PETROL BİTER Mİ?

          Dünya daki petrol ve diğer fosil enerji kaynakları biter mi? Sorusunun bir tek cevabı var. Evet. Bu gün mü? yarın mı? çok sonramı? Nasıl? konusunda bir fikir yürütmeyeceğim. Çünkü benin uzmanlık alanım dışında. Petrol ve diğer fosil yakıtlar tükendiğinde neler olacak konusunu irdeleyeceğim.

            Petrolün tükenişi, bir anda olmayacak. Tüketim artarken, üretim azalacak. veya artmaya devam edecek ama, üretim yetmemeye başlayacak.Bunu petrolün bitme aşamasının başlaması saymak gerekir. Petrol fiyatları yükselecek. Bu arada alternatif enerji araştırmaları hızlanacak ve çözüme ulaşılacaktır.

            Fosil yakıtlar bir gün bitecek. Onların yerini alabilecek kaynak yok gibi bir şey. Alternatif enerji kaynakları üzerinde yoğun çalışmalar yapılıyor. Rüzgar , güneş, gel-git, Jeotermal ve diğer bazı enerji kaynakları, kullanışlı ucuz ve yenilenebilir, fakat yetersiz. Şimdilik detaylarına girmiyorum ama, Nükleer enerjilerden Fisyon, yani atom çekirdeklerinin parçalaması ile elde edilen enerji pahalı, ham maddesi yani uranyum üretimi kısıtlı ve birkaç devletin kontrolü altında. Her yerde yok. Bu durumda Uranyum ve onun devamı olan plütonyum reaktörlerinin enerji sorununu çözmesini beklemek fazla hayalcilik olur. Geriye kalan ve dünyayı kurtaracak olan enerji, Füzyon, yani atom çekirdeklerinin birleşmesi ile elde edilebilecek enerji. Hidrojen bombası füzyon reaksiyonunun bir uygulamasıydı. Dört  hidrojen atom çekirdeğinin, yani protonun birleşip, bir Helyum atomu meydana getirmesi ile,  açığa çıkan ve ve uranyumun parçalanması ile elde edilene göre çok büyük olan bu enerjiyi henüz kontrol edemiyoruz. Yavaş füzyon veya füzyon reaktörü üzerindeki çalışmalar devam ediyor. Ve yakın bir gelecekte, enerjimizi bu yolla elde edeceğiz. Dünyanın dörtte üçü su ile, yani Hidrojen bileşiği ile kaplı olduğuna göre, ham madde sıkıntısı çekilmeyecek. Ne var ki bu iş o kadar da kolay olmayacak. Araştırmalar bir süre daha devam edecek.

Füzyon reaksiyonundan bahsetmişken, Düşünemeyeceğimiz kadar uzun zamandan beri devan eden ve bir o kadar da devam edecek olan ve dünyamıza hayat veren bir nükleer reaktörden yani güneşten bahsetmeyi düşündüm. Şimdi Güneşin kimyasını ve fiziğini biraz inceleyelim. Kimya yönünden güneşin sıcaklığı o kadar yüksektir ki, Hiçbir kimyasal bileşik oluşamaz. Olsa bile tekrar atomlarına ayrılırlardı.Yani güneşte molekül bile yoktur, sadece atomlar vardır.

Dünya kimyasal olaylar için, yeteri kadar kadar, sıcak bir yer olmasına rağmen, Nükleer fizik yönünden aynı şey söylenemez. Güneş için ise tam tersi söylenebilir. Türkiye de, kimya biliminin temelini atmış olan, hocam, Profesör F. Arndt ın deyimi ile, Güneş, nükleer reaksiyonlar için, nispeten  soğuk bir yerdir. Bunu açıklamadan önce, güneş enerjisinin kaynağını inceleyelim.

Fazla detaya girmeden, basitçe ifade edersek, dört Hidrojen atomunun birleşerek, bir Helyum atomu meydana gelmesi ile, çok büyük bir enerji açığa çıkar. Buna füzyon reaksiyonu diyoruz. Hidrojen bombasının esası da budur. Ancak bu reaksiyonun kontrollü olarak gerçekleşmesi kolay değildir. Hidrojen atomu, bir çekirdek (bir tek Proton) ve çevresindeki bir elektrondan oluşur. Elektronu yok saysak bile, protonlar, yaklaştıklarında birbirlerini iteceğinden birleşemezler. Birleşmeleri için çarpışmaları gerekir. Çarpışmak için, itme gücünü yenecek çok yüksek bir kinetik enerji yani çok yüksek bir hız gerekir. Bu da, Çok yüksek sıcaklık demektir. Ne var ki, güneşin sıcaklığı bu reaksiyon  için yeterli değildir. Füzyon, ancak dolaylı yoldan (bir hidrojen atomunun önce karbon ile birleşmesi ile) yavaş olarak gerçekleşir. Bu reaksiyonu dünyamızda, kontrollü olarak Gerçekleştirmek mümkün değildir.

