Biyokütle Enerjisi

1. Giriş

   
   

Her türlü organik, evsel, tarım sonucu oluşan atıklar ve tehlikeli olarak kabul edilebilecek diğer atık türleri Biyokütle olarak kabul edilebilir. İnsanoğlu ateşi keşfettikten sonra bu ateşe yakıt olması için odun kullanmış ve bu şekilde de ilk biyoyakıt kullanımı görülmüştür. Petrollerin oluşturdukları krizler ardından diğer yeni keşfedilmiş yenilenebilir yakıtların yanı sıra, önem kazanmış olan biyoyakıtlar, yüzyılımızda biyorafineri teknolojileri sayesinde endüstri alanında hızla artan bir paya sahip olmuştur. 1960 yılı ve sonrasında ilk kez endüstri alanında “yeşil” kavramına önem gösterilmiş, bu kavram ile ortaya konulan biyorafinerilerde, biyokütle kullanılarak biyokökenli endüstriyel ürünler elde edilmekte, bu biyoürünler içinde de “biyoyakıt” ürünleri giderek artan bir şekilde hayatımızda yer edinmişlerdir. Enerji alanında kullanıldığı bilinen ilk biyoürün Mısır’da bulunan ve evlerin aydınlatması amacı ile kullanılmış olan Hindistan’a özgü bir çeşit yağdır. Farklı cins atıklar farklı şekillerde doğaya geri kazandırılır. Eğer doğru yöntemler seçilip uygulanırsa ülkenin ekonomisi daha rahat kalkınabilir. Bu yüzden eğer ülkenin ekonomisine fayda sağlanmak istenirse atıkları geri kazandırmak da bir yol olarak görülebilir.

Biyokütleler, yenilenebilir, her yerde yetiştirilme olanağı olan, sosyo-ekonomik gelişime katkı sağlayan, çevreye yardımcı olan, stratejik bir enerji kaynağıdır. Biyokütle, direkt olarak atığı yakma sonucu veya fiziksel birkaç süreçten (örneğin kırma, öğütme) ayrıca bazı kimyasal dönüştürme süreçlerinden (biyo ve termokimyasal süreçler) geçtikten sonra çoğu sıvı, gaz ve katı ile biyoyakıt elde edilebilmesi mümkündür. Biyoyakıtlar geleneksel yöntemlerin (Yanıcı maddelerin yakılması sonucu üretilen enerjinin kullanılması) dışında, biyokütle ile elektrik üretimi ve biyokütle ile motorlar için yakıt üretimi olmak üzere iki farklı alanda daha görülebilir.

Biyokütle sektöründe doğaya geri kazandırmak için kullanılan atıklardan başı çekenler, inek atıkları, tavuk atıkları, mezbaha atıkları, sera atıkları, evsel atıklar, tarım bazlı atıklar, ormansal atıklar, şehirde bulunan çöpler, et ve süt işleme tesislerinden çıkan atıklar, arıtma sonucu ortaya çıkan çamurlar, besin üreten sitelerin arıtması sonucu ortaya çıkan faydalı arıtma çamurları, yemek fabrikalarının atıkları, besin tesislerinin atıkları, besin işleyen tesislerin atıkları, otellerin yiyecek atıkları, hal atıkları ve bunlara benzeyen diğer tüm atıklar olarak görülebilir.

Biyokütle sektörünün bir başka avantajı da hammadde bolluğudur. Bu bolluk sayesinde rüzgar enerjisinde bile daha fazla enerji üretebilme olanağı vardır. Ve atıkların dönüştürülmesi sonucunda birçok hammadde kaynağı da ortaya çıkar.

Hipotez:

Yenilenemez enerji kaynaklarının dünya üzerinde bıraktığı etki, biyo-yakıtlar tarafından

azaltılabilinir.

Amaç:

Bu araştırmanın amacı bu hipotezin doğru mu yoksa yanlış mı olduğunu belirleyip önceden yapılan araştırmalardan da yardım alınarak sonucun kanıtlanması.

