DÜNYADA BİTÜMLÜ ŞEYL (OIL SHALE) KULLANIMI, TARİHSEL GELİŞİMİ VE ÜLKEMİZ İÇİN ÖNEMİ
maden portal
DÜNYADA BİTÜMLÜ ŞEYL (OIL SHALE) KULLANIMI, TARİHSEL GELİŞİMİ VE ÜLKEMİZ İÇİN ÖNEMİ
Dr. Abdurrahman MURAT- Türkiye Kömür İşletmeleri Kurumu, TKİ, Ankara
1-DÜNYADA DURUM
Dünya Enerji Konseyi (WEC) verilerine göre; dünyada 33 ülkede ve 600 lokasyon da bulunan bitümlü şeyl kaynakları yaklaşık 6 trilyon varil şeyl petrolü eşdeğer rezervine sahiptir. Bu miktarın sadece 1 trilyon varillik kısmının ticari olarak üretilebileceği ifade edilmektedir. Bu kaynak miktarı yaklaşık olarak Ortadoğu ve Kuzey Amerika’nın toplam konvansiyonel petrol rezervi kadardır. Bu kaynakların %80 kadarı ABD ‘de bulunurken bunları sırayla Rusya ve Çin rezervleri takip etmektedir (IEA, 2010).
1991 yılında Sovyetler birliğinden bağımsızlığını kazanarak ayrılan Estonya’da fosil yakıtlar içerisinde enerji hammaddesi olarak sadece turba ve bitümlü şeyl kaynakları bulunmaktadır. Bitümlü şeyl Estonya enerji sektörünün bel kemiği ve kalbidir. İhtiyacı olan elektriğin %93’ünü Balti ve Auvere bölgelerinde bulunan bitümlü şeyl yakıtlı 2830 MW kapasiteli termik santrallerden karşılamaktadır. Estonya’da ilk olarak 1789 yılında keşfedilen bitümlü şeyl, ticari olarak 1917 yılında üretilmeye başlanmıştır. 1. Dünya savaşı yıllarına denk gelen bu dönemde Almanya ve İngiltere’nin Baltık bölgesine kömür ihracatını durdurmuş olması bu ülkelerde enerji krizine yol açmıştır. Bu durum Baltık ülkelerini alternatif enerji kaynağı arayışlarına itmiştir.
Bu dönemlerde Kukrose adı verilen bölgede açılan bir kanal kazısı sırasında tesadüfen keşfedilen bitümlü şeyller, Mart Raud adlı bir mühendisin Leningrad da bulunan Rus Mühendisler ile ortak yaptığı araştırma ve çalışmalar sonucunda 1930 yılından itibaren yaygın olarak kullanılır hale gelmiştir. 1918-1940 yılları arasında devlet bitümlü şeyl endüstrisini yöneten Mart Raud ülkede bitümlü şeyl kullanımının önünü açmıştır. 1945 yılından sonra Sovyetler Birliği Estonya’daki bitümlü şeylleri değerlendirmek amacı ile çok büyük bütçeler ayırmıştır. Stalin, Leningrad’ın ısı ve elektrik problemini bitümlü şeyl’den ürettiği enerji ile çözmüştür. Kullanımı yaygınlaşan Estonya’da 1958 yılında Bitümlü şeyl enstitüsü kurulmuştur.
Estonya bitümlü şeyl rezervleri çoğunlukla KD Estonya ve KB Rusya sınırında bulunmakta, bitümlü şeyl alan olarak Lüksemburg yüzölçümünden daha büyük bir alanı kaplamaktadır. Kukersit adı verilen ve 1.5 milyar ton rezervi olan bitümlü şeyller bazı bölgelerde yüzeye yakın bulunurken, bazı bölgelerde ise 70-100 metre derinlere kadar inmektedir. Estonya’da 2 adet açık ve 2 adet de yeraltı olmak üzere toplamda 4 adet ayrı bölgede işletme sahası bulunmaktadır. Açık ocaklarda Bitümlü şeyl 30 metrelik bir örtü tabakasının altında 6 ayrı seviyeden oluşmakta ve kalınlıkları 20 cm ile 60 cm arasında değişmektedir. Toplam kalınlığı ise 2.5-3.0 metre arasında değişmektedir. Kerojen içeriği ve kalori değeri en yüksek olan zon B-zonu olarak belirlenmiştir(%50 kerojen içeriği) ve 60 cm kalınlığındadır. Karbonatça zengin bitümlü şeyl olarak bilinmektedir. H/C oranı 1.51 civarındadır. Ortalama petrol verimi %11 (FA) dir. H/C oranı ne kadar yüksek olursa, kerojen tipi ve kökenine (Tip-1 ve alg kökenli) de bağlı olarak petrol verimi de o kadar artmaktadır.
