Jeotermal sahalara yönelik yüksek basınç ve sıcaklık altında yapay metal (Fe, Mg) silikat eldesi ve metal silikat kabuklaşmasına yönelik polimerik inhibitör geliştirilmesi

Abstract

İnsanlığın enerji ihtiyacının her geçen gün artmasıyla, ülkeler yeni enerji kaynakları arayışına girmişlerdir. Ülkemiz de bu anlamda enerji için büyük yatırımlar gerçekleştirmektedir. Jeotermal enerji yenilenebilir bir enerji türüdür. Çok genel itibariyle magmaya yakın ısıtıcı kayaçların fay kırıkları arasındaki mineralce doygun yeraltı sularının ısınması sonucunda eldesi olarak tanımlanabilir. Türkiye, jeotermal enerji sahaları bakımından oldukça zengindir. Jeotermal enerji üretimi konusunda en büyük engellerden bir tanesi metal-silikat kabuklaşmasıdır. Bu kabuklaşma yeraltından çıkan tuzlarca aşırı doymuş akışkanın, hem basıncını hem de sıcaklığını kaybetmesi nedeniyle çözünürlüğünün düşmesi ile oluşmaktadır. Oluşan metal-silikat yapıları bulunduğu rezerve göre farklı kimyasal yapılarda meydana gelebilmektedir. Bu yapılar enerji üretim sahalarında hat borularını tıkamasının yanı sıra ısıl iletkenliği düşürdüğünden enerji eldesi için büyük bir problemdir. Bu proje kapsamında; Tuzla Jeotermal Sahası (Çanakkale) temsili rezerv alanı olarak seçilerek, yüksek sıcaklık ve basınçlı otoklav sistem ile laboratuvar ortamında sahada bulunan jeotermal akışkan ve metal- silikat kabuk yapay olarak sentezlenmiştir. Tuzla jeotermal akışkanı elementel kompozisyonuna yakın sentetik çözelti hazırlanmış ve saha koşullarına benzer koşullarda (140 °C ve 3,5 bar) kabuk sentezi gerçekleştirilmiştir. Elde edilen katı çökelti ve süzüntü santrifüj yöntemi ile ayrılmıştır. Sıvı faz İndüktif Eşleşmiş Plazma Kütle Spektroskopisi (ICP- MS) ve UV-spektrometre ile analiz edilirken, çökelti (kabuk) Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), X-ışını Kırınımı Spektroskopisi (XRD), X-ışını Florosans Spektroskopisi (XRF), X-ışını Fotoelektron Spektroskopisi (XPS), Elektron Paramanyetik Rezonans Spektroskopisi (EPR) yöntemleri kullanılmıştır. Kabuklaşmanın engellenmesi amacıyla inhibitör özelliği gösterebilecek organik polimerik moleküller sentezlenerek, yapay kabuk sentezi bu moleküller varlığında gerçekleştirilmiştir. İyon derişiminin dekantant içerisinde artması kabuk miktarının azalması inhibitör etkinliğini belirlemektedir. Akrilamid (AM), Vinil Sülfonik Asit (VSA) ve Vinil Fosfonik Asit (VPA) moleküllerinden 3 homo polimer, 3 kopolimer ve 1 ter polimer elde edilerek, bu sistem içerisinde metal-silikat oluşumu üzerinde etkileri incelenmiştir. Sentezlenen polimerlerin yanı sıra PEG ve PVA polimerleri de aynı sistem içerisinde denenerek metal-silikat oluşumu üzerinde etkileri araştırılmıştır. Yapılan tüm polimer kimyası ve dozaj denemeleri sonucunda PEG ve PVSA?nın ortak kullanımının 130 ppm olan silika çözünürlüğünü 420 ppm?e çıkardığı, kabuk miktarını ise kütlece %20 azalttığı görülmüştür.