ÖĞRENME ALANI : CANLILAR VE HAYAT ÜNİTE 6 : CANLILAR VE ENERJİ İLİŞKİLERİ

Transkript

1 ÖĞRENME ALANI : CANLILAR VE HAYAT ÜNİTE 6 : CANLILAR VE ENERJİ İLİŞKİLERİ D ENERJİ KAYNAKLARI VE GERİ DÖNÜŞÜM (5 SAAT) 1 Enerji ve Enerji Kaynakları 2 Yenilenemez Enerji Kaynakları 3 Yenilenebilir Enerji Kaynakları 4 Geri Dönüşüm 5 Geri Dönüşüm Yolları ve Geri Dönüşümlü Ürünler 6 Atıklar ve Kullanımı 7 Geri Dönüşümün Faydaları 1

2 D ENERJİ KAYNAKLARI VE GERİ DÖNÜŞÜM : 1 Enerji ve Enerji Kaynakları : Bir cismin ya da bir sistemin iş yapabilme yeteneğine enerji denir. Herhangi bir yolla enerji üretilmesini sağlayan kaynaklara enerji kaynağı denir. Günlük hayatta ihtiyaç duyulan enerji, enerji kaynaklarından sağlanır. Enerji kaynakları günlük hayatta genelde ısı ve elektrik enerjisi elde edilmesi için kullanılır. Enerji kaynakları, kullanıldıktan sonra geri dönüştürülüp dönüştürülmemesine göre yenilenebilir enerji kaynakları ve yenilenemez enerji kaynakları olmak üzere iki çeşittir. Dünyadaki enerji ihtiyacının yaklaşık olarak % 12,7 si yenilenebilir, geri kalan % 87,3 ü de yenilenemez enerji kaynaklarından karşılanmaktadır. Enerji üretmek için kullanılan yenilenebilir ve yenilenemez enerji kaynaklarından birbirine yakın miktarda enerji elde edilmesine karşın yenilenemez enerji kaynaklarından açığa çıkan CO ve CO 2 gazı miktarları daha fazladır. 2 Yenilenemez Enerji Kaynakları : Oluşumu ve kullanıldıktan sonra yenilenmeleri çok uzun sürede (milyonlarca yılda) gerçekleşen kaynaklara yenilenemez enerji kaynakları denir. Fosil yakıtlar ve nükleer enerji elde edilen radyoaktif elementler, yenilenemez enerji kaynaklarıdır. Yenilenemez enerji kaynakları bir defa kullanıldıklarında tükenirler ve çevre sorunlarına neden olurlar. Bu kaynakların plansız ve aşırı kullanılmasının önlenerek korunması, tükenmelerini önler. a) Fosil Yakıtlar : Bitkilerin ve hayvanların ölüleri ve atıkları, toprak altında birikerek milyonlarca yıl süren değişmeler sonucu fosilleşir ve basınç etkisine göre kömür, petrol veya doğalgaz haline gelir. Bu şekilde oluşan kömür, petrol ve doğal gaza fosil yakıtlar denir. Fosil yakıtlar günlük hayatta termik santrallerde elektrik enerjisi üretilmesi ve ev ve işyerlerinde ısınma amacıyla kullanılır. Günümüzde Dünya ekonomisinin ana enerji kaynağı fosil yakıtlardır. 1 ) Kömür : Termik santrallerde elektrik enerjisi üretmek için en çok kullanılan yakıt maddesidir. Ev ve işyerlerinde ısınma amacıyla kullanılır. Dünya nın enerji ihtiyacının %25,3 ü kömürden karşılanır. Türkiye nin elektrik enerjisi ihtiyacının %15,39 u kömürden karşılanır. Kalan kullanım ömrü yaklaşık 230 yıldır. Yanma sonucu en fazla karbondioksit gazı açığa çıkaran yakıttır. 2 ) Petrol : Dünyada enerji üretmek için en yaygın kullanılan yakıt maddesidir. Enerji üretilmesi dışında benzin mazot, LPG, plastik, naftalin, boya, teflon gibi maddelerin üretiminde kullanılır. Dünya nın enerji ihtiyacının %35 i petrolden karşılanır. Türkiye nin elektrik enerjisi ihtiyacının %2,51 i petrolden karşılanır. Kalan kullanım ömrü yaklaşık 42 yıldır. Yanma sonucu kömürden daha az karbondioksit gazı açığa çıkarır. 2