Dünyada en kaliteli ve yüksek petrol verimine sahip bitümlü şeyller Avusturalya-Tasmanya’da bulunmaktadır. Kalite açısından 2. sırayı Estonya bitümlü şeylleri almaktadır. Estonya Bitümlü şeylleri Kukersite adını Estonyada bir yerleşim adı olan kukrose dan alırken, Avusturalya Tasmanitleri tasmanya ve İskoçya Torbanitleri ise Torbanit tepelerinden almaktadır.
ABD, dünya petrol varil fiyatlarının yüksek olduğu ve büyük rezervli petrol sahalarının olmadığı dönemlerde bitümlü şeyllerden şeyl petrolü üretimine ağırlık vermiş, 1. ve 2. Dünya savaşları sırasında ve 1970’li yıllardaki petrol krizi dönemlerinde şeyl petrolü üretim tesisleri kurmuştur. (Utah, Colarado ve Wyoming). Union oil Campany of Colarado şirketi 10.000 varil/gün kapasiteli tesis kurmuş, işletmiş, 6 milyon varil üretim yapmış ancak gelişen yeni siyasi durumlar, ekonomik ve/veya stratejik sebeplerle üretimi 1991 yılında durdurmuştur.
Dünyanın en büyük şeyl petrolü üreticisi Çin dir. Fushun Mining Grubu (FMG) ise kendi geliştirdiği Fushun teknolojisi (Gazlı ısı transferi-Dikey fırın) ile Çin’de en büyük şeyl petrolü üreticisidir. Fushun Mining Group şirketi 13 set halinde toplam 260 adet retort ünitesine sahiptir. Yılda 10 milyon ton bitümlü şeyl kullanmaktadır. Bitümlü şeyllerin petrol verimliliği ise % 5.0-6.5 FA (Fıscher Assay) arasında değişmektedir. Yılda yaklaşık 2.5 milyon varil şeyl petrolü üretmektedir.
Bitümlü şeyl kaynaklarını değerlendirme amacı ile araştırma ve yatırım faaliyetleri içinde olan diğer bir ülke ise Ürdün Krallığıdır. Ürdün’de enerji hammaddesi olarak petrol, doğalgaz ve kömür bulunmamaktadır. Elektriğinin büyük bir kısmını da ithal etmektedir. Enerjisinin %90 kadarını dış ülkelerden ithal etmektedir. Ürdün’de değişik birkaç bölgede büyük rezervli ortalama %7 (FA) petrol verimine sahip bitümlü şeyl kaynakları bulunmaktadır (Attarat Um Ghudran ve diğ.). Krallık, 2006 yılında 3 farklı bitümlü şeyl ruhsatında üç farklı yatırımcı ile Mutabakat zaptı imzalamıştır. Bunlar Shell, Enefit ve ürdün Enerji ve madencilik Şirketleridir. 2007 yılında ise Brezilya-Petrobras şirketi ile mutabakat zaptı imzalamıştır. Enefit firması ile 544 MW kapasiteli bitümlü şeyl yakıtlı termik santral projesini 2020 yılında üretime alacaklardır.
Şeyl Petrolü üretim teknolojisine sahip diğer bir ülke ise Brezilya’dır. Brezilya bitümlü şeyl kaynaklarını 1881 yılında kullanmaya başlamıştır. Sahalarda açık ocak üretimi yapılmaktadır. Bitümlü şeyllerin şeyl petrolü verimi ortalama %7 civarındadır. 1953 yılında petrobras şirketinin kurulması ile şirket teknoloji geliştirmiş (gazlı ısı transferi-Petrosix teknolojisi-Dikey fırın) ve 1990 yılında şeyl petrolü üretimine başlamıştır. Sektörde 80.000 kişi çalışmaktadır.
