Atık yakma ve enerji üretim tesislerinde karbon yakalama teknolojisinin teknik ve ekonomik fizibilitesi: İstanbul örneği
Technical and economic feasibility of carbon capture technology in waste incineration and energy generation facilities: The case of Istanbul
Yazar: ÖMER FARUK YILMAZ
Danışman: DOÇ. DR. EBRU KOCA AKKAYA ; DOÇ. DR. TUNÇ DURMAZ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Çevre Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
İklim değişikliği ile mücadelede, atık yönetim sistemlerinde karbon salımının optimize edilmesi önemli bir stratejidir. Atık yönetimi hiyerarşisinde, düzenli depolama yerine atıkların yakılarak bertaraf edilmesi daha uygun bir yöntem olarak görülmektedir. Yakma işlemi sırasında, enerji geri kazanımı sağlanmakta ve bu süreçle elektrik üretimi için fosil yakıtlar yerine biyo-kütle kullanımı teşvik edilmektedir. Atık yakma prosesi, düzenli depolama sahalarına göre kayıp ve kaçağın önlenmesi ve sürecin denetlenebilmesi açısından daha kontrollü bir alternatif olmaktadır. Ayrıca, yakma sonucunda oluşan atık gazların atmosfere noktasal bir kaynaktan salımı, karbon yakalama teknolojilerinin uygulanması için önemli bir fırsat oluşturmaktadır.
2022 yılında İstanbul'da günlük olarak ortalama 16.700 ton evsel atık üretilmekte olup, atık yönetim sistemi sürdürülebilirlik ilkelerine uygun şekilde geliştirilmeye devam edilmektedir. 2050 yılına kadar tamamlanması planlanan tesisler için belirlenen yol haritasına göre, mevcut durumda 3.000 ton/gün olan atık yakma kapasitesinin 9.000 ton/güne çıkarılması hedeflenmektedir. Bu kapasite artışı, termal işlemler sonucunda oluşacak karbondioksit miktarının artmasına neden olacaktır. Bu duruma karşın karbon yakalama teknolojileri ile karbondioksitin sistem içinde yakalanması sağlanarak endüstriyel alanlarda kullanılması veya depolama yoluyla atmosfere salımının engellenmesi sağlanmaktadır.
Bu çalışmada, karbon yakalama teknolojisinin atık yakma tesisine entegrasyonunu değerlendirmek amacıyla İSTAÇ tarafından işletilen, günlük 3.000 ton kapasiteli atık yakma ve enerji üretim tesisi ile bu tesiste termal bertaraf sonucunda oluşan karbondioksitin âmin bazlı proses kullanılarak yakalanması süreci detaylı bir şekilde incelenmiştir. Araştırma, söz konusu prosesin işleyişi, maliyetleri, enerji tüketimi ve uygulama zorluklarına dair kapsamlı bir fizibilite çalışmasını içermektedir. Çalışma sonucunda karbon kredisi satış fiyatının minimum 34,75 € (Euro) olması durumunda, projenin mali açıdan başa başnoktasına ulaşabileceği tespit edilmiştir. Dolayısıyla Türkiye'de iklim ve çevre politikaları geliştirilerek zorunlu karbon piyasasına geçişin gerekliliği sonucuna varılmıştır.

Abstract:
In the fight against climate change, optimizing carbon emissions in waste management systems is an essential strategy. In the waste management hierarchy, eliminating waste instead of landfilling is more appropriate. During the incineration process, energy is recovered, and the use of biomass instead of fossil fuels for electricity generation is encouraged. Waste incineration is a more controlled alternative to landfills in terms of preventing loss and leakage and controlling the process. In addition, releasing waste gases from incineration to the atmosphere from a point source creates an essential opportunity for applying carbon capture technologies.
As of 2022, Istanbul grapples with a daily generation of 16,700 tons of domestic waste, underscoring the urgency of developing a sustainable waste management system. The roadmap for facilities, slated for completion by 2050, aims to triple the waste incineration capacity from 3,000 to 9,000 tons per day. This capacity expansion, while beneficial, also means a surge in carbon dioxide emissions from thermal processes. To counter this, carbon capture technologies are being harnessed to either repurpose the captured carbon dioxide in industrial settings or prevent its release into the atmosphere through storage.
This study delves into the potential benefits of integrating carbon capture technology into the waste incineration plant. This research examines explicitly the waste incineration and energy generation plant operated by İSTAÇ, which has a daily capacity of 3,000 tons. For this research, we also hypothesize that the facility captured carbon dioxide using an amine-based process. The research includes a comprehensive feasibility study on the process's operation, costs, energy consumption, and implementation challenges. The study's findings suggest that the project could reach the financial break-even point if the minimum selling price of carbon credits is €34.75 (Euro). This underscores the potential economic benefits of such integration and the need for Turkey to develop climate and environmental policies.