1. Havacılık Sektöründe Sürdürülebilirlik İhtiyacı

Günümüz dünyasında havacılık sektörü, küresel bağlantının vazgeçilmez bir unsuru haline gelmiştir. İnsanlar ve yükler, dünyanın bir ucundan diğerine saatler içinde ulaşabilmektedir. Ancak bu muazzam imkan, göz ardı edilemeyecek bir çevresel maliyet ile gelmektedir. Havacılık endüstrisinin karbon emisyonları, her geçen gün artan bir endişe kaynağı olarak karşımıza çıkmaktadır. Sürdürülebilirlik, artık lüks değil, bir zorunluluktur.

Sektörün geleceği, çevresel ayak izini azaltma kabiliyetine bağlıdır. Bu bağlamda, biyoyakıtlar önemli bir çözüm olarak öne çıkmaktadır. Yenilenebilir kaynaklardan elde edilen bu alternatif yakıtlar, konvansiyonel jet yakıtlarına kıyasla önemli ölçüde daha düşük emisyon değerleri sunmaktadır. Ekolojik temelleri sağlam olan havacılık stratejileri, sadece çevresel sorumluluk açısından değil, ekonomik sürdürülebilirlik açısından da kritik öneme sahiptir.

2. Havacılık Emisyonları: Mevcut Durum ve Sorunlar

a. Karbon Ayak İzi İstatistikleri

Havacılık sektörü, küresel karbon emisyonlarının yaklaşık %2-3’ünden sorumludur. Bu rakam ilk bakışta küçük görünebilir. Fakat emisyonların yüksek irtifalarda salınması ve içerdiği diğer gazların etkisiyle, gerçek iklimsel etkisi çok daha büyüktür. 2019 verilerine göre, dünya genelinde havacılık kaynaklı CO₂ emisyonları 915 milyon ton seviyesine ulaşmıştır. Pandemi döneminde geçici bir düşüş yaşansa da, toparlanma sürecinde emisyonlar hızla artmaktadır.

Uçak başına yakıt tüketimi son 40 yılda %70 oranında azaltılmış olsa da, artan yolcu talebi bu kazanımları dengelemektedir. Mevcut teknolojilerle devam edildiğinde, 2050 yılına kadar havacılık emisyonlarının üç katına çıkması öngörülmektedir. Bu durum, sektörü dekarbonizasyon konusunda acil önlemler almaya zorlamaktadır.

b. Küresel Isınmadaki Rolü

Havacılık emisyonlarının atmosferik etkisi, sadece karbondioksit ile sınırlı değildir. Uçakların saldığı azot oksitler, su buharı ve sülfat partikülleri de sera etkisine katkıda bulunmaktadır. Özellikle troposferin üst katmanlarında oluşan kontreyller (uçak izleri), ısının atmosferde hapsolmasına neden olmaktadır. Bu kompleks etki mekanizması, “radyatif zorlama” olarak adlandırılmaktadır.

İklim bilimciler, havacılığın toplam iklim etkisinin, sadece CO₂ emisyonlarının etkisinin 2-4 katı olduğunu tahmin etmektedir. Antropojenik iklim değişikliğinde önemli bir faktör olan havacılık sektörü, Paris Anlaşması hedeflerine ulaşmak için dönüşüm geçirmek zorundadır. Teknolojik ilerlemeler ve operasyonel verimlilikler önemli olmakla birlikte, yakıt dönüşümü bu süreçte kritik rol oynamaktadır.

3. Biyoyakıtlar: Temel Kavramlar

a. Biyoyakıt Nedir?

Biyoyakıtlar, biyolojik kaynaklar veya biyokütle olarak adlandırılan organik materyallerden üretilen yenilenebilir enerji taşıyıcılarıdır. Bitki yağları, tarımsal atıklar, algler ve hatta belediye katı atıkları gibi çeşitli hammaddelerden elde edilebilmektedirler. Havacılıkta kullanılan biyoyakıtlar, “sürdürülebilir havacılık yakıtları” (SAF – Sustainable Aviation Fuels) olarak da adlandırılmaktadır.

Temel olarak, fotosententez süreci ile atmosferden alınan karbondioksitin, biyokütleye dönüştürülmesi ve ardından bu biyokütlenin yakıta işlenmesi prensibiyle çalışırlar. Bu döngüsel süreç sayesinde, fosil yakıtların aksine, atmosfere net karbon salınımı önemli ölçüde azalmaktadır. Teknik terminolojiyle ifade etmek gerekirse, biyoyakıtlar “karbon-nötr” veya “düşük karbonlu” yakıtlar olarak sınıflandırılabilirler.

b. Geleneksel Yakıtlara Kıyasla Avantajları

Havacılık biyoyakıtları, konvansiyonel jet yakıtlarına kıyasla birçok avantaj sunmaktadır. En önemli fayda, yaşam döngüsü boyunca %60-80 oranında daha az karbon emisyonu üretmeleridir. Bu muazzam fark, sektörün karbon ayak izinin küçültülmesinde çığır açıcı potansiyele sahiptir. Ayrıca, biyoyakıtların yanması sırasında sülfür emisyonları neredeyse sıfıra yakındır.

Petrol fiyatlarındaki dalgalanmalardan etkilenmeme ve enerji güvenliğini artırma gibi stratejik avantajlar da söz konusudur. Yerel olarak üretilebilmeleri, dış enerji bağımlılığının azaltılmasına katkı sağlamaktadır. Mevcut jet motorlarında hiçbir modifikasyon gerektirmeden kullanılabilmeleri (drop-in yakıtlar olarak) ise pratik bir avantaj sunmaktadır. Uzun vadede, biyoyakıt teknolojilerinin olgunlaşmasıyla birlikte maliyet etkinliği de artacaktır.

