Emekli uçak motorları, ileri dönüşüm ve endüstriyel simbiyoz yaklaşımıyla sürdürülebilir enerji kaynaklarına dönüştürülebilir. Biyogazla çalışan gaz türbinleri, havacılık sektöründe kaynak verimliliğini artırırken atıkların değerlendirilmesine ve karbon ayak izinin azaltılmasına katkı sağlayabilir.
COVID-19 salgınından sonra insan algısı ve çevreyle kurduğumuz ilişki köklü bir biçimde değişti. Derinleşen iklim krizi ve sera gazı emisyonlarının baskısı altında insanlık, küresel ölçekte yeni hedefler belirledi. Bu hedefler beraberinde yüksek beklentileri ve bağlayıcı düzenlemeleri getirdi. Bu noktada sorulması gereken en temel soru şu: “Bizlerden beklenen ne?”
Geçen sayımızda havacılık sektörü üzerindeki çevresel baskıyı ele almış; sürdürülebilirlik ve döngüsel ekonomi ilkeleriyle bu zorlukların nasıl aşılabileceğinden bahsetmiştik. Ancak bugün havacılıkta sıfır emisyon hedefine ulaşsak dahi gezegenimizin ekolojik dengesini yeniden kazanması onlarca yıl alacaktır. Peki, hızla büyümeye devam eden havacılık ekosisteminden tam olarak ne bekleniyor?
Hâlihazırda geri dönüşüm, atık yönetimi ve çevre dostu yakıt teknolojileri üzerine kapsamlı araştırmalar sürüyor. ICAO, IATA ve EASA gibi öncü havacılık otoritelerinin belirlediği başlıca hedeflerden biri, Sürdürülebilir Havacılık Yakıtlarının (SAF) ve yenilenebilir alternatiflerin sisteme hızla entegre edilmesidir. Özellikle iniş-kalkış döngüsündeki (LTO) yerel emisyon yoğunluğu düşünüldüğünde bu yaklaşım son derece anlamlıdır. Ancak günümüz koşullarında bu yakıtlar, yüksek maliyetleri nedeniyle henüz ekonomik açıdan tam anlamıyla sürdürülebilir bir seviyeye ulaşamamıştır.
Tam da bu noktada geleneksel yaklaşımların ötesine geçerek farklı bir pencere açmamız gerekiyor: “İleri dönüşüm” (upcycling).
Geri dönüşüm (recycling) genellikle bir materyalin işlenerek daha düşük nitelikli bir ürüne indirgendiği (downcycling) bir süreci ifade ederken ileri dönüşüm, eldeki malzemenin katma değeri ve işlevi daha yüksek bir çözüme dönüştürülmesini hedefler. Peki, ileri dönüşümü havacılığın neresinde konumlandırabiliriz? Döngüsellik çerçevesinde bu kavramı nasıl operasyonel hâle getirebiliriz?
Son dönemde yapılan çalışmalar, farklı endüstrilerin atık akışlarının birlikte değerlendirilebileceği endüstriyel simbiyoz temelli bir yaklaşım sunuyor. Bilindiği üzere pek çok endüstriyel tesiste ve kentsel altyapıda atık su arıtma tesisleri bulunmaktadır. Bu tesislerde organik maddelerin anaerobik (oksijensiz) sindirimi sonucunda biyogaz ve organik gübre elde edilir. Açığa çıkan biyogaz temelde metan (CH4) ve karbondioksitten (CO2) oluşur.
Biyogaz, değerli bir yenilenebilir enerji kaynağıdır. Örneğin Afrika’nın kırsal bölgelerinde doğrudan ısınma ve yemek pişirme amacıyla kullanılır. Ancak biyogazın endüstriyel ölçekte elektrik enerjisine dönüştürülmesi, yüksek ilk yatırım maliyetleri ve ekonomik kısıtlar nedeniyle her zaman mümkün olamamaktadır. Nitekim ABD’deki atık su arıtma tesislerinin yalnızca yaklaşık %10’u enerji geri kazanım süreçlerini aktif olarak işletmektedir. Oysa değerlendirilmeyen biyogazın atmosfere kontrolsüz salınması çevre için büyük bir tehdittir; zira metanın küresel ısınma potansiyeli karbondioksitin katbekat üzerindedir.
Madalyonun diğer yüzüne, yani havacılık endüstrisine baktığımızda her hava aracının belirli bir operasyonel uçuş ömrü olduğunu görürüz. Hizmet ömrünü tamamlayan gövdelerin çöl arazilerindeki uçak mezarlıklarına terk edildiğine sıkça tanık oluruz. Ancak uçuş ömrünün tükenmesi, bu yapıların tamamen işlevsiz kaldığı anlamına gelmez. Nitekim önceki yazımızda bahsettiğimiz gibi bu yapılar restoran veya tematik park olarak değerlendirilebilir.
Peki ya uçak motorları? Uçuş ömrü bittiğinde motorlar da artık çalışmaz mı?
Hepimizin bildiği gibi uçak motorları temelde gaz türbinli makinelerdir ve kullanım alanları yalnızca havacılıkla sınırlı değildir. Gaz türbinleri, elektrik üretimi amacıyla yerde de (aeroderivatif sistemler olarak) yaygın şekilde kullanılır. Üstelik yerde enerji üreten bir türbinde uçuş emniyeti toleransları veya itki/ağırlık oranına ilişkin gereklilikler havacılıktaki kadar katı değildir; motor, sıvı ve gaz hâlindeki geniş bir yakıt yelpazesiyle çalışabilir.
İşte burada mühendislik modifikasyonları devreye giriyor: Uçuş ömrünü tamamlamış gaz türbinli motorlar, yanma odası ve yakıt enjeksiyon sistemlerinde yapılacak bazı değişikliklerle yerde biyogazla çalışacak şekilde dönüştürülebilir. Elbette biyogazın ısıl değeri havacılık kerosenine kıyasla daha düşüktür ve havacılıktaki nominal güç seviyelerine ulaşmak zor olabilir. Ancak yerde, sabit devirde jeneratöre güç sağlayan bir gaz türbini için bu durum tolere edilebilir bir mühendislik parametresidir.
Bu entegrasyon sayesinde, bir atık su arıtma tesisine emekli bir havacılık gaz türbini entegre edilerek tesisin karşılaştığı yüksek ekipman ve yatırım maliyeti engeli hafifletilebilir. Havacılık endüstrisi de hizmet ömrü dolan motorlarını en yüksek katma değeri sağlayacak şekilde ileri dönüştürmüş olur. Sıfırdan bir türbin üretmek yerine mevcut donanımı kullanmak, yeni ham madde ihtiyacını ve gömülü karbon ayak izini azaltmaya yardımcı olur.
Farklı endüstrilerin atıklarını ve kaynaklarını simbiyotik bir modelle buluşturmak, arzuladığımız temiz ve dirençli dünyayı inşa etmede havacılık mühendisliğinin sunabileceği en somut çözümlerden biridir.