Dünya her yıl yaklaşık 4 milyar ton çimento üretiyor; betonun bu temel bileşenini elde etmek için çalışan fırınlar ise küresel karbondioksit emisyonlarının yaklaşık %8'inden sorumlu. Karbonsuzlaştırmayı özellikle zorlaştıran iki etken var: Kireç taşının fosil yakıtlı büyük fırınlarda yüksek sıcaklıkta ısıtılması gerekiyor ve bu sırada gerçekleşen kimyasal reaksiyonun kendisi de karbondioksit salıyor.
ETH Zurich ve ABD merkezli Heirloom Carbon Technologies'ten bir araştırma ekibi, Chem Circularity dergisinde yayımlanan çalışmada bu tabloyu tersine çevirecek bir entegrasyon öneriyor. Yerleşik teknolojileri bir araya getiren öneriye göre çimento fabrikaları yalnızca kendi emisyonlarını yakalamakla kalmayıp atmosferden ek karbondioksit de çekebilir.
Önerinin ilk ayağında fırınlar fosil yakıtlar yerine temiz elektrikle çalıştırılarak ısı üretiminden kaynaklanan karbon emisyonları kesiliyor. İkinci ayağı ise Heirloom Carbon'ın doğrudan hava yakalama (DAC) teknolojisi oluşturuyor: Kireç taşı dönüşümü sırasında açığa çıkan karbondioksit yakalanıyor, sıkıştırılıyor ve kalıcı biçimde yer altında depolanıyor.
Şirketin "kalsiyum döngüsü" adını verdiği DAC teknolojisi, kalsiyumu kalsiyum karbonat ile kalsiyum hidroksit arasında döndürüyor. Ekip makalede, bu malzemelerin ve kimyasal dönüşüm adımlarının çimento üretiminde kullanılanlarla aynı olduğunu ve teknolojinin "böyle bir entegrasyon için benzersiz bir konumda" bulunduğunu vurguluyor.
Süreç kireç taşı, yani kalsiyum karbonatla başlıyor. Isıtıldığında kireç taşı, sönmemiş kireç olarak da bilinen kalsiyum oksit ile karbondioksite ayrışıyor. Önerilen sistemde sönmemiş kirece su eklenmesi, malzemenin atmosferden daha fazla karbondioksit emerek yeniden kireç taşına dönüşmesini sağlıyor; döngü böylece devam ediyor.
Araştırmacıların hesaplamalarına göre fırının elektrikli hale getirilmesi ve kalsiyum döngülü DAC kullanılması, çimento üretiminin iklim etkisini 2050 yılına kadar %78 azaltabilir.
Heirloom, 2023'ten bu yana Kaliforniya'da yılda 1.000 ton karbondioksit yakalayabilen bir tesis işletiyor. Makalenin başyazarı ve yüksek lisans öğrencisi Vittoria Bolongaro, bir basın bülteninde "Heirloom bizim için ideal bir ortaktı çünkü şirket ilk kalsiyum döngülü doğrudan hava yakalama sistemlerini ticari ölçekte işletiyor" dedi.
Ekip, tesisin mevcut ABD elektrik karışımıyla çalıştırılmasından rüzgar ve güneş enerjisinden oluşan temiz bir elektrik karışımına ve fotovoltaik ile pil depolamalı tamamen otonom temiz enerji sistemine kadar çeşitli senaryoları analiz etti. Bolongaro, "Teknolojinin net-negatif karbon ayak izine sahip olduğunu gösterebildik" ifadesini kullandı ve sözlerini şöyle sürdürdü: "Başka bir deyişle, karbondioksit depolamalı ticari kalsiyum döngülü doğrudan hava yakalama tesisleri, tüm yaşam döngüleri boyunca ürettiklerinden daha fazla karbondioksiti atmosferden uzaklaştırıyor."
Kaynak: Vittoria Bolongaro ve diğerleri. Life cycle assessment of solid calcium-looping direct air capture and its synergistic dual use for net-negative cement. Chem Circularity, 2026.