4. Havacılıkta Kullanılan Biyoyakıt Türleri

a. Birinci Nesil Biyoyakıtlar

Birinci nesil biyoyakıtlar, genellikle gıda amaçlı kullanılan tarımsal ürünlerden elde edilmektedir. Mısır, şeker kamışı, soya fasulyesi ve kolza gibi bitkilerden üretilen bu yakıtlar, havacılık sektöründe sınırlı bir kullanım alanına sahiptir. Fisher-Tropsch sentezi veya hidroişlem (hydrotreating) gibi yöntemlerle işlenerek jet yakıtı spesifikasyonlarına uygun hale getirilirler.

Bu yakıtların en büyük dezavantajı, “gıda-yakıt ikilemi” olarak bilinen sorunu tetiklemeleridir. Gıda fiyatlarında artışa neden olabilmeleri ve arazi kullanımındaki değişiklikler nedeniyle sürdürülebilirlikleri tartışmalıdır. Verim açısından da sınırlı olan birinci nesil biyoyakıtlar, günümüzde yerlerini daha gelişmiş alternatiflere bırakmaktadır.

b. İkinci Nesil Biyoyakıtlar

İkinci nesil biyoyakıtlar, gıda amaçlı kullanılmayan bitkisel hammaddelerden üretilmektedir. Tarımsal atıklar, orman artıkları, otlar ve enerji bitkileri gibi lignoselülozik biyokütle kaynakları bu kategoride yer almaktadır. Jatropha, camelina ve tallowwood gibi enerji bitkileri, havacılık biyoyakıtları için umut vadeden kaynaklardır.

HEFA (Hydroprocessed Esters and Fatty Acids) olarak bilinen hidrojenle işlenmiş ester ve yağ asitleri, havacılıkta en yaygın kullanılan ikinci nesil biyoyakıtlardır. ASTM D7566 standardına uygun olan bu yakıtlar, konvansiyonel jet yakıtıyla %50’ye kadar karıştırılabilmektedir. İkinci nesil biyoyakıtların yaşam döngüsü emisyonları, birinci nesle göre önemli ölçüde daha düşüktür.

c. Üçüncü Nesil Biyoyakıtlar

Üçüncü nesil biyoyakıtlar, mikroorganizmalardan, özellikle de mikroalglerden elde edilmektedir. Bu yenilikçi yaklaşım, birçok avantaj sunmaktadır. Algler, diğer enerji bitkilerine kıyasla 10-100 kat daha fazla yağ üretebilmektedir. Ayrıca, tarımsal arazilere ihtiyaç duymadan, atık sular veya deniz suyu kullanılarak yetiştirilebilmektedir.

Fotobiyoreaktörler veya açık havuz sistemlerinde üretilen mikroalgler, karbondioksiti biyokütleye dönüştürmede olağanüstü verimlidir. Teorik hesaplamalar, bir hektar alanda yetiştirilen alglerden yılda 58.700 litre yağ elde edilebileceğini göstermektedir. Bu, soya fasulyesinden elde edilen verimin yaklaşık 30 katıdır. Alglerden elde edilen biyoyakıtlar henüz ticarileşme aşamasında olmasalar da, gelecek vaat eden araştırmalar hızla ilerlemektedir.

5. Biyoyakıt Üretim Süreçleri

a. Hammadde Seçimi

Biyoyakıt üretiminde hammadde seçimi, nihai ürünün kalitesi, maliyeti ve sürdürülebilirliği üzerinde belirleyici etkiye sahiptir. İdeal bir hammadde, yüksek yağ içeriğine sahip olmalı, minimum arazi ve su kullanımı gerektirmeli, hızlı büyümeli ve gıda üretimi ile rekabet etmemelidir. Ayrıca, yerel iklim koşullarına uygun olması da önemli bir kriterdir.

Camelina sativa (ketencik), düşük su ihtiyacı ve marjinal topraklarda yetişebilme özelliğiyle öne çıkmaktadır. Jatropha curcas ise toksik yapısı nedeniyle gıda olarak tüketilemeyen, kurak bölgelerde yetişebilen bir bitkidir. Denizel mikroalg türleri olan Nannochloropsis ve Chlorella’nın yağ içeriği %50’ye ulaşabilmektedir. Piroliz yöntemleriyle işlenebilen lignoselülozik biyokütle ve atık yağlar da ekonomik hammadde alternatifleridir.

b. Dönüşüm Teknolojileri

Hammaddenin jet yakıtı spesifikasyonlarına uygun biyoyakıta dönüştürülmesi, çeşitli kimyasal ve termokimyasal süreçler gerektirmektedir. HEFA (Hydroprocessed Esters and Fatty Acids) süreci, bitkisel yağların hidrojen varlığında katalitik olarak işlenmesini içerir. Bu süreçte, trigliseridlerin yapısındaki oksijen atomları uzaklaştırılarak, hidrokarbon zincirleri elde edilir.

Fischer-Tropsch (FT) sentezi, biyokütlenin önce gazlaştırılarak sentez gazına (CO ve H₂) dönüştürülmesi, ardından katalizör varlığında sıvı hidrokarbonlara dönüştürülmesi prensibine dayanır. Alcohol-to-Jet (ATJ) teknolojisi ise, biyoetanol veya biyobütanolün dehidrasyon, oligomerizasyon ve hidrojenasyon adımlarıyla jet yakıtına dönüştürülmesini sağlar. Her teknolojinin kendine özgü avantajları ve sınırlamaları bulunmaktadır.

6. Küresel Havayollarının Biyoyakıt Girişimleri

a. Öncü Şirketler ve Projeleri

Küresel havacılık sektöründe birçok şirket, biyoyakıt kullanımını artırmak için iddialı projeler yürütmektedir. KLM Royal Dutch Airlines, 2011’den beri düzenli olarak biyoyakıt karışımlı uçuşlar gerçekleştirmektedir. “KLM Corporate BioFuel Programme” kapsamında, kurumsal müşteriler de uçuşlarında biyoyakıt kullanımına katkıda bulunabilmektedir.