Sınırlılıklar:

Çalışma yapılırken deneysel süreçlerden yararlanılamamıştır.

1.1 Sözlük / Bulgular

Biyoyakıtların işlenmesi konusunda kullanmakta olan teknolojiler, şunlardan oluşmaktadır:

ıslak fermantasyon (mayalama olarak da bilinir), kuru fermantasyon, proliz, gazlaştırma, plazma gazlaştırma, yakma, landfill (düzenli depolama).

Bu bahsedilen biyokütleyi işleyip yararlı bir kaynak olan biyoyakıt gibi maddelere dönüştürme teknolojileri, kullanılan hammade çeşidi ve sonuçta ortaya çıkacak ürünlere göre seçilir ve bu teknolojilerin hangisinden daha çok verim alınacaksa o kullanıma sokulur.

Biyoyakıtlar fotosentez sonucu oluşan biyokütlenin gerek doğal gerek beşeri şekilde işlenmesi sonucu organik materyallere dönüşmesi ve üzerlerine uygulanan işlemler sonucu parçalanarak yakıt olarak kullanılabilen maddelere denir.

1.1.1 Islak Fermantasyon Yöntemi

Islak fermantasyon yönteminin kullanım alanları daha çok kuru madde oranı düşük olan maddelerdir. Islak fermantasyon yöntemi; bu maddelerin atık kısımlarının ortadan kaldırılmasına ayrıca faydalı kısımlarının da ayrılıp farklı hammaddeler olarak kullanılabilmesine olanak sağlar. Çoğunlukla inek ve diğer otçul hayvanların biyolojik atıkları ve bunlara benzeyen atıklar ara sıra (takviye gerektikçe) su ile takviye edilerek maksimum %12’si kadarı  katı maddeye indirilerek kontrollü fermantasyon yolu ile mezofilik  yani 36 - 38 derece arası veya termofilik yani 55 - 57 derece arası ortamlarda 15 ila 28 günlük bir süreç boyunca fermantasyon işlemine tabi tutulurlar. Bu süre zarfında atıkların içinde bulunan ve yakıt olarak kullanılabilecek metan gazı ortaya çıkar. Temiz olarak çıkan gaz CHP sistemi sayesinde elektrik ve ısı gibi farklı enerji türlerine katkıda bulunur. Tepkime sonrası açığa çıkan ısı, Tepkimenin gerçekleştiği tankları ısıtmak adına kullanılır ve bu şekilde devamlılık da sağlanmış olur. Sisteme giren maddeler çıkan maddelere benzerler. Bu demektir ki çıkan malzemeler fermente gübre halinde olduğundan dolayı tarım alanında büyük katkılar sağlarlar.

1.1.2 Kuru Fermantasyon Yöntemi

Kuru fermantasyon yönteminde içerisindeki katı oranı yüksek olan atıklar belirli işlemlere tabi tutulduktan sonra sızdırmayan depolama alanlarında yaklaşık 25 gün tutulur ve içerisindeki gazların dışarı çıkması sağlanır. Tıpkı Islak fermantasyon gibi Kuru fermantasyonda da dışarı çıkan ısı, yeniden üretim ve depoları ısıtmak amacıyla kullanılır. Bu sistem çoğunlukla ufak yerleşkelerin çöplerinin içerisindeki gazların dışarı çıkarılabilmesi adına kullanılır.

1.1.3 Piroliz

Piroliz uygulaması, içinde daha çok katı madde bulunan atık maddelerin yaklaşık 400 derecede bir işleme tabi tutulup ayrıştırılma işlemine verilen isimdir. Ağırlıklı olarak selüloz bazlı atıkların ve atık lastikler bu işleme tabi tutulur. İşlemin sonucunda ortaya içinde daha çok hidrojen bulunan bir gaz olan singaz ve bunun yanında fazla miktarda prolitik yağ çıkar. Prolitik yağ motorda yakılması sonucu elektrik üretiminde kullanılır. Bazı işlemlerin sonucunda odun sirkesi çıkma olasılığı da vardır diğer oluşan önemli atık ise biyochar dediğimiz karbon gübresi olarak da bilinen bir atık türüdür. Atık lastik işlemi sonucunda, ise karbon karası üretilir.