3 3 ) Doğal Gaz : Renksiz, kokusuz, gaz halindeki bir fosil yakıttır. Elektrik enerjisi üretiminde ve ısınmada kullanılır. Dünya nın enerji ihtiyacının %20,7 si doğal gazdan karşılanır. Türkiye nin elektrik enerjisi ihtiyacının %26,80 i doğal gazdan karşılanır. Kalan kullanım ömrü yaklaşık 65 yıldır. Yanma sonucu kömür ve petrolden daha az karbondioksit gazı açığa çıkarır. b) Nükleer Enerji : Uranyum, toryum ve plütonyum gibi radyoaktif elementlerin çekirdeklerindeki proton ve nötronlar arasındaki nükleer bağın koparılmasıyla açığa çıkan enerjiye nükleer enerji denir. Nükleer enerji üreten santrallere nükleer santral denir. Nükleer santrallerde, radyoaktif elementlerin çekirdeklerinde depo edilen nükleer enerji açığa çıkarılır ve elde edilen enerji elektrik enerjisi üretiminde kullanılır. Nükleer enerji açığa çıkarılırken oluşan radyoaktif atıklar, kurşundan yapılan ve radyasyon geçirmeyen kasalara konularak toprağa gömülür. Nükleer güç santralleri çevreye zarar vermeyecek özel güvenlik önlemleri alınarak yapılır. Bu önlemlere dikkat edilmediği takdirde, radyoaktif atıklar tüm canlılara zarar verebilir. Dünya nın enerji ihtiyacının %6,3 ü nükleer enerjiden karşılanır. Nükleer santraller Dünya nın pek çok yerinde bulunur ve bu santrallerde elektrik enerjisi daha ucuz üretilmesine karşın santralin maliyeti oldukça pahalıdır. c) Yenilenemez Enerji Kaynaklarının Kullanımından Kaynaklanan Çevre Sorunları : Yenilenemez enerji kaynaklarının fazla kullanılması sonucu sera etkisi, küresel ısınma, asit yağmurları, hava, toprak ve su kirliliği gibi çevre sorunları ortaya çıkmıştır. Günümüzde yenilenemez enerji kaynakları daha çok kullanılmaktadır ve gelecekte yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımının artırılması gerekmektedir. 1 Kömür, petrol, doğal gaz gibi binlerce yılda oluşmuş olan fosil yakıtlar nüfus artışı ve sanayideki gelişmeler sonucunda son 100 yılda hızla azalmıştır. 2 Sera etkisine ve küresel ısınmaya neden olan karbondioksit (CO 2 ) ve karbon monoksit (CO) (kükürt, partikül madde, azot oksit, kurum, kül) gibi gazların miktarı artmıştır. 3 Kükürt dioksit (SO 2 ), azot oksitleri (NO veya NO 2 ), ozon (O 3 ), kurşun (Pb) gibi hava, su ve toprağın kirlenmesine ve asit yağmurlarına yol açan atıklar açığa çıkmıştır. 4 Sera etkisi ve küresel ısınma nedeniyle kuraklık, sel, sıcaklık artışı yüzünden mercanların ağarması, kutupların erimesi ve okyanusların yükselmesi gibi iklim değişiklikleri ortaya çıkmıştır. 5 Nükleer enerji santralleri atmosferin kirlenmesine sebep olmuştur. 