2050 net sıfır karbon hedefine ulaşmada en büyük adım gemilerde yenilenebilir enerji ve düşük karbonlu yakıt kullanımına yönelik çıkarılan Fuel EU 2023/1805 yönergesidir. EU ETS ile ilgili düzenlemelerin şirketleri çok fazla meşgul etmesi nedeniyle Fuel EU yönergesinin gemi sahibi şirketleri nasıl etkileyeceği henüz tam olarak anlaşılamadı. Ancak, özellikle 2030 ve sonrasında bu regülasyonun şirketlere olan faturası EU ETS ile talep edilen karbon vergisinin üzerine çıkacağı yıl olacağı için şirketler bu etkiyi çok daha yakından hissetmeye başlayacaklar.

Şekil-1. Karbon vergisi ve yakıt cezasının 2025-2050 periyodundaki değişimi

Şekil-1’de görüleceği üzere 2030 yılından sonra yakıt cezasının yakıt vergisinin üzerine çıktığı, 20240 yılından itibaren ise agresif bir artışın meydana geldiği görülmektedir. 2025-2029 yılları arasında 85.000€ yakıt cezası ödeyecek olan denizcilik firması, aynı tüketim değerlerini sürdürdüğünü kabul ettiğimizde 2050 yılında aynı yakıtı türünü ve miktarını tüketmesi durumunda ödeyeceği yıllık yakıt cezası 3.060.000€ ya çıkmaktadır.

Önümüzdeki yıllarda karşılaşılacak olan yüksek vergiler ve yakıt cezaları, şirketleri alternatif enerji ve düşük karbonlu yakıt arayışına itecektir.

Bir noktanın altını çizmek gerekiyor. Fosil yakıtlarla ticari faaliyetlerini sürdüren bir geminin enerji verimliliğini artırmak yönündeki yatırımları tek başına yeterli değildir. Yüksek cezalardan kurtulmanın tek yolu yenilenebilir enerjilere (rüzgâr türbini, güneş enerji vs.) ya da düşük karbonlu yakıtlara ve düşük karbonlu yakıt tüketen ana tahrik sistemlerine geçişi gerekli kılmaktadır. Ancak, mevcut gemi ana makinelerinde düşük karbonlu yakıtlara geçiş için yapılacak dönüşüm sisteminin ilk yatırım giderlerinin yüksekliği nedeniyle fizıbıl gözükmemektedir. Bu nedenle özellikle 10 yaş üstü gemiler için alternatif yol, yapısal değişim gerektirmeyen ve WtT emisyonu düşük biyoyakıt ya da sentetik yakıtlara geçişi gerekli kılmaktadır.

Ancak, burada kritik nokta bir geminin yıllık sefer içerisindeki AB limanlarına olan sefer yüzdesi önemli olmaktadır. Düşük sefer yapan gemilerde hedef değerin altında tutacak biyodizel maliyetinin ödenecek yakıt cezasının üzerinde olmamasıdır. B100 biyodizel fiyatının 1200-1300 USD arasında olduğu düşünüldüğünde yakıt cezası biyodizel maliyetlerinin altında kalan gemilerde biyodizel kullanımı, doğurduğu operasyonel sorunlar nedeniyle anlamsızdır.

Buraya kadar geldiğimize göre biyodizelin avantaj ve dezavantajlarına değinebiliriz. Önce CII metriği açısından değerlendirmemizi yapalım.

CII metriği açısından Biyodizel kullanımının etkileri
• Biyodizelin ısıl değeri 37 MJ/kg civarında iken VLSFO ısıl değeri 41,5 MJ/kg mertebelerindedir. Eşdeğer enerji tüketimine göre gemi VLSFO e göre daha fazla yakıt tüketeceğine göre, karışımdaki biyodizel oranı %15 i aştığı andan itibaren CII değerini iyileştirmemekte tam tersine kötüleştirmektedir. CII metriği FuelEU de olduğu gibi WtW metriğine göre değerlendirilmediği müddetçe, gemi RED II sertifikalı biyodizel kullansa dahi harf değerinde iyileşme görülmeyecektir. %15 altı karışım oranlarında, yüksek setan sayısı, bileşimindeki %10 oksijen içeriği nedeniyle yanma verimindeki iyileşme nedeniyle kısmi iyileşme olsa dahi bu iyileşme sınırlıdır. RED II sertifikalı yakıt kullanımıyla FuelEU ya göre ceza ödenmez ama CII harf değeri iyileşmez. 