1.1.4 Gazlaştırma

Gazlaştıma işlemi, ayrıca dekarbonizasyon olarak da bilinir, 900 derecede işleme tabi tutulan organik atıkların kısa süreli oksijensiz bir ortama konulup singaz ve biyochar elde edilmesidir.

1.1.5 Plazma Gazlaştırma

Plazma gazlaştırma, büyük enerjiler kullanılarak (yaklaşık 11 kW) atıkların fayda sağlayamayacak kısımlarının ortadan kaldırılması sonucu enerji elde edilmesi sistemidir

1.1.6 Yakma

Yakma işlemi fayda sağlayabilecek içerisinde daha çok katı bulunduran ve sonucunda faydalı atık elde edilmesi imkansıza yakın olan maddelerin bir nevi ortan kaldırılması ve ortadan kaldırılırken de yararlı gazların kullanılmasında yardımcı olur. Bu işlemde yanması için şehirdeki çöplerin kullanılması ön plandadır. Yanan atıkların sonucunda elde edilebilen ısıyla buhar üretilir ve türbinler aracılığıyla elektrik haline getirilir. Geriye kalan ve yakma sonucu ortaya çıkan ısı enerjisi genellikle şehirlerin ısıtılması amacıyla kullanılır. Bu yöntemin tek dezavantajı, doğru filtreler veya bacalar kullanılmazsa çevreye vereceği zararların yakılan atıkların yakılmadan önce vermiş olacağı zararlardan fazla olmasıdır.

1.1.7 “Landfill”

“Landfill” işlemi; şehir atıklarının, depolama için kullanılan alanlarda toplandıktan sonra, bazen toprak yardımıyla, sıkıştırılarak atıkların içerisindeki metan gazının çıkarılması sağlanılması işlemidir.

2. Biyoelektrik Sektörünün Yararı ve Geleceği

Ülkemizde yaklaşık 100 tane biyogaz alanında üretim yapan tesis, yaklaşık 120 tane “landfill” adı verilen işlem için kullanılan tesis ve 40 adete yakın da yama tesisi bulunmaktadır. 

Bu miktarlar orana vurulduğunda ülkenin atık potansiyelinin yalnızca %40’ını karşılayabildiği görülmektedir. Oranın az olmasının birkaç sebebi olabilir. Bunlar, bazı projelerin verimsiz çalışması, yanlış planlama ve biyo atıklara tereddütle yaklaşılması olabilir. Bu tereddütler olsa bile doğru yöntemlerle yapılıp işletilirse biyokütle tesislerinin ekonomiye çok faydası dokunabilir.

Atıkları biyokütleye dönüştürmek için yapılan işlemlerden önce ülkenin kendine has bir gelir ve hammade kaynağı olmalıdır ki ekonomi alanında batış yaşamasın. Biyokütle enerjisi’nin kullanım alanları ve üretilen enerji elektrik olarak görülse de aslında biyokütle ile enerji üretmenin asıl amacı atık maddelerden kurtulurken insanlığa da yarar sağlamaktır. Tesis kurumlarında % 80’e yakın yerli aksam kullanılma imkanı vardır ancak Türkiye firmalarının ithal etme isteği daha fazla olduğundan bu işlemler gerçekleştirilememektedir. Atıkların işlenmesi sonrası oluşan değerli hammaddeler ekonomiye; gübrelemek için kullanılan ve alkol bazlı maddeler olarak ayrıca katkı da sağlayabilirler.      

