Geri Dön

Çimento endüstrisinde karbon yakalama teknolojisinin çevresel etkilerinin ve enerji tüketiminin değerlendirilmesi

Evaluation of the environmental impacts and energy consumption of carbon capture technology in the cement industry

PDF İndir

  1. Tez No: 1023767
  2. Yazar: FATMA NİHAL ÜNAL
  3. Danışmanlar: PROF. DR. GAMZE VARANK, DR. TUBA BUDAK
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Çevre Mühendisliği, Enerji, Environmental Engineering, Energy
  6. Anahtar Kelimeler: Enerji tüketimi, Karbon depolama, Karbon emisyonu, Karbonsuzlaştırma, Klinker, Yaşam döngüsü, Çevresel etki değerlendirme, Çimento endüstrisi, Energy consumption, Carbon storage, Carbon emission, Decarbonization, Clinker, Life cycle, Environmental impact assesment, Cement industry
  7. Yıl: 2026
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Temiz Enerji Teknolojileri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: İleri Enerji Teknolojileri Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: İleri Enerji Teknolojileri Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Çimento endüstrisi, küresel CO2 emisyonlarının yaklaşık %7 – 8'inden sorumlu olup bu emisyonların yaklaşık %60'ı ana ham madde olan kalsiyum karbonatın kalsinasyon prosesi ile kalsiyum oksite ve karbondioksite dönüşmesinden kaynaklanmaktadır. Söz konusu proses emisyonlarının azaltımı ve sektörün karbonsuzlaşması için karbon yakalama teknolojileri kritik hale gelmektedir. Bu bağlamda, Türkiye'de faaliyet gösteren bir çimento tesisinde kimyasal absorpsiyon ile karbon yakalama teknolojisinin çevresel etkileri ve spesifik enerji tüketimi International Organization for Standardization (ISO) 14040 ve 14044 standartlarına uygun şekilde yaşam döngüsü analizi ile değerlendirilmiştir. Fonksiyonel birim 1 kg klinker, sistem sınırları beşikten kapıya olarak tanımlanmıştır. Çalışma kapsamında birincil tesis verileri kullanılarak GaBi yazılımında üç senaryo modellenmiştir. CML 2001 değerlendirme yöntemiyle abiyotik tükenme (ADP), asitleşme (AP), ötrofikasyon (EP), tatlı su ekotoksisite (FAETP), küresel ısınma (GWP), insan toksisite (HTP), deniz suyu ekotoksisite (MAETP), ozon tabakası inceltme (ODP) ve fotokimyasal ozon oluşumu potansiyeli (POCP) kategorileri incelenmiş; karbon yakalama ünitesinin özgül enerji tüketimi (SPECCA) hesaplanarak sonuçlar literatürle kıyaslanmıştır. Senaryo 1'de karbon yakalama uygulanmadan klinker üretiminde GWP değeri 0,896 kg CO2 eşd./kg klinker olarak hesaplanmıştır. Senaryo 2'de doğalgazla çalışan karbon yakalama ünitesinin entegrasyonuyla GWP %53 azalarak 0,420 kg CO2 eşd./kg klinker olarak hesaplanmıştır. Fakat bu senaryoda ADP fosil ve MAETP kategorilerinde %123 ve %63 artış tespit edilmiştir. Senaryo 3'te ise buharın yarısının doğalgazdan yarısının biyokütleden sağlanmasıyla GWP değeri 0,313 kg CO2 eşd./kg klinker olarak hesaplanmış ve Senaryo 1'e kıyasla %65 gerileme tespit edilmiş; buna karşın MAETP %174 yükselmiştir. Karbon yakalama ünitesinin SPECCA değeri 4,20 MJ/kg CO2 olarak hesaplanmıştır. Bulgular, karbon yakalama ünitesi ile GWP değerinde ciddi azaltımlar sağlanacağını buna karşılık diğer çevresel etkilerde yük aktarımlarına sebep olacağını göstermektedir. Buhar ve elektrik kaynağının seçimi, sistemin genel çevresel performansını belirleyen bir parametre olarak öne çıkmakta; yenilenebilir enerji kaynaklarının benimsenmesi ile hem GWP azalma oranı artırılabileceği hem de diğer çevresel etkilerin en aza indirilebileceği değerlendirilmektedir.