Yakıt stabilitesi açısından Biyodizel kullanımın etkileri
• Biyodizel, farklı miktar ve konfigürasyonda doymamış yağ asidi (C18:1, C18:2, C18:3) içerir ve doymamış yağ asitleri atmosferik oksijene maruz kaldıklarında, ani ve yüksek sıcaklık şartlarında oksitlenme temayül ve hızı yükselmektedir. Bu ise sediment oluşumuna ya da polimerizasyona neden olarak yakıtın stabilitesini bozarak çökelmesine neden olur.

Tablo-1.Farklı Biyodizel türleri içerisindeki metil ester (FAME) oranları

• Oksitlenmeye neden olan kritik yağ asitleri oleik asit (C18:1), linoleik asit (C18:2) ve linolenik asit (C18:3) dir. Biyodizel içerisindeki çift bağlı doymamış bu yağ asitlerinin oransal miktarı arttıkça biyodizelin oksitlenme potansiyeli artar. Doymamış yağ asitlerinin artmasıyla yakıtın akma noktası iyileşmekle birlikte oksitlenme hızları arttığı için biyodizel içerisindeki miktarları kısıtlanır. Oksitlenme arttıkça yakıtın asit değeri, viskozite ve yoğunluğunda artış gözlemlenir.

Şekil-2. Hava ile yaşlanmaya bırakılmış Farklı Biyodizellerde Asit sayısı ve Viskozite değişimi

• Şekil-2’de görüldüğü üzere biyodizel 3 haftadan fazla depolanma durumunda oksitlenme reaksiyonları hızlanmaktadır.

• Yakıt devrelerinde özellikle enjektör üzerinden sirküle eden yakıt yüksek sıcaklığa maruz kaldığı için oksitlenme hızındaki artışa bağlı olarak polimerleşme gözlemlenebilir. Sirküle eden yakıt sıcaklığının düşük tutulması önemlidir.

• Yakıt separatörlerinde, settling ve servis tanklarında biyodizel oksitlenmesinin önüne geçmek için sıcaklığın zorunlu kalmadıkça 90 C nin altında tutulması sağlanmalıdır.

• FAME depolama süresi arttıkça asit sayısı ve viskozitesi artabilir, zamk ve vernik oluşumu görülebilir. Bu durum filitrelerin tıkanmasına ve pompa-enjektör aşınmalarının artmasına neden olabilir.

• Biyodizel yakıt tanklarının havalandırması atmosfere açık olduğundan, yakıt tankı boşaldıkça tank üzerinde hava boşluğunda biriken atmosferik hava, yakıt oksidasyonunu hızlandırıcı etki yapmaktadır. Bu nedenle biyodizelin tüketim süresi 3-4 haftayı geçmeyecek şekilde belirlenmelidir.

Biyodizel kullanımının malzeme üzerine etkileri
• FAME içeren yakıtların bronz, pirinç, bakır, kurşun, kalay ve çinko gibi malzemelerle uzun süreli etkileşiminden kaçınılmalıdır. Uzun süreli etkileşim, temas ettiği malzemelerin korozif etkiye maruz kalmalarına neden olur.  Dikkat edilirse bu malzemeler yatak malzemelerinin temel bileşenleridir. Özellikle dört stroklu dizel makinelerde biyodizel kullanımında biyodizelin yatak malzemeleriyle etkileşimi ciddi bir problemlere neden olabilir.
Şekil-3. Biyodizel ile etkileşime giren farklı malzemelerin korozyon hızı

• Düşük akma noktası ve oksidasyona bağlı polimerleşme yakıt pompa ve enjektörlerde ciddi aşınmaları ve filtre tıkanmasını beraberinde getirecektir. Aynı zamanda Biyodizel dizel yakıtından daha iyi kayganlık sağlasa da nemi emdiği için aşınma ve sürtünme hızı yüksektir.  Biyodizel dizel yakıtından daha higroskopiktir (nemi emme özelliği). Ortam nemini çekerek hidrolize olur ve organik asit ve bakteri oluşumuna neden olur. Hidroliz, kompleks organik maddelerin su bulunan ortamda basit ve organik monomerlerine parçalanması olayıdır. Şekil 4, barıl ve plencerdeki aşınmayı göstermektedir.