Bir gün Füzyon reaktörü çalışmaları meyvelerini verecek ve bu birincil enerjiyi kullanarak, ikincil bir enerji olan Hidrojen elde edilecektir. Bazılarının söz ettikleri gibi, yakıt olarak kullanılan hidrojen, bir birincil enerji kaynağı değildir. Füzyon enerjisi kullanılarak elde edilecek ekonomik hidrojen, geleceğin ideal yakıtıdır. İleride, bu günkü, Doğal gaz boru hatlarının yerini alacak boru hatları ile her tarafa dağıtılacaktır.

Hidrojen kullanmanın avantaj ve dezavantajları vardır.

            Avantajları:

1-     temiz bir yakıttır. Havayı kirletmez.

2-     Kullanışı kolaydır.

3-     Doğal gazın aksine, kendisi ve yanması ile oluşan su, zehirli değildir.

4-     Kalorisi yüksektir denilmesi biraz tartışılabilir. Ağırlıkça hesaplandığında, en yüksek kaloriyi veren yakıttır ama, hacımca hesaplandığında, kalorisi çok düşüktür.

5-     Doğal gaz gibi boru hatları ile taşınabilir.

6-     Havadan hafif olduğundan, kaçak olduğunda yukarı çıkacağından, bir yerde toplanıp yangına neden olmaz.

7-     Birçok kimyasal madenin yapımında ham madde olarak kullanılır.

Dezavantajları;

1-     Boru hatları dışında, taşınması zordur. LPG ve Doğal gaz gibi, kolayca     

Sıvılaştırılamaz. Sıkıştırıldığı zaman, çok yüksek basınçta, az hidrojen depolanabilir.

2-     Metaller ile hidrür teşkil erek, etkilediğinden, boru hatlarının malzemesi  

      özenle seçilmelidir.

            Hidrojen, ekonomik olarak bol miktarda elde edilirse, petrolün önemi kalmaz mı? Petrol gene önemini koruyacaktır. Hidrojen, enerji alanında petrolün yerini alsa da, petrol, petro kimyasal ham madde olarak önemini koruyacaktır.

            Kimya sanayisi en önemli gelişmeyi maden kömürünün, Karbo kimya döneminde,  hammadde olarak kullanılması ile başlatmışsa da, Bu uzun sürmemiş. Karbokimya, Yerini petrokimya ya terk etmiştir. Bugün petrokimyasız bir dünya düşünmek bir kabustur. Mümkün değildir. Petrol birden bire bitmeyeceğine göre, hidrojen üretimi arttıkça petrol, petrokimya ham maddesi olarak kullanılmaya devam edecektir. Fakat er geç, günün birinde petrol bitecektir. O zaman ne olacak? Benim bu konuda yazdığım seneryo şöyle:

            Dünyada Hidrojen üretimi, fazlası ile yapılıyor. Her yere boru hatları döşenmiş, her yerde yakıt olarak hidrojen kullanılıyor. Bu gazın basınçlı tüplerde taşınması konusu da çözüme kavuşturulmuş, hidrojen dağıtım istasyonları yaygın, Bütün taşıt araçları hidrojen kullanıyor. Dünyada petrol bitmiş veya üretim çok az. Petrokimya fabrikaları ham madde bulamıyor. Petokimyasal ürünler kara borsa da. Böyle bir durumda ben ne düşünürdüm:

            Daha öce,  petrol yokluğu sıkıntısını, Almanya Birinci dünya savaşında çekmişti. Savaştan sonra, çare olarak, sentetik petrol üretmeyi düşündü. Bergius ve Ficher Tropsch metotları ile kömürden petrol üretmeyi başardılar. Sonradan petrol o kadar ucuzladı ki, bu üretime gerek kalmadı. Çünkü ekonomik olmaktan çıktı.

            Şimdi Fisher tropsch metoduna dönelim. Bu işlemde, kömür, yüksek sıcaklıkta, su buharı ile reaksiyona sokuluyor. Su kazı, yani Hidrojen ve karbon monoksit karışımı elde ediliyor. Bu gaz katalizör üzerinden geçirilerek sentetik petrole dönüştürülüyor. Bu metot bugün biraz farklı olarak uygulanıyor. Doğal gaz, Su buharı ile reaksiyona sokularak su gazı elde ediliyor. Bu gazdan, sentetik petrol elde ediliyor. Buna doğal gazın sıvılaştırılması deniyor. Daha doğrusu, bu proje yedekte bekletiliyor. Doğal gazı olup, petrolü olmayan bölgelerde uygulanması düşünülüyor.

            Şimdi seneryomuza dönelim. Bol hidrojenimiz var. bir kısım hidrojeni, karbon di oksit ile reaksiyona sokarsak karbon monoksit elde ederiz. Bir kısım hidrojen ile,   karbon monoksiti birleştirsek sentetik petrol elde ederiz. Ama  Karbon di oksit nerede?