United Airlines, 2021’de “Eco-Skies Alliance” programını başlatarak, kurumsal ve bireysel yolcuların SAF üretimini desteklemelerini sağlamıştır. Ayrıca, atık yağlardan SAF üreten World Energy ile uzun vadeli satın alma anlaşması imzalamıştır. Qantas Airways ise “Future Planet” programıyla, yolcularına karbon dengeleme seçenekleri sunmakta ve biyoyakıt araştırmalarına yatırım yapmaktadır.

b. Başarı Hikayeleri

2008’de Virgin Atlantic’in gerçekleştirdiği ilk biyoyakıt test uçuşundan bu yana, sektörde birçok önemli kilometre taşı geride bırakılmıştır. 2011’de Lufthansa, Frankfurt-Hamburg rotasında altı ay boyunca düzenli biyoyakıt karışımlı uçuşlar gerçekleştirmiştir. Bu program, yaklaşık 1.500 ton CO₂ emisyonunun önlenmesini sağlamıştır.

Alaska Airlines, 2016’da atık orman ürünlerinden elde edilen biyoyakıtla ticari uçuş gerçekleştiren ilk havayolu olmuştur. 2018’de Qantas, Avustralya’da yetiştirilen hardal tohumundan üretilen biyoyakıtla Los Angeles-Melbourne arasında transokyanus uçuş gerçekleştirmiştir. Bu uçuş, konvansiyonel yakıta kıyasla %7 daha az emisyon üretmiştir. 2019’da Etihad Airways, Abu Dhabi’de yetiştirilen Salicornia bitkisinden üretilen biyoyakıtla uçuş gerçekleştirerek, çöl bölgelerinde sürdürülebilir yakıt üretiminin mümkün olduğunu göstermiştir.

7. Türkiye’de Havacılık Biyoyakıt Çalışmaları

a. Mevcut Projeler

Türkiye, havacılık biyoyakıtları konusunda önemli adımlar atmaktadır. Türk Hava Yolları (THY), “Mikroalg Bazlı Sürdürülebilir Biyoyakıt Projesi” (MİKRO-JET) kapsamında, yerli mikroalg türlerinden jet yakıtı üretimi üzerine çalışmalar yürütmektedir. Bu proje, TÜBİTAK MAM Enerji Enstitüsü işbirliğiyle hayata geçirilmiştir.

Boğaziçi Üniversitesi’nin öncülük ettiği “Havacılıkta Sürdürülebilir Biyoyakıtlar Araştırma ve Geliştirme Laboratuvarı” projesi, yerli hammaddelerden jet yakıtı üretimini hedeflemektedir. Ayrıca, TUSAŞ (Türk Havacılık ve Uzay Sanayii A.Ş.) ve TEMSA işbirliğiyle, atık bitkisel yağlardan jet yakıtı üretimi için pilot tesis kurulması planlanmaktadır.

b. Araştırma ve Geliştirme Faaliyetleri

Türkiye’deki üniversiteler ve araştırma kurumları, havacılık biyoyakıtları konusunda önemli çalışmalar yürütmektedir. Orta Doğu Teknik Üniversitesi’nde (ODTÜ) geliştirilen yeni kataliz teknolojileri, biyoyakıt üretim verimini artırmayı hedeflemektedir. Ege Üniversitesi Biyokütle Enerji Sistemleri ve Teknolojileri Merkezi (BESTMER), çeşitli hammaddelerden sürdürülebilir havacılık yakıtı üretimi konusunda araştırmalar yapmaktadır.

Anadolu’ya özgü enerji bitkilerinin havacılık biyoyakıtı potansiyelinin araştırılması da önem taşımaktadır. Selçuk Üniversitesi’nde yürütülen çalışmalar, Konya Ovası’nda yetiştirilebilecek yüksek yağ içerikli bitkileri belirlemeyi amaçlamaktadır. Bu araştırmalar, Türkiye’nin biyoyakıt üretiminde dışa bağımlılığını azaltma potansiyeline sahiptir.

8. Biyoyakıt Kullanımının Ekonomik Etkileri

a. Maliyet Analizi

Havacılık biyoyakıtlarının maliyeti, günümüzde hala konvansiyonel jet yakıtlarına kıyasla 2-5 kat daha yüksektir. Bu fark, üretim ölçeğinin küçük olması, teknolojilerin olgunlaşmamış olması ve hammadde tedarik zincirinin tam olarak kurulamamış olması gibi faktörlerden kaynaklanmaktadır. 2023 itibarıyla, konvansiyonel jet yakıtının litre fiyatı yaklaşık 0,65-0,80 Euro iken, biyoyakıtların litre fiyatı 1,5-3,5 Euro aralığında değişmektedir.

Maliyet unsurları arasında hammadde (%40-70), işleme (%20-40), nakliye (%5-10) ve depolama/dağıtım (%5-15) yer almaktadır. Hammadde maliyetlerini düşürmek için atık yağlar, tarımsal artıklar ve marjinal arazilerde yetiştirilen enerji bitkileri gibi alternatifler değerlendirilmektedir. Üretim ölçeğinin büyümesi ve teknolojik ilerlemelerle birlikte, 2030’a kadar fiyat farkının önemli ölçüde azalması beklenmektedir.

b. Uzun Vadeli Ekonomik Faydalar

Biyoyakıt kullanımının artmasıyla birlikte, uzun vadede çeşitli ekonomik faydalar ortaya çıkacaktır. Karbon vergilerinin yaygınlaşması ve emisyon ticaret sistemlerinin gelişmesiyle, düşük karbonlu yakıtların ekonomik rekabet gücü artacaktır. Avrupa Birliği’nin “Fit for 55” paketi kapsamında havacılık sektörüne yönelik karbon fiyatlandırma mekanizmaları, biyoyakıtları daha cazip hale getirecektir.