Şekil-4. Yakıt pompa plencer ve barılında biyodizel etkileşimine bağlı olarak oluşan korozyon ve aşınmalar.

FueEU regülasyonu kapsamında şirketlerin ödemek zorunda kalacakları ceza dikkate alındığında hangi durumda biyodizel kullanılmalıdır?

Bu sorunun cevabını ödenecek ceza ile katlanılan maliyet dengesi belirleyecektir. Bir geminin yıl içinde yaptığı AB seferinin toplam sefer içindeki payı %20’nin altında kalıyor ise yakıt cezası/yakıt maliyet analizi yapılmalıdır. Burada detayına girilmemiştir. Ancak, bu analiz navlun kaybı ve makine parçalarının arızasına bağlı doğuracakları maliyetleri de kapsamalıdır.

Örnek olarak 2025 yılı yakıt cezası 99.857$ olan bir firmanın biyodizel fiyatına göre ne oranda biyodizel kullanırsa bu cezayı ödemez? Sorusuna yanıt arayalım. Şekil 5 Comlience Balance değerini sıfır yapan yakıt miktarını ve B100 (%100 Biyodizel) fiyatı 1300 $ olan yakıt maliyetimi göstermektedir. Şekil 6 ise yakıt cezasını sıfır yapan biyodizel fiyatının başa baş noktasını göstermektedir.

Şekil 5. Cezayı sıfırlayan biyodizel miktarı ve ceza biyodizel maliyeti başa baş noktası

Şekil 6. Miktarı belirlenmiş biyodizelin yakıt cezasını sıfırlaması için gerekli yakıt fiyatı

Örnekte, 91,39 MT biyodizel kullanıldığında ve fiyatı 1093$ olduğunda yakıt maliyeti yakıt cezası ile eşitlenmektedir. Bu fiyatın altı şirket için cezaya göre fizıbıl olacaktır. Şirket 99.857 $ üzerindeki yakıt maliyetlerinde tercini ceza ödemeden yana kullanmalıdır. 

Özetlemek gerekirse,

• Önümüzdeki dönemde net sıfır hedefine ara geçiş yakıtı olarak biyodizel ile devam edecek firmalar, olası makine arızalarına karşı operasyonel önlemlerini almalı, yeterli yedekleri gemide bulundurmalıdır.

• Alınan yakıtların tüketim süresi 4 haftayı geçmemelidir.

• Biyodizelin higroskopik yapısı nedeniyle separatörde ayrıştırılmasının da zor olacağı unutulmamalıdır.

• Yüksek sıcaklıkta ve atmosferik havaya maruz kalacak biyodizelin oksitlenmeye bağlı polimerleşmesinin yakıt separatörlerde slaç oluşumuna neden olabileceği, bu nedenle yakıt yoğunluk ve viskozitesi yüksek değil ise düşük sıcaklıklarda çalıştırılmalıdır.

• Yüksek oksidasyon ve polimerleşme esnasında yakıtın asit sayısının da artacağı göz önünde bulundurulmalıdır. Biyodizelin higroskopik özelliği, bakteri ve asidik ortam oluşturma potansiyeli nedeniyle yakıt devrelerinde kullanılan o-ring ve malzemelerin biyodizel ile negatif etkileşime girme potansiyeli düşük olanlara geçiş yapılmalıdır.

• Biyodizelin düşük akış özelliğinin kötü olması nedeniyle devredeki yakıtın sıcak tutulması önemlidir.

• Ödenecek yakıt cezası gerekli biyodizel maliyetinin altında kaldığı müddetçe biyodizel kullanımının ötelenmesi uygun olacaktır. Ancak, şirketler için bu analiz 2030'dan sonra mecburi olarak biyodizel yakıtına geçmeyi zorunlu kılabilir.

• Tüm gemilerde biyodizel kullanmak yerine gemilerin havuz içerisine alınarak, tek gemi ile yakıt cezası sıfırlanıyorsa tek gemide biyodizel kullanma politikası hayata geçirilebilir.