En kaliteli ve yüksek petrol verimine sahip bitümlü şeyller Avusturalyanın Tasmanya bölgesinde bulunmaktadır. Ortalama petrol verimi %15 (FA) e kadar çıkmaktadır. 1860 yılında bitümlü şeylleri kullanmaya başlayan Avusturalya, 1953 yılında hükümetin desteğini kesmesi ile şeyl petrolü üretimini durdurmuştur. Avusturalya-Stuart bölgesinde 1990 yılında tekrar üretime başlanmış, ancak çevresel kaygılar sebebi ile 2004 yılında üretimi durdurmuştur. Bölgede yeni şeyl petrolü üretim tesisi kurma çalışmaları devam etmekte, ancak henüz endüstriyel üretim aşamasına gelmemiştir.
2-ŞEYL PETROLÜ ÜRETİMİNDE KULLANILAN TEKNOLOJİLER VE GELİŞTİRME ÇALIŞMALARI
Günümüz dünyasında endüstriyel kullanım aşamasına gelmiş şeyl petrolü üretim teknolojileri iki ayrı ısı transfer yöntemi altında toplanmaktadır. Bunlar;
1-Gazlı ısı Transfer yöntemi;
-Isı olarak retort gazının yakılması sonrasında elde edilen ısı kullanılmaktadır. Dik retortlarda kullanılır ve bitümlü şeyl beslemesi retort’a tepeden yapılır. Sıcak gaz yukarıdan düşen bitümlü şeyle doğru yönlendirilir. Petrol, su ve retort gazı ayrıştırılır. Atık bitümlü şeyl (semi-coke, spent shale) retort tabanından çıkarılır.
-19. Yüzyılda yaygın olarak kullanılmaya başlanmış olup, 1979 yılında Kiviter Prosesi olarak adlandırılmıştır.
-1955-2003 yılları arasında Sovyetler Birliği ve Estonya şeyl petrolü üretiminde bu teknolojiyi kullanmış, bazı özel sektör tesislerinde ise halen kullanmaktadır.
-Gazlı ısı transfer yöntemi Çin-Fushun, Brezilya-Petrosix proseslerinde ve Amerikadaki şeyl petrolü üretim tesislerinde kullanılmıştır.
2- Katı ısı Transferi Yöntemi;
-Bu yöntem bitümlü şeyli kurutma, ısıtma, retorttan çıkan semi-coke maddesini yakma ve külü soğutma işlemlerini yapan çok odalı döner yatay retort da gerçekleştirilmektedir. Isı olarak semi-coke maddesinin yakılması sonrasında elde edilen kül kullanılmaktadır.
-Bu prosese Glator Prosesi adı verilmiştir. Sovyetler Birliği tarafından geliştirilmiş, Estonyada uygulanmış ve Enefit proseslerinde halen kullanılmaktadır. Yatay retortlarda kullanılmaktadır. Yakma kazanlarında Düşük ısılı (850-900 C) Akışkan Yatak Teknolojileri kullanılmaktadır.
-Bu sistem Kanadalı UMATAC tarafından da geliştirilmiş olup, Albert Taciuk Prosesi (ATP) olarak adlandırılmıştır.
-ATP teknolojisi Avusturalya’da kullanılmış, Çin-Fushun Mining Group endüstriyel çapta test etmektedir, bu prosesin Kanada da uygulanması beklenmektedir.
3-ESTONYA BİTÜMLÜ ŞEYL KAYNAĞININ ÜRETİLEBİLİR ENERJİ POTANSİYELİ
Estonya’da bitümlü şeyller hem elektrik hem de şeyl petrolü üretiminde kullanılmaktadır. Yılda 14 milyon ton civarında bitümlü şeyl tüketilmektedir. Auvere bölgesinde Termik santraller ve Enefit-140 ile Enefit-280 şeyl petrolü üretim tesisleri yan yana kurulmuştur.
1 ton bitümlü şeyl kayacından;
1-Termik santrallerde yakılarak 850 Kwh elektrik üretilmekte, veya,
2-0.8 Varil şeyl petrolü ve yaklaşık 300 KWh elektrik üretilmektedir. (35 Nm3 retort gazından 170 Kwh elektrik ve atık bitümlü şeylden (spent shale) 125 Kwh elektrik üretimi). Kullanılan bitümlü şeyllerin kalori değerleri 1250-2500 kcal/kg arasında değişirken, petrol verimleri (FA) ortalaması ise %11 civarındadır.