Yerel biyoyakıt üretimi, enerji güvenliğini artırırken, kırsal kalkınmaya da katkı sağlayacaktır. Yeni istihdam olanakları ve tarımsal değer zincirinin güçlenmesi, sosyoekonomik faydalar arasındadır. McKinsey & Company’nin tahminlerine göre, 2050 yılına kadar havacılık biyoyakıtları küresel olarak 2 milyon yeni iş olanağı yaratabilir. Ayrıca, havayollarının yakıt maliyetlerindeki dalgalanmalardan daha az etkilenmesi, finansal istikrara katkı sağlayacaktır.

9. Yasal Düzenlemeler ve Teşvikler

a. Uluslararası Anlaşmalar

Havacılık sektörünün emisyonlarını azaltmak için çeşitli uluslararası anlaşmalar bulunmaktadır. Uluslararası Sivil Havacılık Örgütü (ICAO) tarafından oluşturulan CORSIA (Carbon Offsetting and Reduction Scheme for International Aviation), 2021’den itibaren uluslararası uçuşlardan kaynaklanan emisyon artışlarını dengelemeyi hedeflemektedir. CORSIA kapsamında, sürdürülebilir havacılık yakıtları önemli bir emisyon azaltma mekanizması olarak kabul edilmektedir.

Avrupa Birliği’nin “ReFuelEU Aviation” girişimi, 2025’ten itibaren tüm AB havalimanlarında biyoyakıt karışım zorunluluğu getirmektedir. Başlangıçta %2 olan bu oran, 2050’ye kadar kademeli olarak %63’e yükseltilecektir. Paris İklim Anlaşması kapsamında, birçok ülke havacılık sektöründeki emisyon azaltımı için ulusal katkı beyanlarında (NDC) biyoyakıt hedefleri belirlemiştir.

b. Ulusal Politikalar

Dünya genelinde birçok ülke, havacılık biyoyakıtlarını teşvik etmek için çeşitli politikalar uygulamaktadır. ABD’de “Renewable Fuel Standard” programı, biyoyakıt üreticilerine RIN (Renewable Identification Number) kredileri sağlamaktadır. Kaliforniya’nın “Low Carbon Fuel Standard” programı ise, yaşam döngüsü emisyonlarına göre yakıtları değerlendirerek, düşük karbonlu alternatiflere ekonomik avantaj sağlamaktadır.

Hollanda, Oslo Havalimanı’nda olduğu gibi, biyoyakıt kullanan havayollarına iniş ücretlerinde indirim sunmaktadır. İsveç’te uygulanan “GreenArrive” programı, biyoyakıt kullanan uçaklara öncelikli iniş hakkı tanımaktadır. Brezilya’nın “ProBioQAV” programı, sürdürülebilir havacılık yakıtı üretimini desteklemek için vergi teşvikleri ve finansman desteği sağlamaktadır. Bu tür ulusal politikalar, biyoyakıt pazarının gelişiminde kritik öneme sahiptir.

10. Biyoyakıt Endüstrisindeki Teknolojik İlerlemeler

a. Yeni Üretim Yöntemleri

Havacılık biyoyakıtları alanında yeni üretim yöntemleri, verimliliği artırarak maliyetleri düşürmeyi hedeflemektedir. “Power-to-Liquid” (PtL) teknolojisi, yenilenebilir elektrik, su ve atmosferik karbondioksit kullanarak sentetik yakıt üretimini mümkün kılmaktadır. Elektroliz yoluyla elde edilen hidrojen ve karbondioksitten, Fischer-Tropsch sentezi veya metanol sentezi yoluyla jet yakıtı üretilebilmektedir.

Entegre biyorafineri konsepti, biyoyakıt üretimi ile birlikte yüksek değerli yan ürünlerin (biyokimyasallar, biyoplastikler) elde edilmesini sağlayarak, ekonomik fizibiliteyi iyileştirmektedir. Genetik mühendisliği ve sentetik biyoloji alanındaki ilerlemeler, mikroorganizmaların doğrudan hidrokarbonlar üretmesini sağlayarak, dönüşüm süreçlerini basitleştirme potansiyeline sahiptir.

b. Verimlilik Artırıcı İnovasyonlar

Kataliz teknolojisindeki ilerlemeler, biyoyakıt üretim verimini önemli ölçüde artırmaktadır. Nanoteknoloji destekli katalizörler, daha düşük sıcaklıklarda ve basınçlarda reaksiyonların gerçekleşmesini sağlayarak, enerji tüketimini azaltmaktadır. Zeolitler ve metal-organik çerçeveler (MOF) gibi yeni nesil katalizörler, seçiciliği artırarak, istenmeyen yan ürünlerin oluşumunu engellemektedir.

Sürekli akış reaktörleri, geleneksel kesikli reaktörlere kıyasla daha yüksek verim ve daha düşük enerji tüketimi sağlamaktadır. Ultrases ve mikrodalga destekli ekstraksiyon teknikleri, hammaddeden yağ elde etme verimini %15-30 oranında artırabilmektedir. Membran teknolojileri, saflaştırma aşamalarında enerji yoğun distilasyon işlemlerine alternatif sunmaktadır. Yapay zeka ve makine öğrenmesi algoritmaları, proses optimizasyonunda kullanılarak, üretim parametrelerinin sürekli iyileştirilmesini sağlamaktadır.