            Dünyada doğal karbon dioksit rezervleri kısıtlıdır. Karbonat ları, özellikle kalkeri ısıtarak karbon dioksit elde edebiliriz. Ama benim daha enteresan bir fikrim var. Züğürtleyince eski defterleri karıştıranlar var ya. Biz de biraz eski defterleri karıştıralım. Çok uzun zamanlardan beri biz yakıtları yakarak havaya karbon dioksit veriyoruz. Global ısınmaya neden olduk. Şimdi bu havaya verdiğimiz karbon dioksiti geri almanın zamanı geeeldi. Elimizdeki bol hidrojen ile, bir şekilde, havadan elde ettiğimiz karbon dioksiti birleştirerek, sentetik petrol elde edebiliriz. Böylece hem petrokimyasal ürünler ele edebiliriz. Hem de havayı temizler, global ısınmayı önleriz.

           FİSYON VE FÜZYON ENERJİSİ NEDİR                                 

            Şekilde görüldüğü gibi, elmentlerin bir enerji potansiyelinin olduğunu varsayalım. Daha sonra yeniden bu konuya döneceğim. Hidrojenin helyuma dönüşmesi ile, büyük bir enerji açığa çıkması nedeni ile, Hidrojenin, yani bir protondan oluşan hidrojen atomu çekirdeğinin enerjisi çok yüksek. Helyum atom çekirdeğinin enerjisi, ona göre çok düşük olduğu kabul edilebilir.. Elementlerin atom numarası büyüdükçe, Enerjileri azalıyor. Kurşunda minimuma iniyor. sonra, atom numarası, yani proton sayısı arttıkça, çekirdeğin enerjisi yükselmeye başlıyor. Ancak bu yükseliş,  küçük atomları birleşmesindeki düşüş kadar hızlı değil. yani atom numarası bir olan Hidrojen, atom numarası 2 olan Helyum, 3 olan Lityum ile başlayan eğrinin eğimi, bu bölümde  çok dik. Eğrinin eğimi gittikçe azalıyor ve atom numarası 82 olan Kurşunda, enerji minimuma, eğim de sıfıra düşüyor. Bundan sonra atom numarası arttıkça enerji artıyor ama daha yavaş. yani Eğim, ters yönde ve daha yavaş artıyor. Atom numarası 92 olan uranyum ve sonradan keşfedilen (bulunan) , daha doğrusu elde edilen, elementler ile devam ediyor.

            Bu grafik, konuya açıklık getirmek için, örnek olarak çizilmiştir. Enerji seviyeleri, doğru değerleri belirtmeyebilir. Bu bilgiler, benim çok eskiden öğrendiklerim. Günümüzde araştırmalar çok ilerledi ama ben takip edemedim. Bu eğri, atom çekirdeklerinin belli bir enerjisi olduğu ve değerini bilerek çizilmiş bir eğri değil. Böyle bir kavramı araştırmak için başlatılmış bir çalışma.

            Bu konuya açıklık getirmek için, sanal bir çalışma yapalım. kurduğumuz atom atölyesinde, bir kaba nötronları, diğer bir kaba protonları ve diğer bir kaba da elektronları koyalım. Proton ve elektronlar, kap içinde birbirini iteceğinden, zor olur ama koyduğumuzu kabul edelim.

            Şimdi bir sentez kabına, bir proton ve bir elektron koyarak bir Hidrojen atomu elde edelim. Devam edelim, iki proton, iki nötron ve iki de elektron koyarak bir helyum atomu yapalım. açığa çıkan ısıyı ölçelim. Bir hidrojen bombası patlattığımızın farkında olduğunuzu tahmin ediyorum.

            Elde ettiğimiz helyuma bir proton, iki nötron ve bir elektron ilave ederek lityum elde edelim açığa çıkan enerjiyi ölçelim. böylece devam ederek yukarıdaki grafiği doğru olarak çizmiş oluruz. Grafiğin yukarıdaki örneğe benzer ve kolay izlenebilmesi için, Y ekseni logaritmik olan bir grafik kağıdına çizmeyi unutmayalım. Kurşundan sonra proton, nötron ve elektron ekleyebilmek için bizim enerji eklememiz gerekecek.

            Grafiğimize dönelim. Görüldüğü gibi Küçük atomlar birleştikleri zaman, büyük bir  enerji açığa çıkıyor. Büyük atomlar parçalandığı zaman, yine enerji açığa çıkıyor ama açığa çıkan enerji, birleşmeden çıkan enerjiye göre çok daha az.

            Büyük atomların, daha doğrusu atom çekirdeklerinin parçalanması ile enerji açığa çıkması reaksiyonuna Fisyon, Küçük atom çekirdeklerinin birleşmesi ile enerji açığa çıkması reaksiyonuna, Füzyon diyoruz. Bu reaksiyonlar bombada olduğu bibi, kontrolsüz gerçekleşebileceği gibi, reaktörlerde olduğu gibi, kontrollu olarak ta gerçekleştirilebiliyor.