Yakıt-hava karışımının tam yanmasını sağlamak amacıyla basıncın ve sıcaklığın arttırılması gereklidir. Yanma verimindeki bu artış HC ve CO emisyonlarının daha az oluşmasını sağlayacaktır. Ancak yanma odasındaki sıcaklık artışı NOx oluşuma da sebep olacaktır. Çünkü Zeldovich zincir mekanizmasına göre oksijen molekülleri yeterli bir yüksek sıcaklıkta serbest oksijen atomlarına parçalanmakta ve serbest oksijen atomları da havadaki azot molekülleriyle birleşerek bir dizi zincir reaksiyonları neticesinde NOx oluşumuna sebep olmaktadır. Eğer yanma odasında oksijen moleküllerinin yüksek sıcaklıkta serbest oksijen atomlarına parçalanması engellenebilirse NOx oluşumuna sebep olan zincir reaksiyonları da önlenmiş olacaktır. Bunu gerçekleştirmenin bir yolu yanma odasında kademeli yanmanın sağlanmasıdır. Kademeli yanmada, hava-yakıt karışımının yanma odasında ilerlemesi esnasında ateşleme farklı noktalardan yapılarak sağlanabilmektedir. Ancak kademeli yanma sistemi de kararsız bir alev oluşturduğundan motor tasarımcıları için stabilite problemi meydana getirmektedir. Bu sebeplerden dolayı kirletici emisyonlarını minimize etmek amacıyla yanma odasının tasarımında hava-yakıt karışımının, alev sıcaklığının ve kalma süresinin optimizasyonu hedeflenmiştir
Yanma reaksiyonlarıyla neticesinde havaya değişik oranda kirletici gaz emisyonuları meydana gelmektedir. Bu kirletici gazların, Avrupa Birliği'nin 2002'de aldığı karara göre insan sağlığı üzerinde zararlı olduğu belirtilmiştir. CO2 emisyonları dikkate alındığında 350 litrelik yakıttan yaklaşık olarak 1 ton CO2 oluşmaktadır. Oluşan CO2 emisyonları atmosferin ısınmasına sebep olmaktadır. Yakıtın yüksek basınç ve sıcaklıkla yakılması neticesinde zincirleme reaksiyonlar sonucunda bir yan ürün olarak NOx emisyonları meydana gelmektedir. Yakılan 1 kg yakıttan yaklaşık olaran 11-18 gr NOx meydana gelmektedir. NOx emisyonları özellikle yüksek itiş güçlü motorlarda daha fazla oluşmaktadır. Bu emisyonlar da ozon tabakasına zarar vermektedir.
Alçak irtifalarda ise CO çevreyi etkilemektedir. Uçakların yerde motor çalıştırması (idling and taxiing), kalkış (take-off) ve inişlerde (landing) oluşturdukları CO doğrudan atmosfere karışmaktadır. Ortalama bir değer olarak uçaklardan yılda 1.3 milyon ton CO emisyonu meydana gelmektedir. Havacılık raporlarına göre 2015 yılında bu değerin % 50 artarak 2 milyon tona ulaşacağı tahmin edilmektedir. Diğer emisyonlara göre daha az oluşan hidrokarbon (HC) emisyonu ise yılda 0.26 ton civarındadır. Kükürt dioksit (SO2) emisyonları ise doğrudan motor ile ilgili olmayıp yakıt içindeki kükürt bileşenlerine bağlıdır. Bu emisyonlar asit yağmurlarına ile tekrar toprağa karışmaktadır. SO2’yi yakıttan tamamen bertaraf etmek mümkün olsa da motor yağlama işlemi nedeniyle bazı organik asitlerin yakıta ilâve edilmesi gerekmektedir
1992 yılında uçaklardan kaynaklanan CO2 emisyonlarının
514 milyon ton civarında oladuğu belirlenmiştir. Bu da fosil yakıtların yanmasından kaynaklanan toplam CO2 emisyonlarının % 2.4’üne
ya da başka bir ifadeyle insan faaliyetleri sonucunda meydana gelen (antropojenik kaynaklı) CO2 emisyonlarının % 2’sine karşılık
gelmektedir. IPCC’nin özel havacılık rapolarına göre 2050 yılında havacılık sektöründen kaynaklanan CO2 emisyonları 1468 milyon
ton civarından olacaktır. Bu değer, antropojenik kaynaklardan meydana gelen toplam CO2 emisyonunun % 3’üne tekabül etmektedir.