11. Sürdürülebilir Havacılığın Diğer Bileşenleri

a. Elektrikli Uçak Teknolojileri

Elektrikli havacılık, sürdürülebilir ulaşımın geleceğinde önemli bir rol oynamaktadır. Tam elektrikli ve hibrit-elektrikli uçak konseptleri, kısa mesafeli uçuşlar için umut vadetmektedir. Batarya teknolojisindeki sınırlamalar nedeniyle, günümüzde elektrikli uçaklar genellikle eğitim veya kısa mesafeli yolcu taşımacılığı için tasarlanmaktadır.

Pipistrel Velis Electro, EASA sertifikası alan ilk tam elektrikli uçaktır ve yaklaşık 100 km menzile sahiptir. NASA’nın X-57 Maxwell projesi, dağıtık elektrik propülsiyon sistemlerinin verimliliğini test etmektedir. Eviation Alice, 9 yolcu kapasiteli ve 440 deniz mili (815 km) menzilli tam elektrikli bir uçaktır ve 2026’da hizmete girmesi planlanmaktadır. Elektrikli havacılık teknolojileri, özellikle kentsel hava mobilitesi ve bölgesel havacılık segmentlerinde, biyoyakıtlarla birlikte sürdürülebilir havacılığın temel bileşenleri olacaktır.

b. Hidrojen Yakıt Hücreleri

Hidrojen, sıfır emisyonlu havacılık için uzun vadeli bir çözüm olarak değerlendirilmektedir. Yakıt hücrelerinde kullanıldığında, hidrojen ve oksijen reaksiyonu sonucunda sadece su ve ısı açığa çıkmaktadır. Airbus, ZEROe programı kapsamında 2035 yılına kadar hidrojen tahrikli yolcu uçaklarını hizmete sokmayı hedeflemektedir.

Hidrojenin enerji yoğunluğu, konvansiyonel jet yakıtlarına kıyasla yaklaşık üç kat daha yüksektir. Ancak, hacimsel olarak daha fazla yer kapladığı için, uçak tasarımlarında önemli değişiklikler gerekmektedir. Sıvı hidrojen, -253°C’de saklanmalıdır ve bu da kriyojenik tanklar gerektirir. Altyapı zorlukları ve “yeşil hidrojen” üretimindeki maliyet engelleri nedeniyle, hidrojenin yaygın kullanımı için 2040’lardan önce önemli bir penetrasyon beklenmemektedir.

12. Biyoyakıt Kullanımının Önündeki Engeller

a. Teknik Zorluklar

Biyoyakıtların yaygınlaşmasının önündeki teknik zorluklar, çeşitli aşamalarda karşımıza çıkmaktadır. Hammadde tedarikinde, büyük ölçekli ve sürdürülebilir biyokütle üretimi, arazi kullanımı, su kısıtları ve iklim değişikliği etkileri gibi faktörlerle sınırlanmaktadır. Üretim aşamasında, verimsiz dönüşüm süreçleri ve yüksek enerji girdisi, ekonomik ve çevresel sürdürülebilirliği etkilemektedir.

Teknik spesifikasyonlar açısından, biyoyakıtların konvansiyonel jet yakıtlarıyla uyumluluğu kritik öneme sahiptir. ASTM D7566 standardı, biyoyakıtların karışım oranlarını sınırlamaktadır ve bu sınırlamaların aşılması için kapsamlı testler gerekmektedir. Aromatik bileşiklerin eksikliği, contaların şişmesi açısından sorun yaratabilmektedir. Soğuk akış özellikleri ve termal stabilite gibi parametreler de optimizasyon gerektirmektedir.

b. Altyapı Sorunları

Biyoyakıtların yaygınlaşması için gerekli altyapının kurulması, önemli yatırımlar gerektirmektedir. Havalimanlarında biyoyakıt depolama ve dağıtım sistemleri, konvansiyonel yakıt sistemlerine entegre edilmelidir. Mevcut yakıt boru hatlarının uyumluluğu, potansiyel kontaminasyon riskleri açısından değerlendirilmelidir.

Dağıtım lojistiği de önemli bir zorluktur. Biyoyakıt üretim tesislerinin genellikle hammadde kaynaklarına yakın, ancak havalimanlarından uzak olması, nakliye maliyetlerini artırmaktadır. Bölgesel biyorafineri ağları oluşturmak, lojistik verimliliğini artırabilir. Sertifikasyon ve kalite kontrol sistemleri, biyoyakıtların spesifikasyonlara uygunluğunu garanti altına almak için geliştirilmelidir. Bu altyapı yatırımları, finansal risk algısı nedeniyle genellikle kamu-özel sektör işbirlikleri gerektirmektedir.

13. Geleceğe Dönük Projeksiyonlar

a. 2030 Hedefleri

Havacılık sektörü, 2030 yılına kadar biyoyakıt kullanımında önemli artış hedeflemektedir. Uluslararası Hava Taşımacılığı Birliği (IATA), toplam jet yakıtı tüketiminin %5-10’unun sürdürülebilir havacılık yakıtlarından karşılanmasını hedeflemektedir. Bu hedef, yıllık yaklaşık 30-60 milyon ton SAF üretimine denk gelmektedir.

Avrupa Birliği’nin “ReFuelEU Aviation” girişimi, 2030 yılına kadar AB havalimanlarında %5 biyoyakıt karışım zorunluluğu getirmektedir. ABD, “Sustainable Aviation Fuel Grand Challenge” programıyla, 2030’a kadar yıllık 3 milyar galon (11,4 milyon ton) SAF üretimi hedeflemektedir. Bu hedefe ulaşılması, günümüzdeki üretim kapasitesinin yaklaşık 50 kat artırılmasını gerektirmektedir.

b. 2050 Vizyonu

2050 yılına gelindiğinde, havacılık sektörü karbon-nötr bir yapıya kavuşmayı hedeflemektedir. Bu vizyon, ICAO’nun küresel net sıfır karbon emisyonu taahhüdüyle uyumludur. Biyoyakıtlar, 2050 hedeflerine ulaşmada kritik bir rol oynayacaktır. Tahminlere göre, toplam jet yakıtı tüketiminin %50-75’inin sürdürülebilir alternatiflerden karşılanması gerekmektedir.