3 Yenilenebilir Enerji Kaynakları : Kaynağını güneşten alan, hiç tükenmeyeceği düşünülen ve çevreye zarar vermeyen doğal enerji kaynaklarına yenilenebilir enerji kaynakları denir. Yenilenebilir enerji kaynakları, kullanılan enerjinin tükenme hızından daha çabuk bir şekilde kendini yenileyebilir. Yaşanılan çevrede ısınma, ulaşım, elektrik gibi ihtiyaçların karşılanabilmesi için çevreye daha az zarar veren yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanılması gerekir. Hidroelektrik, rüzgâr, jeotermal kaynaklar, güneş, biyokütle, dalga ve gelgit yenilenebilir enerji kaynaklarıdır. Bunların yenilenebilir olmaları, kullanıldıkları halde tükenmemelerinden kaynaklanır. 3

4 Yenilenebilir Enerji Kaynakları Kaynak ve Yakıtı a) Hidroelektrik Enerjisi Nehirler b) Rüzgâr Enerjisi Rüzgâr c) Jeotermal Enerji Yeraltı Suları d) Güneş Enerjisi Güneş e) Biokütle Enerjisi Biyolojik Atıklar f) Dalga Enerjisi Okyanus ve Denizler g) Hidrojen Enerjisi Su ve Hidroksitler h) Okyanus Akıntısı Okyanus ve Denizler ı) Okyanuslardaki Isı Etkisi Okyanus ve Denizler a) Hidroelektrik Enerjisi : Suyun hareketinden yararlanılarak üretilen enerjiye hidroelektrik enerjisi denir. Hidroelektrik enerjisi, hidroelektrik santrallerindeki jeneratörler sayesinde üretilir. Hidroelektrik santrallerinde akarsuların önüne kurulan barajlarda su biriktirilir ve suyun yüksekliği arttırılarak suya potansiyel enerji kazandırılır. Yüksekten bırakılan suyun potansiyel enerjisi kinetik enerjiye dönüştürülür ve suyun jeneratörleri döndürmesi sayesinde elektrik enerjisi üretilir. Hidro kelimesi Latincede su anlamına gelir. Hidroelektrik de suyun hareketinden yararlanarak üretilen enerjidir. Türkiye nin enerji ihtiyacının %10,34 ü hidroelektrik enerjisinden karşılanır. b) Rüzgâr Enerjisi : Rüzgârdan yararlanılarak üretilen enerjiye rüzgâr enerjisi denir. Rüzgâr enerjisinden, rüzgâr santrallerindeki rüzgâr jeneratörleri sayesinde elektrik enerjisi üretilir. Kurulan rüzgâr santrallerindeki rüzgâr jeneratörleri, rüzgâr sayesinde döndürülür ve rüzgâr enerjisi elektrik enerjisine dönüşür. Ülkemizin rüzgâr enerjisinden yararlanma potansiyeli yüksektir ancak henüz bu kaynaktan yeterince yararlanılamamaktadır. Türkiye nin enerji ihtiyacının %0,15 i rüzgâr enerjisinden karşılanır. c) Jeotermal Enerji : Yerkabuğunun derinliklerinde bulunan ve kimyasal madde içeren sıcak su, su buharı ve çeşitli gazların oluşturduğu jeotermal kaynaklardan elde edilen enerjiye jeotermal enerji denir. Jeotermal kaynaklardan; elektrik enerjisi üretimi, ev ve işyerlerinin merkezi ısıtılması ve soğutulması, seraların ısıtılması, kurutma işlemleri, dokuma sanayisi, konservecilik, düşük sıcaklıklarda kültür balıkçılığı, mineral içeren içme suyu üretimi, termal turizmde kaplıca amaçlı kullanım, gübre ve hidrojen üretimi gibi alanlarda yararlanılır. Jeotermal enerji kullanımı çevreye ve atmosfere atık madde verilmesine sebep olmaz. Jeotermal enerjiden, jeotermal güç santrallerindeki jeneratörler sayesinde elektrik enerjisi üretilir. Yeraltından çıkan sıcak su buharı jeneratörlere