gazların tercihli olarak adsorbe edilmesini veya geçmesini sağlarken, diğerlerini reddederler (Liu vd., 2022). Membranların yapısı ve bileşimi kontrol edilerek yüksek ayrıştırma verimliliği ve seçiciliği elde edilebilir. Gazların membranlarla ayrılması, dinamik ve hızla büyüyen bir alandır. Membran ayırma süreçleri, düşük enerji kullanımı ve sermaye yatırımları açısından birçok avantaj sunar. Bu süreç, basit, kolay işletilebilir ve kompakt ekipman gerektirir. Sonuç olarak, gazların kimyasal hammadde endüstrisinde merkezi bir rol oynaması nedeniyle bu süreç, ekonomik açıdan önemli bir endüstriyel rol kazanmıştır. 1970’lerin sonlarında, endüstriyel ilgiye sahip gaz karışımlarının membranlarla ayrılması belirli uygulamalar için ekonomik olarak rekabetçi hale gelmiştir. 1980’lerde sentetik polimerikmembranların geliştirilmesi ve iyileştirilmesi ile membran bilimi ve teknolojisinde önemli ilerlemeler kaydedilmiştir (Smith vd., 2021). Son zamanlarda, maddelerin membranlardan yüksek seçiciliği ve diferansiyel geçirgenliği, araştırmacıların gazları karışımlarından ayırmak için membran teknolojisine olan ilgisini artırmıştır. Çeşitli gazların gaz karışımlarından ayrılması, değerli gazların kabul edilebilir saflık seviyesinde verimli bir şekilde geri kazanılması için önemli bir işlemdir ve aynı zamanda hava kirliliğini kontrol etmede önemli bir adımdır. Çeşitli endüstrilerde bu tür ayırmalar için benimsenen geleneksel teknikler arasında absorpsiyon, adsorpsiyon ve kriyojenik damıtma yer alır. Ancak bu yöntemler yüksek arıtma maliyetleri, büyük ekipmanlar ve dolayısıyla ekipmanların yerleştirilmesi için daha geniş alanlar gerektirir. Membran bazlı gaz ayırma işlemlerinin bu geleneksel tekniklere göre daha düşük sermaye maliyeti, basit işletme süreci, yüksek seçicilik, düşük enerji tüketimi ve daha verimli gaz giderimi gibi çeşitli avantajları vardır (Sidhikku Kandath Valappil vd., 2021). Yakıt, elektrik, plastik, sentetik lifler, gübreler, boyalar, yapıştırıcılar ve sentetik boyalar ve kaplamalara olan küresel talebin artması nedeniyle doğalgaz üretimi artmaktadır. Gaz ayrıştırma tesislerinde, gaz giriş alımı, kurutma ve cıva giderme, doğalgaz sıvıları geri kazanımı ve fraksiyonlama gibi işlemler kullanılarak metan, etan, propan, bütan ve C5+ bileşenlerinin doğal gazdan ayrıştırılması yapılmaktadır. Önümüzdeki yıllarda da küresel gaz talebinin artması beklenmektedir. Bu artan talep, gaz ayırma membranlarına olan ilgiyi de artırmakta, çünkü bu membranlar, gazların verimli ve ekonomik bir şekilde ayrılmasını sağlayarak endüstriyel süreçleri optimize etmektedir. Bu noktada, optimum enerji verimliliği ile yüksek verimlilik ve saflık elde etmek için uygun bir ayırma işleminin seçilmesi ve tasarlanması önemlidir. Çeşitli ayırma teknolojileri arasında membran bazlı ayırma, enerji, su, kimya, sağlık ve gıda endüstrilerindeki çeşitli uygulamaları ARŞ. GÖR. ENİSE PEKGENÇ - ARŞ. GÖR. TUĞÇE AKCAGÜLER - YÜK. MÜH. GİZEM TUNCAY YÜK. MÜH. OĞUZ ORHUN TEBER - MÜH. BATUHAN SADIKSÖZ (*) Bu makale MEMTEK Bülteni 13. sayıda yayınlanmıştır.
RkJQdWJsaXNoZXIy MTcyMTY=