IEA (Uluslararası Enerji Ajansı) senaryolarına göre, 2050’de yıllık 300-450 milyon ton SAF üretimi gerekecektir. Bu üretim için, yaklaşık 10-15 milyon hektar arazi veya eşdeğeri miktarda atık/artık biyokütle kaynağı kullanılması öngörülmektedir. Teknolojik ilerlemeler ve maliyet düşüşleriyle birlikte, biyoyakıtların konvansiyonel jet yakıtlarıyla fiyat paritesine ulaşması beklenmektedir. Elektrikli ve hidrojen tahrikli uçakların da filolara dahil olmasıyla, havacılık sektörünün karbon ayak izinin %80-90 oranında azaltılması mümkün olacaktır.

14. Havayolu Yolcularının Rolü

a. Tüketici Bilinci

Havayolu yolcularının sürdürülebilirlik konusundaki artan farkındalığı, sektördeki dönüşümün itici güçlerinden biridir. Günümüzde, özellikle Y ve Z kuşakları, seyahat kararlarında çevresel etkileri dikkate almaktadır. Booking.com’un 2023 Sürdürülebilir Seyahat Raporu’na göre, yolcuların %78’i sürdürülebilir seyahat seçeneklerinin daha görünür olmasını istemektedir.

Havayolları, yolcuları bilgilendirmek için çeşitli inisiyatifler başlatmıştır. Uçuş rezervasyonu sırasında karbon ayak izi bilgisi sunulması, sürdürülebilir yakıt kullanımını vurgulayan “yeşil uçuş” etiketleri ve mil programlarında sürdürülebilirlik odaklı ödüller, bu inisiyatiflere örnektir. Yolcuların bilinçli tercihler yapabilmesi için şeffaf ve karşılaştırılabilir bilgilere erişimi önem taşımaktadır.

b. Karbon Dengeleme Programları

Karbon dengeleme programları, yolcuların uçuşlarından kaynaklanan emisyonları gönüllü olarak dengelemelerini sağlamaktadır. Bu programlar genellikle, yenilenebilir enerji projeleri, ormanlaştırma çalışmaları veya biyoyakıt üretimine finansman sağlamaktadır. Lufthansa’nın “Compensaid” platformu, yolcuların doğrudan SAF satın alarak uçuşlarının çevresel etkisini azaltmalarına olanak tanımaktadır.

Karbon dengelemedeki en büyük zorluklardan biri, standartların ve şeffaflığın sağlanmasıdır. Gold Standard ve Verified Carbon Standard (VCS) gibi sertifikasyon sistemleri, karbon kredilerinin kalitesini garanti altına almaya çalışmaktadır. Bazı havayolları, karbon dengeleme maliyetini bilet fiyatına entegre etmeye başlamıştır. Air France-KLM, iç hat uçuşlarında karbon dengeleme maliyetini otomatik olarak bilet fiyatına dahil etmektedir. Bu tür inisiyatiflerin yaygınlaşması, biyoyakıt üretimine finansman sağlayarak, sektörün dönüşümünü hızlandırabilir.

15. Biyoyakıtların Çevresel Etki Değerlendirmesi

a. Yaşam Döngüsü Analizi

Biyoyakıtların gerçek çevresel faydalarını değerlendirmek için, hammadde üretiminden nihai kullanıma kadar tüm süreçleri kapsayan yaşam döngüsü analizi (LCA) yapılması gerekmektedir. Bu analizler, seragazı emisyonları, su kullanımı, arazi kullanımı değişikliği, biyoçeşitlilik etkileri ve enerji dengesi gibi parametreleri içermektedir.

ICAO’nun CORSIA programı kapsamında, sürdürülebilir havacılık yakıtlarının varsayılan emisyon değerleri belirlenmiştir. Atık yağlardan üretilen HEFA yakıtları, konvansiyonel jet yakıtına kıyasla %70-80 daha az emisyon üretmektedir. Enerji bitkilerinden üretilen yakıtlar için bu oran %50-70 arasında değişmektedir. Arazi kullanım değişikliği etkilerinin (ILUC – Indirect Land Use Change) hesaba katılması, özellikle tarımsal hammaddeler için önem taşımaktadır.

b. Biyoçeşitlilik Üzerindeki Etkileri

Biyoyakıt üretiminin biyoçeşitlilik üzerindeki etkileri, hammadde türüne ve üretim yöntemlerine göre değişmektedir. Monokültür enerji bitkileri yetiştiriciliği, habitat kaybı ve biyoçeşitlilik azalmasına neden olabilmektedir. Ancak, marjinal arazilerde yetişen enerji bitkileri veya karışık ekosistemler, biyoçeşitliliği destekleyebilmektedir.

Atık ve artıklardan biyoyakıt üretimi, biyoçeşitlilik üzerinde genellikle olumlu veya nötr etki göstermektedir. Mikroalg sistemleri, su ekosistemlerini etkileyebilmekle birlikte, kapalı sistemlerde (fotobiyoreaktörlerde) bu etkiler minimize edilebilmektedir. Biyoyakıt sertifikasyon sistemleri, biyoçeşitliliğin korunmasını da kapsayan sürdürülebilirlik kriterleri içermektedir. Roundtable on Sustainable Biomaterials (RSB) ve International Sustainability and Carbon Certification (ISCC) gibi sistemler, biyoyakıt üretiminin çevresel ve sosyal etkilerini değerlendirmektedir.