gönderilir ve buhar sayesinde jeneratörler döndürülüp elektrik enerjisi üretilir. Latincede jeo kelimesi yer, termal kelimesi ısı anlamına gelir. d) Güneş Enerjisi : Yeryüzünde canlılar tarafından kullanılan enerjinin temel kaynağı güneş enerjisidir. Güneş enerjisi ancak farklı enerji türlerine dönüştürülerek kullanılabilir hale getirilir. Güneş, rüzgârların oluşması, suyun hareketi, bitkilerin büyümesi gibi birçok olayın gerçekleşmesini sağlar. Diğer yenilenebilir enerji kaynaklarının temelini güneş enerjisi oluşturur. Güneş enerjisinin kullanılabilmesi için çeşitli teknolojiler geliştirilmiştir. Bunlardan bir kısmı güneş enerjisini doğrudan ısı veya ışık enerjisi şeklinde kullanırken bir kısmı da güneş enerjisinden elektrik enerjisi elde edilmesini sağlar. 4

5 Güneş enerjisinin doğrudan ısı enerjisi şeklinde kullanılmasını güneş panelleri sağlar. Güneş panelleri sayesinde soğurulan ısı enerjisi, suyun ısıtılması ve sıcak su elde edilmesini sağlar. Güneş enerjisinin elektrik enerjisine dönüşmesini sağlayan araçlara güneş pilleri denir. Güneş pilleri, güneş ışığını soğurarak ışık enerjisinden elektrik enerjisinin üretilmesini sağlar. Uzaya fırlatılan uydular, ihtiyaç duydukları elektrik enerjisini güneş panelleri ile üretirler. Bu paneller güneş enerjisini doğrudan elektriğe dönüştüren güneş pillerinden oluşmuştur. Ülkemizin coğrafi konumu güneş enerjisinden yararlanmak için oldukça elverişlidir. e) Biyokütle (Bitki ve Hayvan Atıkları) Enerjisi : Bitki ve hayvan atıklarından yararlanılarak elde edilen enerjiye biyokütle enerjisi denir. Biyokütle enerjisi çiftlik hayvanlarının dışkıları, besin atıkları, ölü ağaçlar ve ağaç parçaları ile ekinlerden elde edilir. Bitki ve hayvan atıklarından elektrik enerjisi veya biyodizel, biyoetanol gazı ve biyogaz gibi yakıtlar üretilebilir. Biyokütle enerjisinden elektrik enerjisi elde edilmesi için biyolojik atıklar ve kalıntılar, güç santraline getirilerek atık çukuruna boşaltılır ve yakılır. Yanma sırasında ortaya çıkan sıcak gazlar çeşitli işlemlerden geçirilerek elektrik enerjisi üretmek için kullanılır. Biyokütle enerjisinden ısı enerjisi elde edilmesi için biyolojik atıklar ve kalıntılar, bekletme tanklarında çürümeye bırakılır. Tanklarda çürüyen atıklardan metan gazı üretilir. Üretilen metan gazı ısıtma amacıyla yakılır. Biyokütle enerjisinden hem kırsal bölgelerde hayvan ve bitki atıkları kullanılarak hem de şehirlerde çöplerdeki organik atıklardan enerji üreterek yararlanılabilir. f) Dalga ve Gelgit Enerjisi : Deniz ve okyanuslardaki dalgaların ve gelgit olaylarında yükselip alçalan suyun hareketinden üretilen enerjiye dalga ve gelgit enerjisi denir. Dünya ya gelen güneş ışınlarının %70'i denizler ve okyanuslar tarafından tutulur. Uygun yöntemlerle denizler ve okyanuslar iyi bir enerji kaynağı olarak kullanılabilir. Dalgaların veya gelgit olaylarının oluşturduğu hava akımı sayesinde dalga jeneratörlerinden elektrik enerjisi üretilir. 