Özet (Çeviri)

The cement industry is responsible for about 7 – 8% of the global CO2 emissions. Approximately 60% of these emissions originate from the calcination process, which converts calcium carbonate into calcium oxide and carbon dioxide. Carbon capture technologies are becoming critical for reducing emissions from this process and decarbonizing the sector. In this context, the environmental impacts and specific energy consumption of carbon capture technology using chemical absorption at a cement plant operating in Turkey were evaluated via a life cycle analysis in accordance with ISO 14040 and 14044 standards. The functional unit was defined as 1 kg of clinker, and the system boundaries were defined as cradle-to-gate. Within the scope of the study, three scenarios were modeled in the GaBi software using primary plant data. Using the CML 2001 assessment method, the following categories were examined: abiotic depletion (ADP), acidification (AP), eutrophication (EP), freshwater ecotoxicity (FAETP), global warming potential (GWP), human toxicity (HTP), marine ecotoxicity (MAETP), ozone layer depletion (ODP), and photochemical ozone creation potential (POCP); the specific energy consumption of the carbon capture unit (SPECCA) was calculated, and the results were compared with the literature. For Scenario 1, the GWP value was 0.896 kg CO2-eq./kg clinker for clinker production without carbon capture. The addition of a natural gas-powered carbon capture unit in Scenario 2 decreased the GWP by 53% to 0.420 kg CO2-eq./kg clinker. However, in this case, increases of 123% and 63% were observed in the ADP fosil and MAETP categories, respectively. For scenario 3, in which half of the steam is supplied by natural gas and the other half by biomass, the GWP was found to be 0.313 kg CO2-eq./kg clinker, which was a 65% reduction compared to Scenario 1, but the MAETP increased by 174%. The SPECCA value of the carbon capture unit was 4.20 MJ/kg CO2. The findings indicate that while the carbon capture unit can achieve significant reductions in GWP, it may also lead to shifts in other environmental impacts. The selection of the steam and electricity source emerges as a key parameter determining the system's overall environmental performance; it is assessed that adopting renewable energy sources could both increase the GWP reduction rate and minimize other environmental impacts.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    961852

    Carbon capture storage and utilization in the cement industry: Systematic literature review on methanol and urea production from carbon based emissions

    Çimento endüstrisinde karbon yakalama ve kullanımı:Karbon kaynaklı emisyonlardan metanol ve üre üretimi hakkında sistematik literatür incelemesi

    GÖKÇE YALIN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2025

    Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. VEDAT UYAK

  2. Tez No

    887742

    Dünya ve Türkiye'deki çimento endüstrisinin CO2 emisyonunu azaltmayöntemlerinin karşılaştırılması

    Comparison of CO2 emission reduction methods of the cement industry in the world and Türkiye

    FATMA DİKÇAL AKARSU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Tıbbi Ekoloji ve Klimatolojiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Afet ve Acil Durum Yönetimi Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)

    PROF. DR. DİDEM SALOĞLU DERTLİ

  3. Tez No

    607182

    Karbon ayak izi uygulamaları: :imento fabrikası örneği

    Carbon footprint applications: Cement factory example

    MURAT TANER ŞAHİN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Çevre MühendisliğiGebze Teknik Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NİHAL BEKTAŞ

  4. Tez No

    84697

    Doğal maden atığı pasa'nın portland çimento klinklerine puzolanik madde olarak ilave edilmesiyle üretilen puzolanlı çimentonun uygunluğunun incelenmesi

    Başlık çevirisi yok

    ÇETİN ÖZTEPE

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1998

    Çevre MühendisliğiAtatürk Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. VAHDETTİN TOSUNOĞLU

  5. Tez No

    1018318

    Çimento sektöründe kullanılan alternatif yakıtların bulanık karar verme yöntemleri ile değerlendirilmesi

    Evaluation of alternative fuels used in the cement industry using fuzzy decision-making methods

    ŞEYMA DEVECİ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2026

    Endüstri ve Endüstri MühendisliğiSüleyman Demirel Üniversitesi

    Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ HAKAN ALTUNAY

Geri Dön