16. Araştırma ve İnovasyon için Finansman

a. Devlet Destekleri

Havacılık biyoyakıtları alanındaki araştırma ve inovasyonlar, çeşitli devlet destekleriyle finanse edilmektedir. Avrupa Birliği’nin Horizon Europe programı, “Clean Aviation” ortaklığı kapsamında, sürdürülebilir havacılık yakıtları için önemli bir bütçe ayırmıştır. 2021-2027 döneminde, 1,7 milyar Euro’luk bir fon, havacılık dekarbonizasyonu projelerine tahsis edilmiştir.

ABD Enerji Bakanlığı (DOE), “Bioenergy Technologies Office” aracılığıyla, biyoyakıt araştırmalarına yıllık yaklaşık 200 milyon dolar kaynak sağlamaktadır. “ARPA-E” programı ise, yüksek riskli ancak yüksek getiri potansiyeli olan yenilikçi enerji projelerini desteklemektedir. Japonya’nın “Green Innovation Fund” programı, biyoyakıt teknolojilerini de kapsayan dekarbonizasyon projeleri için 10 yıllık bir süreçte 15 milyar dolar ayırmıştır.

b. Özel Sektör Yatırımları

Özel sektör, havacılık biyoyakıtları alanında giderek artan bir yatırım iştahı göstermektedir. Geleneksel enerji şirketleri, portföylerini çeşitlendirmek amacıyla biyoyakıt alanına yönelmektedir. Shell, TotalEnergies ve BP gibi şirketler, SAF üretimi için stratejik yatırımlar yapmaktadır. TotalEnergies, La Mède biyorafinerisinde yıllık 500.000 ton biyoyakıt üretim kapasitesi oluşturmuştur.

Risk sermayesi fonları ve özel hisse senedi şirketleri de, yenilikçi biyoyakıt girişimlerine finansman sağlamaktadır. Breakthrough Energy Ventures, Lanzatech gibi karbon geri dönüşüm teknolojilerine 50 milyon dolar yatırım yapmıştır. Kurumsal girişim sermayesi yapıları da yaygınlaşmaktadır. Boeing HorizonX ve JetBlue Technology Ventures, SAF teknolojisi geliştiren start-up’lara yatırım yapmaktadır. Örneğin, JetBlue Technology Ventures, atmosferik karbondioksit ve yenilenebilir elektrikten sentetik yakıt üreten Twelve şirketine yatırım yapmıştır.

17. Uluslararası İşbirliği ve Ortaklıklar

a. Küresel İnisiyatifler

Havacılık biyoyakıtlarının gelişimini hızlandırmak için çeşitli küresel inisiyatifler oluşturulmuştur. “Clean Skies for Tomorrow Coalition”, Dünya Ekonomik Forumu tarafından başlatılan ve havacılık sektörünün dekarbonizasyonunu hedefleyen bir işbirliği platformudur. Bu koalisyon, 2030 yılına kadar küresel havacılık yakıtının %10’unun sürdürülebilir kaynaklardan sağlanması hedefini desteklemektedir.

ICAO’nun “CAEP” (Committee on Aviation Environmental Protection) komitesi, sürdürülebilir havacılık yakıtları için teknik spesifikasyonlar ve sürdürülebilirlik kriterleri geliştirmektedir. “Aviation Climate Taskforce”, havayolları ve finansal kurumlar tarafından oluşturulan ve havacılık dekarbonizasyonu teknolojilerini hızlandırmayı amaçlayan bir girişimdir. 2021’de kurulan bu görev gücü, erken aşama teknolojilere yatırım yapmaktadır.

b. Bilgi Paylaşımı Platformları

Bilgi ve teknoloji paylaşımı, havacılık biyoyakıtlarının gelişiminde kritik öneme sahiptir. “ASCENT” (Aviation Sustainability Center), ABD Federal Havacılık İdaresi (FAA) tarafından desteklenen bir araştırma merkezi ağıdır ve sürdürülebilir havacılık yakıtları konusunda kapsamlı araştırmalar yürütmektedir. Araştırma sonuçları, açık erişimli yayınlar aracılığıyla paylaşılmaktadır.

“Initiative Towards sustAinable Kerosene for Aviation” (ITAKA), Avrupa Birliği tarafından desteklenen ve havacılık biyoyakıtları konusunda bilgi paylaşımını teşvik eden bir projedir. “Biofuture Platform”, biyoekonomiyi geliştirmeyi amaçlayan hükümetler arası bir işbirliği mekanizmasıdır ve biyoyakıtların yaygınlaşması için politik diyaloğu desteklemektedir. Bu tür platformlar, tekrarlanan araştırmaları önleyerek, kaynakların daha verimli kullanılmasını sağlamaktadır.

18. Biyoyakıt ve Döngüsel Ekonomi

a. Atıktan Yakıta Konsepti

Döngüsel ekonomi perspektifiyle, atıkların değerli kaynaklara dönüştürülmesi, biyoyakıt üretiminde önem kazanmaktadır. “Atıktan yakıta” (waste-to-fuel) konsepti, çeşitli organik atık akışlarının biyoyakıta dönüştürülmesini içermektedir. Kullanılmış yemeklik yağlar, belediye katı atıkları, tarımsal artıklar ve orman artıkları, bu konsept kapsamında değerlendirilebilecek kaynaklar arasındadır.

Lanzatech şirketi, endüstriyel atık gazlardan etanol üretmekte ve bu etanol, ATJ teknolojisiyle jet yakıtına dönüştürülmektedir. Fulcrum BioEnergy, belediye katı atıklarından jet yakıtı üretimi için Nevada’da bir tesis kurmuştur. SkyNRG, kullanılmış yemeklik yağlardan biyoyakıt üretiminde uzmanlaşmıştır. Bu örnekler, atıkların ekonomiye yeniden kazandırılması ve çevresel etkilerin azaltılması açısından çift taraflı fayda sağlamaktadır.

b. Entegre Sistemler

Biyoyakıt üretimi, diğer endüstrilerle entegre edildiğinde, kaynak verimliliği ve ekonomik sürdürülebilirlik açısından avantajlar sunmaktadır. Tarım, ormancılık, gıda işleme ve enerji üretimi gibi sektörlerle simbiyotik ilişkiler kurulabilmektedir. “Entegre biyorafineri” konsepti, hammaddenin çeşitli ürünlere dönüştürüldüğü, sıfır atık hedefleyen bir yaklaşımdır.

