Fransız Araştırmacılardan Güneş ve Hidrojenle Yeşil Çelik Devrimi

HidrojenHaber – Küresel sera gazı emisyonlarının yaklaşık yüzde 7’sinden sorumlu olan çelik üretimi, kömürle çalışan geleneksel yüksek fırınlar nedeniyle karbonsuzlaştırma süreçlerinin en zorlu alanlarından birini teşkil ediyor. Fransa Ulusal Bilimsel Araştırma Merkezi (PROMES-CNRS) bünyesindeki bir araştırma ekibi, tarihte ilk kez hiçbir karbon emisyonu üretmeden demir cevherini doğrudan hidrojene ve yoğunlaştırılmış güneş enerjisine maruz bırakarak yüzde 99 saflıkta sünger demir (DRI) üretmeyi başardı. Araştırma makalesi, Haziran 2026’da “Resources Chemicals and Materials” dergisinde yayımlandı.

ELEKTRİK KAYIPLARINI ORTADAN KALDIRAN DOĞRUDAN ISI TEKNOLOJİSİ

Çelik endüstrisinin karbonsuzlaştırılmasında genel eğilim, yenilenebilir elektrik kullanarak hidrojenle beslenen elektrikli ark ocaklarını (EAF) ısıtmaya odaklanıyor. Ancak yeşil elektrik kullanımı bile enerjinin ısıya dönüştürülmesi aşamasında yüksek verimlilik kayıpları yaratıyor. PROMES-CNRS baş araştırmacısı Stéphane Abanades, elektrik dönüşüm adımını tamamen devre dışı bıraktıklarını ve yoğunlaştırılmış güneş termal sistemini kullanarak 800 ile 1000 santigrat derece üzerindeki proses ısısını doğrudan reaksiyon bölgesine aktardıklarını açıkladı. Bu yöntem, proses entalpisini en verimli şekilde karşılıyor.

16 MW/m² GÜNEŞ AKISI ALTINDA ÖZEL DÖNER FIRIN REAKTÖRÜ

Fransız Ulusal Araştırma Ajansı (ANR) tarafından finanse edilen proje kapsamında, laboratuvar ölçeğinde 1,5 kW gücünde özel bir döner fırın güneş reaktörü sıfırdan inşa edildi. Reaktör, parabolik bir konsantratörün odak noktasına yerleştirilen ve metrekare başına 16 MW’a kadar pik güneş akısı sunabilen sızdırmaz bir seramik kaviteden oluşuyor. Hematit (Fe2O3) cevher parçacıkları arkadaki vidalı besleyici vasıtasıyla sürekli döner odaya aktarılıyor ve saf hidrojen gazı akışı altında sırasıyla manyetit (Fe3O4) vevüstite (FeO) dönüşerek en nihayetinde tamamen metalik sünger demire indirgeniyor.

YAPIŞMA PROBLEMİNE BOR NİTRÜR (BN) ÇÖZÜMÜ

Araştırma ekibinin karşılaştığı en büyük mekanik zorluk, 1000 santigrat dereceyi aşan sıcaklıklarda yeni oluşan demir parçacıklarının fırın çeperlerine yapışarak aglomerasyon (topaklanma) oluşturması oldu. Paslanmaz çelik ve mullit kavitelerde yaşanan tıkanma sorunları, erimiş metallerin yapışmadığı bir malzeme olan bor nitrür (BN) kullanımıyla tamamen çözüldü. Cam pencere arkasında yürütülen saf hidrojen reaksiyonunda yan ürün olarak sadece su buharı açığa çıktığı için pencerede hiçbir karbon birikintisi oluşmadı. 10 cm uzunluğundaki lab reaktörünün endüstriyel ölçekte büyütülmesiyle kesintisiz seri üretime geçilecek.

Anahtar Kelimeler: PROMES-CNRS, yeşil çelik, sünger demir, yoğunlaştırılmış güneş enerjisi, hidrojen indirgeme