Bu bozulabilen atıkların doğru yöntemler aracılığıyla ülke ekonomisine kazandırılmasının en öncelikli sebebi; çevre kirliliğini durdurarak havaya, suya, toprağa ve canlılara verdiği zararların oranını en aza indirmeye çalışmaktır.

Hayvanların ürettikleri atıklarda birçok zararlı bakteri ve hastalık taşıyıcı bulunur. Bu taşıyıcıları ortadan kaldırmanın en basit yolu atıkları fermente etmekten geçmektedir. Bu çöpler eğer belirli bir depolama sistemi ile depolanmaz veya bilinçsizce ortadan kaldırılmaya çalışılırsa çevreye verilen karbon salınımı artar. Üstelik bunların yakılması sonucu ortaya çıkan metan gazı da sera etkisi yaratır.

2.1. Şehir Atıklarının Geri Dönüştürülmesi

Şehirsel atıklar biyokütle enerjisi sağlamak adına ısı ve elektrik yönünden önemli kaynaklardır. Aynı zamanda “Çöp” olarak değerlendirilen atıklar da imha edildiğinden dolayı dolaylı yoldan bir kazanç da sağlanı. Çöpün kimyasal süreçlerle değil de biyolojik olarak ayrışabilir kısmı (biyobozunur olarak adlandırılan kısım) yani cam, plastik gibi eritme süreçlerinden geçtikten sonra yenilenen atıklar çıkarıldıktan sonra ayrışarak yenilenebilir olarak kullanılabilen kısım, biyoyakıtlarda önemli bir kaynak olarak kullanılabilir.

Biyo atıklardan Elektrik üretimi ve diğer yenilenebilir kaynaklar arasındaki oranı görmek için aşağıdaki tablo incelenebilir:

Tablo 1: Yenilenebilir Elektrik Üretimi (GW), 2006.

Tabloya bakılınca biyoelektrik kaynaklarının bazıları görülebilir. Bu kaynaklara fazladan yardım sağlamak için biyo atıklar kullanılabilir. (Örneğin yakma işleminin sonucunda oluşan sıcak hava rüzgar elektriği alanında kullanılır) Bu yöntemle sürdürülebilirlik kat kat arttırılabilir.

3. Sonuç

Ülkelerin yenilenemez enerji kaynaklarından yenilenebilir olanlara geçmesi, hem o ülkenin sürdürülebilirlik oranlarını hem de ekonomik açıdan refah derecesini arttırmaktadır. Bu yenilenebilir kaynaklardan biri ve belki de en önemlilerinden olan biyokütle enerjisi, işlem görmemiş atıkların belirli işlemlerden geçirilerek doğaya geri kazandırılması sonucu oluşan ve diğer tüm enerjilere katkıda bulunabilen bir enerji türüdür.

Bu sektör temelde hem tıkları ortadan kaldırır hem de bu atıkların içerisinde kullanılmayan yararlı maddeleri ortaya çıkartır. Bu sektör gelecekte dünyanın daha temiz ve güvenli bir yer olması için doğru yöntemler uygulanarak takip edilmelidir.

Kaynakça:

Topal, M., & Arslan, E. I. (2008). Biyokütle enerjisi ve Türkiye. VII. Ulusal Temiz Enerji Sempozyumu, 17, 19.

Enerji, T. C., & Bakanlığı, T. K. (2021). Biyokütle. Erişim Adresi: https://enerji. gov. tr/bilgi-merkezi-enerji-biyokutle Erişim Tarihi, 28, 2021.

Sözen, E., Gündüz, G., Aydemir, D., & Güngör, E. (2017). Biyokütle kullanımının enerji, çevre, sağlık ve ekonomi açısından değerlendirilmesi. Bartın Orman Fakültesi Dergisi, 19(1), 148-160.

Dem RTA, M., & Vedat, G. Ü. N. (2007). Avrupa ve Türkiye'deki biyokütle enerjisi. Celal Bayar University Journal of Science, 3(1), 49-56.