49 SU VE ÇEVRE TEKNOLOJİLERİ • 08 / 2025 MAKALE N2, He/CH4, He/CO2, H2/N2, H2/CH4, O2/N2, CO2/N2, CO2/CH4, N2/CH4, H2/ CO2) 41 farklı polimerde dolgu maddesi olarak MOF kullanılarak incelenmiştir. Bu çalışma sonucunda, MOF dolgu maddelerinin eklenmesi ile bu çalışmada ele alınan tüm polimerlerin (41) gaz geçirgenliğini arttırdığı dolayısıyla yüksek membran yüzey alanı ihtiyacını ve sermaye maliyetini önemli ölçüde azaltılabileceğini belirtilmektedir (Daglar vd., 2022). MOF’lar dışında, karışık matris membranların geçirgenlik ve seçiciliğinin artırılması için kovalent organik çerçeveler (COF’ler) (Zhang vd., 2022), gözenekli organik çerçeveler (POF’ler) (G. Yu vd., 2017), metal-organik kafesler (MOC’ler) (Jia vd., 2023) ve grafen nanotabakalar (GN’ler) (Chen vd., 2020) son yıllarda kullanılan dolgu malzemeleridir. GERİ KAZANIMINDA EKONOMİK VE ÇEVRESEL ETKİLER Karbon geri kazanımı karbondioksitin endüstriyel süreçlerden yakalanmasını, sıkıştırılmasını ve aşırı emisyonların atmosfere girmesini önlemek için yeraltında depolanmasını içermektedir. Bu teknolojiler iklim değişikliğini azaltmak ve düşük karbonlu ve sürdürülebilir bir geleceği mümkün kılmak için çok önemlidir (Kim ve diğ., 2020). Karbon geri kazanım (karbon yakalama ve depolama (CCS)) teknolojileri, karbon emisyonlarının azaltılmasında hem ekonomik avantajlar hem de dezavantajlar sunmaktadır. Karbon geri kazanımından gelir elde etme potansiyeli, ekonomik çekiciliğini artıran unsurların başında gelmektedir. Temiz enerji sektöründe yeni endüstrilerin geliştirilmesi ve istihdam oluşturulmasıyla büyümeyi teşvik edebilmesi, şirketlerin karbon fiyatlandırma düzenlemelerine uymasına ve uzun vadede potansiyel olarak maliyet tasarrufu sağlamasına yardımcı olabilmesi gibi diğer avantajları da mevcuttur (Bento ve diğ., 2021; Sohail ve diğ., 2021). Ayrıca, enerji kaynaklarını çeşitlendirerek enerji güvenliğine katkıda bulunması da CSS teknolojilerinin avantajları arasında yer almaktadır. Bununla birlikte, yüksek yatırım maliyetleri, belirsiz finansal sürdürülebilirlik ve CO2 kaçağı riski gibi zorluklar, yaygınlaşmanın önünde önemli engeller oluşturmaktadır. CCS’nin ekonomik faydalarından tam olarak yararlanmak için politika yapıcıların ve sektör paydaşlarının bu zorlukları yenilikçi çözümler ve destekleyici politika çerçeveleri aracılığıyla ele alması gerekmektedir (Zhang ve diğ.,2015; Philbien ve Wang, 2019). Son otuz yılda CO2 için membran gaz ayırma (MGS) uygulamaları, doğal gazdan CO2/CH4 ayrıştırması, yanma sonrası yakalama (baca gazlarından CO2/N2 veya CO2/N2/O2 ayırma) ve yanma öncesi yakalama (CO2/H2 ayırma) üzerine yayınlanmış olan çok sayıda çalışma ile rapor edilmektedir (Scholes ve diğerleri, 2010b). Doğal gazdan CO2’nin uzaklaştırılması için MGS’nin kullanımı 1980’li yıllardan itibaren ticari olarak uygulanmaya başlamıştır ve sürekli olarak büyümektedir. Bu alandaki pazarın 2030 yılında 1,6 milyar dolara ulaşacağı tahmin edilmektedir (URL-1). Bu alandaki ticari MGS’ler şu anda Medal (Air Liquid), W.R. Grace, Separex (şu anda UOP’un bir parçası), Cynara (şu anda Schlumberger’in bir parçası) ve ABB/MTR dahil olmak üzere birçok şirket tarafından tedarik edilmektedir. Ticari uygulamalarda halihazırda kullanılan tüm membranlar, üretim kolaylıklarından dolayı polimerik membranlardır. Günümüzde ticari membranlarda (UOP Separex™ ve Schlumberger Cynara gibi) selüloz asetat kullanımı hâlâ hakimken, poliimid (Air Liquide) ve polisülfon (Air Products) gibi alternatif malzemelerin kullanımı da sürekli artmaktadır. CO2 yakalama membranı için organikler, inorganikler ve organik-inorganik kompozitler dahil olmak üzere kendi tipik avantajları ve sınırlamaları olan çeşitli malzemeler geliştirilmiştir. Gaz ayırmaya yönelik ticari membranların çoğu, organik veya polimerik membranların hakimiyetindedir; inorganik malzemeyle karşılaştırıldığında daha düşük üretim maliyeti vardır ve hem düz hem de içi boş fiber modül halinde imal edilmesi kolaydır. Gaz ayırma membranlarının çevresel etkilerine odaklanıldığında ise membranların yaşam döngülerinin sonunda uygun bertaraf edilmesi yönetilmediği takdirde polimerler ve katkı maddeleri gibi malzemeler çevre kirliliğine sebep olabilmektedir. Bu hususta çevresel etkileri en aza indirmek için daha sürdürülebilir membran malzemeleri ve üretim teknikleri geliştirmeye odaklanılmaktadır Şekil 3. MOF içeren karışık matris membranları (Duan vd., 2023).
RkJQdWJsaXNoZXIy MTcyMTY=