Biyoyakıt üretimi sırasında ortaya çıkan gliserin, kimya endüstrisinde kullanılabilmektedir. Mikroalg üretimindeki besin döngüleri, atık su arıtma tesisleriyle entegre edilebilmektedir. Biyoyakıt üretim tesislerinden çıkan CO₂, sera üretiminde veya karbonatlı içecek endüstrisinde değerlendirilebilmektedir. Tarımsal biyokütle kullanılan sistemlerde, biyoçar (biochar) yan ürün olarak elde edilebilmekte ve toprak iyileştirici olarak kullanılabilmektedir. Bu tür entegre yaklaşımlar, biyoyakıt üretiminin ekonomik fizibilitesini ve çevresel sürdürülebilirliğini artırmaktadır.

19. Vaka Çalışmaları: Başarılı Biyoyakıt Uygulamaları

a. Ticari Uçuşlar

Biyoyakıtların ticari uçuşlarda kullanımı giderek yaygınlaşmaktadır. United Airlines, 2021’de Chicago O’Hare Havalimanı’ndan kalkan bir Boeing 737 MAX 8 uçağında %100 sürdürülebilir havacılık yakıtı kullanarak bir ilke imza atmıştır. Bu uçuşta, bir motor konvansiyonel jet yakıtı ile çalışırken, diğer motorda World Energy şirketi tarafından üretilen, kullanılmış yemeklik yağlardan elde edilmiş SAF kullanılmıştır.

KLM, Amsterdam-Paris rotasında düzenli olarak biyoyakıt karışımlı uçuşlar gerçekleştirmektedir. “SAF Levy” programı kapsamında, kurumsal müşteriler bu rotalardaki biyoyakıt kullanımına katkıda bulunabilmektedir. Finair, “Push for Change” programıyla yolcuların biyoyakıt satın almasını sağlamakta ve Helsinki Havalimanı’ndan kalkan uçuşlarda bu yakıtları kullanmaktadır. Bu uygulamalar, biyoyakıtların teknik ve operasyonel açıdan uygunluğunu kanıtlamakta ve tüketici farkındalığını artırmaktadır.

b. Askeri Havacılık

Askeri havacılık, biyoyakıtların geliştirilmesi ve test edilmesinde öncü bir rol oynamaktadır. Enerji güvenliği ve operasyonel esneklik açısından, alternatif yakıtlar stratejik öneme sahiptir. ABD Donanması, “Great Green Fleet” girişimi kapsamında, 2016 yılında uçak gemisi savaş grubunu biyoyakıt karışımlarıyla görevlendirmiştir. F/A-18 Hornet savaş uçakları, kamelina yağından üretilen biyoyakıtla uçuşlar gerçekleştirmiştir.

NATO, “Single Fuel Concept” kapsamında, üye ülkelerin askeri uçaklarında biyoyakıt kullanımını desteklemektedir. Hollanda Kraliyet Hava Kuvvetleri, F-16 savaş uçaklarında atık yağlardan üretilen biyoyakıt testleri gerçekleştirmiştir. Brezilya Hava Kuvvetleri, şeker kamışından üretilen biyoyakıtları A-1 jet yakıtına karıştırarak, EMB-110 Bandeirante uçaklarında kullanmıştır. Askeri uygulamalar, biyoyakıtların ekstrem koşullarda performansını değerlendirme fırsatı sunmakta ve sivil havacılıkta kullanımı için güven oluşturmaktadır.

20. Sonuç: Sürdürülebilir Havacılık İçin Biyoyakıtların Önemi

Havacılık sektörünün sürdürülebilir bir geleceğe evrilmesinde, biyoyakıtlar kritik bir rol oynamaktadır. Karbon emisyonlarını önemli ölçüde azaltma potansiyelleri, mevcut uçak filolarında ve altyapıda büyük değişiklikler gerektirmeden kullanılabilmeleri, biyoyakıtları kısa ve orta vadede en uygulanabilir dekarbonizasyon stratejisi haline getirmektedir. Teknolojik ilerlemeler ve ölçek ekonomisiyle birlikte, maliyet engeli de zamanla aşılacaktır.

Biyoyakıtların yaygınlaşması için, tüm paydaşların ortak çabası gerekmektedir. Hükümetler, politika destekleri ve finansman mekanizmalarıyla; havayolları, uzun vadeli satın alma taahhütleriyle; yakıt üreticileri, verimlilik artırıcı inovasyonlarla; yolcular ise bilinçli tercihleriyle bu sürece katkıda bulunabilirler. Entegre yaklaşımlar ve uluslararası işbirlikleri, sektörün dönüşümünü hızlandıracaktır.

Gelecekte, havacılık enerji karışımı muhtemelen biyoyakıtlar, sentetik yakıtlar, hidrojen ve elektrik gibi çeşitli sürdürülebilir alternatifleri içerecektir. Ancak, biyoyakıtlar bu geçiş sürecinde köprü vazifesi görerek, havacılık sektörünün Paris Anlaşması hedefleriyle uyumlu bir emisyon trajektörisi izlemesini sağlayacaktır. Sürdürülebilir havacılık yakıtlarına yapılan yatırımlar, sadece çevresel faydalar değil, ekonomik fırsatlar ve enerji güvenliği açısından da kazanımlar sunacaktır.