Yeni motor tiplerinde CO2 emisyonlarının azaltılmasına çalışılmaktadır. Havacılık sektöründen kaynaklanan kirletici emisyonları,
tüm antropojenik kaynaklardan meydana gelen iklim değişiklikleri üzerinde % 3-5’lik bir katkıya sahiptir. Bu katkının 50 yıl
içerisinde % 15’lere çıkacağı tahmin edilmektedir
CO2 emisyonları açısından 500 km’nin altındaki seyahatler (örneğin Londra’dan Amsterdam’a) mukayese edilirse kilometre başına düşen yolcu sayısına göre oluşan CO2 emisyonları hava taşımacılığı için 0.17 kg/km, otomobil yolculuğu için 0.14 kg/km, demiryolu yolculuğu için 0.052 kg/km ve gemi yolculuğu için 0.047 kg/km olarak verilmiştir. Görüldüğü gibi CO2 emisyonları açısından 500 km’den daha az mesafelerdeki seyahatlerde kilometre başına düşen yolcu sayısına göre hava yolculuğundan kaynaklanan CO2 emisyonları, demiryolu taşımacılığına göre 3 kattan fazladır. Bu sebeple Avrupa’da 330 km’ye kadar olan mesafeler için hızlı tren bağlantısı yapılarak uçak seferleri kaldırılmıştır. Bu durum hava taşımacılığından kaynaklanan emisyonların etkisini azaltmaya katkı sağlamakla birlikte aynı zamandan daha önemli uçuşlar için hava trafiğinin tıkanmasını engellemiştir
Havacılık sektöründeki yakıt tüketiminin ve kirletici emisyonlarının kontrolü amacıyla öncelikle hava trafik yönetim (Air Traffic Management-ATM) stratejilerinin geliştirilmesi gerekmektedir. Bu stratejilerin ve diğer işletme prosedürlerinin hızla büyüyen uçak ve motor teknolojisiyle aynı zamanda geliştirilmesi, havacılık sektöründeki yakıt tüketimine yön vereceği gibi kirletici emisyon seviyelerinin azalmasına da katkıda bulunacaktır. Böylece sürdürülebilir bir yönetim sistemi meydana getirilecektir. Bu konuda farklı uçak tiplerine ait çeşitli hava trafik akış yönetim (Air Traffic Flow Management-ATFM) simülatörleri ve farklı uçuş fazları için tüketilern yakıt miktarını ve oluşan emisyonları hesaplayabilen ileri emisyon modelleri (Advanced Emission Models-AEM) uygulamaya girmiştir
Havayolu taşımacılığındaki uluslar arası emisyon standartları 1990’larda daha sıkı hale getirilmiştir. Ancak bu standartlara sadece havaalanlarının içinde ve civarında uyulmaktadır. Bunun yanında, özellikle küresel ısınmaya büyük katkı sağlayan yüksek irtifa uçuşlarındaki emisyon oranlarınında bu standartlar kapsamında göz önünde bulundurulması gerekmektedir Motor verimini arttırmaya yönelik yakıt teknolojisindeki gelişmelerin, NOx emisyonlarındaki azaltacağı düşünülmektedir. Özellikle gelecek 10 yıl içerisinde yakıt tüketiminin ciddi bir değişime uğraması ve bu yöndeki teknolojinin en iyi şekilde değerlendirilmesi beklenmektedir. Bu amaçla, daha iyi yanmış ve daha az kirleten bir yakıt tüketimi politikası hedeflenmektedir. Ancak, uçakların kullandığı kerosene pratik bir alternatif getirecek başka bir yakıta geçişin çok kısa bir sürede gerçekleşemeyeceği bildirilmiştir. Çünkü bunun için yeni tip uçak tasarımlarına ve yeni altyapı sistemlerine gereksinim olduğu söylenmektedir. Bazı araştırmacılar, hidrojen esaslı yakıtların karbondioksit emisyonlarını gidereceğini ancak bu durumda uçaklardan çıkan su buharının artacağını bildirmişlerdir. Bazı uzmanlar, bu teknolojik gelişimlerin ve yönetim sistemlerinin çevrenin yararına olacağı ancak söz konusu emisyonların tamamen giderilemeyeceği görüşündedirler. Diğer bazı uzmanlar ise hedeflenen alternatif yakıtların temin edilmesine kadar geçecek bu teknolojik süreç aşamasında, mevcut motor emisyonları için daha katı kuralların sağlanmasıyla söz konusu kirletici emisyonların azaltılmasının uygun olacağını belirtmektedirler Gelecekte havacılık sektöründen kaynaklanan kirletici emisyonlarının en aza indirilmesi amacıyla ülkemizin içinde bulunduğu AB sürecinde öncelikle çevre teknolojilerine devlet tarafından destek verilmesi gerekmektedir. Ülke içerisinde hava trafiğindeki tıkanmaları azaltmak ve dolasıyla uçaklardan kaynaklanan kirletici emisyonlarını minimize etmek maksadıyla Avrupa’da olduğu gibi 300 km’ye kadar olan seyahat mesafelerinde raylı sisteme geçilmesi sağlanmalı ve bu alanda altyapı oluşturulmalıdır. Özellikle yüksek emisyonların meydana geldiği LTO çevriminde yapılacak bazı modifikasyonlar ile daha az kirletici emisyonu