Deniz taşımacılığı için sürdürülebilir biyoyakıt değerlendirme modeli

Abstract

Küresel ısınma ve iklim değişikliği, küresel ölçekte insanlığın karşı karşıya olduğu ciddi sorunlardır. Bu sorunların derinleşmesinin önemli nedenlerinden biri, küresel ölçekte artan enerji ihtiyacını karşılamak için atmosfere salınan sera gazı emisyonlarının da artmasıdır. Taşımacılık sektörü küresel ekonominin ve uluslararası ticaretin önemli bir parçası halindedir ve enerji ihtiyacı yüksek bir sektördür. Deniz taşımacılığı ise dünya ticaretinin çok büyük bir bölümünü oluşturmaktadır. Deniz taşımacılığı yapan gemilerin büyük çoğunluğunun içten yanmalı dizel makinelere sahip olması ve fosil yakıtların yaygın olarak kullanılması nedeniyle atmosfere önemli miktarda sera gazı salınmaktadır. Salınımı yapılan bu egzoz emisyonlarının çevreye olan zararının yanı sıra insan üzerinde de olumsuz etkilere sahip olduğu bilinmektedir. Denizcilik sektöründeki bu sorunun üstesinden gelmek için Uluslararası Denizcilik Örgütü (IMO) bir strateji planı benimsemiş ve araştırmacılar, çalışmalarını alternatif deniz yakıtları üzerine yoğunlaştırmıştır. Farklı alternatif deniz yakıtı seçenekleri olmasına rağmen biyoyakıtlar alternatif deniz yakıtları arasında karakteristik özellikleri sebebiyle önemli bir konuma sahiptir. Bu sebeple bu tez çalışması biyoyakıtlar üzerinde yapılmıştır. Tezin birinci bölümünde deniz taşımacılığındaki mevcut durum hakkında genel bilgiler verilmiştir. Daha sonra IMO'nun denicilik sektörünü karbosuzlaştırmak adına aldığı aksiyonlar detaylı bir şekilde incelenmiştir. Denizcilik sektörününde emisyonları inceleme ve raporlama altyapısı incelenmiş ve mevcut sistemler kendi arasında karşılaştırılmıştır. Ayrıca mevcut emisyon raporlama ve izleme sistemlerinin küresel ısınma ve iklim değişikliği gibi sorunlara kalıcı çözüm getirmekte yetersiz kaldığı tespit edilmiş ve bu sistemlerin yerine yeni bir yaklaşım olan Yaşam Dönüsü Analizi (LCA) bakış açısı ile izleme ve raporlama sistemi önerilmiştir. Bunların yanı sıra sektörün alternatif yakıtlara geçiş sürecinden bahsedilmiş ve biyoyakıtların bu geçiş sürecindeki rolü hakkında bilgilere yer verilmiştir. Denizcilik sektöründeki biyoyakıt uygulamalarına da yer vererek biyoyakıtların potansiyeline dikkat çekilmiştir. Tezin ikinci bölümünde biyoyakıtların gruplandırılması yapılmış ve jenerasyonları hakkında bilgiler verilmiştir. Biyoyakıt alternatiflerinin üretim yöntemleri, hammadde seçenekleri gibi konular detaylı bir şekilde açıklanmıştır. Tezin üçüncü bölümünde deniz taşımacılığı için sürdürülebilir biyoyakıt değerlendirme modeli oluşturulmuştur. Değerlendirme modeli olarak çok kriterli karar verme yöntemlerinden olan Analitik Hiyerarşi Prosesi (AHP) yöntemi kullanılmıştır. AHP yöntemi tanıtılmış, uygulama adımları hakkında bilgiler verilmiş ve literatürdeki AHP çalışmalarına da değinilmiştir. Değerlendirmeye tabi tutulacak biyoyakıtların belirlenmesinde her grup ve her jenerasyondan seçimler yapılmıştır. Değerlendirme kriterleri belirlenirken, denizcilik sektörü için daha önceki çalışmalarda yaygın olarak kullanılan emniyet, teknolojik olgunluk (TRL indeks), hammadde mevcudiyeti, ve maliyet seçilmiş, bu kriterlerin yanı sıra biyoyakıtların alternatif yakıtlara geçiş sürecinde drop-in özelliğinin etkisini gözlemlemek için uyumluluk (mevcut gemi altyapısı ile), çalışmada LCA yaklaşımı benimsendiği için well-to-wake emisyon performansı (WTW), ve biyoyakıtlara özgü ILUC etkisi kriterleri çalışmaya dahil edilmiştir. Değerlendirme kritlerleri açıklanmış ve biyoyakıtların her bir kriter üzerindeki performansları belirlenmiştir. Belirlenen performans puanları çizelgeler halinde verilmiştir. Tezin dördüncü bölümünde ise AHP yönteminin uygulaması yapılmıştır. Kriterlerin ağırlıklarının tespiti için sektör deneyimi olan 15 uzmandan görüş alınmıştır. Toplanan veriler ile kriter ağırlıkları hesaplanmıştır. Emniyet kriteri 0,388 ile en yüksek ağırlığı, WTW emisyon ise 0,279 ile ikinci sırayı almıştır. Sonraki sıraları, sırasıyla uyumluluk, hammadde mevcudiyeti, maliyet, TRL indeks ve ILUC etkisi kriterleri almıştır. Daha sonra biyoyakıt alternatiflerinin her bir değerlendirme kriteri üzerindeki performans ağırlıkları AHP yöntemi ile hesap edilmiştir. Son aşamada ise biyoyakıtların toplam performans skorları yine AHP yöntemi ile hesaplanmış ve nihai sonuç ortaya çıkarılmıştır. Nihai sonuca göre, değerlendirme modelinde karşılaştırılan biyoyakıtlardan deniz taşımacılığı için en uygun ve sürdürülebilir olanı FT-dizel olarak tespit edilmiştir. İkinci ve üçüncü sırada sırasıyla HVO 3. jenerasyon ve HVO 2. jenerasyon yer almıştır. Son iki sırada ise FAME 1. jenerasyon ve SVO konumlanmıştır. Kriter ağırlıklandırma aşamasında uzman görüşleri alınarak yapılan bu değerlendirmenin sonucunun, farklı uzmanlar ile yapılması durumunda değişebilme ihtimali olduğu için, değerlendirme modeline duyarlılık analizi çalışması yapılmıştır. Yapılan duyarlılık analizinde 14 farklı senaryo oluşturulmuş ve temel senaryo ile karşılaştırılmış ve grafik olarak verilmiştir. Çıkan sonuca göre değerlendirme modeli tutarlı ve güvenlidir. Biyoyakıtlar denizcilik sektörünün karbonsuzlaşmasında önemli bir potansiyele sahiptir. Bu potansiyelin kullanılması için biyoyakıtlar üzerine çalışmaların arttırılması gerekmektedir. Çalışmada ilk sırayı alan FT-dizel yakıtının TRL indeksinin 9 olması için çalışmaların yoğunlaştırılması, yakıt üreticilerinin bu noktada teşvik edilmesi ve ekonomik olarak desteklenmesi ile maliyetinin düşürülmesinin fayda sağlayacağı kanaatindeyim. Benzer şekilde, ikinci sırada yer alan, üretiminde tarım arazisi ihtiyacı dahi gerektirmeyen HVO 3. jenerasyon üzerine çalışmaların yoğunlaştırılması denizcilik sektörünün geleceğine karbonsuzlaşma konusunda ciddi bir katkı sağlayacağını düşünmekteyim.