4-ÜLKEMİZDE DURUM
Ülkemiz 2 milyar varillik üretilebilir şeyl petrolü potansiyeli ile dünyada 17. sırada yer almaktadır (IEA,2010). MTA verilerine göre ülkemizde bitümlü şeyl rezervleri 11 ayrı lokasyonda toplamda 1.64 milyar ton olarak bilinmektedir. Ancak mevcut jeolojik ortam uygunluğu ve yayılım genişliği açısından bakıldığında ülkemizde çok daha yüksek rezervlere sahip yeni bitümlü şeyl kaynağımızın bulunabileceği bir gerçektir. Planlı ve programlı projeler oluşturarak ilave etüt ve arama çalışmaları sonrasında bu rezervin 15 milyar tona kadar çıkması kuvvetle muhtemeldir. Jeolojik olarak çoğunlukla Linyit havzaları ile aynı ortamlarda oluşan bitümlü şeyller ülkemizde henüz yeterince tanınmamakta, düşük kalorileri sebebi ile işletilmesi düşünülmemektedir.
Ülkemizde bulunan linyitlerimiz düşük kalori ve yüksek kül içeriğine sahip olmalarına rağmen büyük yatırımlar yapılarak işletmeye alınırken ( Afşin-Elbistan Linyitleri (1050 Kcal/kg) yaklaşık bu kalorilere sahip ve bazı bölgelerde ise 3000-4000 Kcal/kg değerlerine varan bitümlü şeyl kaynaklarımız işletilmemekte, çok iyi araştırılmayan ve dolayısı ile bilinmeyen yüksek kalorili bitümlü şeyllerimiz (1000-5500 Kcal/Kg) linyit işletmesi döküm harmanlarına atılmakta ve kullanılmayarak yıllardır linyitin gölgesinde bırakılmaktadır.
Bu kapsamda kurumumuz TKİ ve Türkiye Petrolleri 2014 yılında Bolu-Göynük bitümlü şeyl ruhsat sahalarında yüzeyde retortlama yöntemi kullanılarak bitümlü şeyllerden şeyl petrolü/retort gazı elde edilmesi ve/veya bitümlü şeyl yakıtlı termik santral kurularak elektrik enerjisi üretimi imkanlarının ortak yatırıma yönelik olarak etüt ve araştırma projesini başlatmıştır.
Projede; jeolojik etüt, haritalama, kuyu loğu alımı, sondaj çalışmaları, numune alımı işlemleri ve nihayetinde şeyl petrolü üretimi için gereken analiz/test ve rapor yazımı süreçleri tamamlanmış sonuçlar rapora dönüştürülmüştür. Yerli ve uluslararası sempozyum ve kongrelerde sunumlar ile proje tanıtımı yapılarak teknoloji sahibi şirket ve ülkelerin dikkatleri çekilmiştir. Bu kapsamda Estonya-Eesti Energia (Enefit) ve Çin Halk Cumhuriyeti-Fushun Mining Group (FMG) şirketleri ile görüşmelere başlanmıştır. Projemiz, ülkemizde bitümlü şeyl kullanılarak şeyl petrolü ve/veya elektrik üretimi için kamu kurumları ortaklığında yürütülen ilk ve tek proje niteliği taşımaktadır.
5- SONUÇLAR
Yerli ve milli enerji hammaddemiz olan bitümlü şeyllerin atıl durumdan kurtarılarak kömür ile beraber ülkemizin enerji hammaddeleri sepeti içine alınması, enerji kaynakları arasında değerlendirilerek yaygın olarak kullanımının sağlanması gerekmektedir.
Ülkemiz için yeni bir kaynak olma potansiyeli taşıyan bitümlü şeylleri arama seferberliği başlatılarak bitümlü şeyl rezervleri arasında endüstriyel üretim için alt sınır olan %5 petrol verimi (FA) ve üzeri değerlere sahip bitümlü şeyl rezervlerinin tespit edilmesi ve başta ülkemiz için stratejik öneme sahip olan şeyl petrolü üretimi olmak üzere, elektrik üretimi imkanlarının acil olarak araştırılması önerilmektedir.
KAYNAK: Kukersite and Mudstone, The story of our Energy, 2014, published by Eesti Energia in Estonia.