sağlanmalıdır. Bu amaçla çeşitli simülatör modelleri ile uçakların piste indikten sonra terminale kadar tek motorlu gidişi üzerinde çalışmalar yapılmaktadır. Bu çalışmaların sonuçları uçakların yerdeki kirletici emisyonlarını azaltıcı yönde değerlendirilmektedir. Bunun yanında uçakların aerodinamik yapısındaki değişiklikler, farklı motor tasarımları sağlayacak olan teknik gelişmeler, uçuş yüksekliğindeki, hızlarındaki ve rotalarındaki uygun değişiklikler hem sürdürülebilir bir yakıt tüketimi sağlayacak hem de kirletici emisyonlarının minimize edilmesine katkıda bulunacaktır. (Son)REFERANSLAR[1] EEA-European Environment Agency- Avrupa Çevre Ajansı Raporu, “Politika Yapıcıları için On Önemli Taşımacılık ve Çevre Sorunu”, TERM 2004: Avrupa Birliğinde Taşımacılık ve Çevrenin Bütünleştirilmesinin İzlenmesini Sağlayan Göstergeler, No. 3, 2004. Available from: reports.tr.eea.eu.int/TERM2004/tr/TERM2004_TR_final.pdf [2] Romano, D., Gaudioso, D., De Lauretis, R. “Aircraft Emissions: A Comparison of Methodologies Based on Different Data Availability”, Environmental Monitoring and Assessment, 56, pp.51-74, 1999. Available from: extranet.regione.piemonte.it/ambiente/aria/dwd/emissioni/aircraft_emissions.pdf [3] Cebeci, U. “Arkadaki Kirli İzler”, Kasım 2002. Available from: http://www.hurriyetim.com.tr/archive_articledisplay/0,,nvid~203170,00.asp [4] IPCC-Intergovernmental Panel on Climate Change Special Report Working Groups I and III, “Aviation and the Global Atmosphere”, Summary of Policy Markers, 1999. Available from: www.grida.no/climate/ipcc/spmpdf/av-e.pdf [5] Ertürk, F. “Hava Kirlenmesi”, YTÜ Çevre Mühendisliği Bölümü Ders Notları. [6] Türkiye Çevre Sorunları, “Hava Kirliliği”, Available from: www.diyarbakircevre.gov.tr/sorun.htm [7] Colvile, R.N., Hutchinson, E.J., Mindell, J.S., Warren, R.A. “The Transport Sector as a Source of Air Pollution”, Millenium Review for Submission to Atmospheric Environment, 2000. Available from: eprints.ucl.ac.uk/archive/00000894/01/Millennium_rvw_final_october.pdf [8] Rogers, H.L., Lee, D.S., Raper, D.W., Forster, P.M. de F., Wilson, C.W. and Newton, P., “The Impact of Aviation on the Atmosphere”, QINETIQ/FST/CAT/TR021654, February 2002. Available from: www.ozone-sec.ch.cam.ac.uk/EORCU/Files/Rogers1.pdf [9] Cebeci, U. “Uçaklar Daha Az Kirletecek”, Kasım 2003. Available from: http://www.hurriyetim.com.tr/yazarlar/yazar/0,,authorid~41@sid~2@nvid~341239@tarih~2003-11-30-m,00.asp [10] IATA-International Air Transport Association, “Aviation &theEnvironment” Available from: www.atag.org/files/AvEv-150311A.pdf [11] NESCAUM-Northeast State for Coordinated Air Use Management and Center for Clean Air Policy, “Controlling Airport-Related Air Pollution”, June 2003. Available from: bronze.nescaum.org/workgroup/aircraftport/Aviation_Final_Report.pdf [12] ICAO- International Civil Aviation Organization “Investment requirements for aircraft fleets and for airport and route facility infrastructure to the year 2010”, circular 236-AT/95, Montreal, 1992. [13] Wit, R.C.N. “How to Control Greenhouse Gas Emissions From İnternational Aviation?”, Options for Allocation, CE Centre for Energy Conservation and Environmental Technology, Discussion paper, Delft, June 1996. Available from: www.ce.nl/pdf/96_7096_019e.pdf [14] Friends of the Earth, “Aviation and Global Climate Change”, London, 2000. Available from: www.foe.co.uk/resource/reports/aviation_climate_change.pdf Available from: www.manchesterfoe.org.uk/pdf/AviationAndGlobalClimateChangeLeafletaef.pdf [15] Murray, E., “Media Backgrounder: Air Travel Heats Up...the Planet”, NortwestEnvironmentWatch, Seattle. Available from: www.northwestwatch.org/press/backgrounder_air_travel.pdf [16] U.S. Environmental Protection Agency Office of Air and Radiation Office of Mobile Sources, “Control of Air Pollution from Aircraft and Aircraft Engines”, Regulatory Support Document, May 1997. Available from: www.epa.gov/otaq/regs/nonroad/aviation/airrsd.pdf [17] Celikel, A., Jelinek, F. “Fuel Burn and Emission Forecasting for Europe”, 4th USA/Europe Air Traffic Management R&D Seminar, Santa Fe, 3-7 December, 2001. Available from: atm2001.eurocontrol.fr/finalpapers/pap187.pdf