4 Geri Dönüşüm : Kullanım dışı kalan ve çöp olarak değerlendirilen atıkların ham madde olarak kullanılıp yerinden üretime katılmasına geri dönüşüm denir. Geri dönüşümde, atıkların içinden kullanılabilir olanlar fiziksel, kimyasal veya biyolojik yollarla yeniden kullanılabilir ürünlere veya enerjiye dönüştürülür. 5 Geri Dönüşüm Yolları ve Geri Dönüşümlü Ürünler : Geri dönüşümde kullanılacak maddeler; kimyasal maddeler, plastikler, metaller, cam, kağıt, paketleme malzemeleri, şişeler, plastik kaplar, artık yiyecekler, piller, boya artıkları, gazeteler, eski giysiler, bozuk cihazlar, eski mobilyalar gibi atık maddelerdir. Geri dönüştürme metotları her malzeme için farklılık gösterir. Geri dönüşümde genel olarak; 1 Kullanılabilir atıklar genel çöpten ayrı ve temiz bir şekilde toplanır. 2 Atıklar cinslerine göre ayrılır. 3 Ayrılan atıklar başka malzemelerin üretiminde veya enerji üretiminde kullanılır. a) Kâğıt : Kâğıt öncelikle kâğıt çamuru hazırlamak için, su içerisinde liflerine ayrılır. Kağıt içinde lif olmayan yabancı maddeler varsa bunlar temizlenir ve kağıttaki mürekkep ayrıştırılır. Kâğıt lifleri, geri dönüşmüş kâğıt üretiminde kullanılır. 5

6 b) Plastik: Plastik atıklar öncelikle cinslerine göre ayrılır ve geri dönüşebilir plastik atıklar, kırma makinelerinde kırılıp küçük parçalara ayrılır. Bu parçalar ya belli oranlarda orijinal plastik hammaddesi ile karıştırılarak üretim yapılır ya da tekrar eritilip katkı maddeleri katılarak ikinci sınıf hammadde olarak kullanılır. c) Cam : Cam atıklar (şişe, kavanoz) toplama kutularında toplanır ve bu atıklar renklerine göre ayrılarak geri dönüşüm tesislerine verilir. Geri dönüşüm tesislerinde atık ve katkı maddelerinden ayrılan camlar kırılır ve hammadde karışımına karıştırılarak eritme ocaklarına dökülür. Bu şekilde tekrar cam olarak kullanıma geçer. Cam bu şekilde sonsuz bir döngü içinde geri dönüştürülebilir, yapısında bozulma olmaz. Kırılan cam, beton katkısı ve camasfalt olarak da kullanılmaktadır. Camasfalta %30 civarında geri dönüşmüş cam katılmaktadır. d) Alüminyum : Atık alüminyum küçük parçacıklar halinde doğranır ve bu parçalar büyük ocaklarda eritilerek, dökme alüminyum üretilir. Bu sayede atık alüminyum, saf alüminyum ile neredeyse aynı hale gelir ve üretimde kullanılabilir. e) Beton : Beton parçalar, yıkım alanlarından toplanarak kırma makinelerinin bulunduğu yerlere getirilir. Kırma işleminden sonra ufak parçalar, yeni işlerde çakıl olarak kullanılır. Parçalanmış beton, eğer içeriğinde katkı maddeleri yoksa yeni beton için kuru harç olarak da kullanılabilir. 6 Atıklar ve Kullanımı : Evsel, sanayi, tıbbi, kurumsal atıklar gibi atıkların çevreye vereceği zararların önlenmesi için; Daha az atık üretilmesi gerekir. Atıkların değerlendirilmesi için uygun bir yol bulunması, yeniden veya başka bir amaçla kullanılması gerekir. Geri dönüşümle yeni maddelerin üretiminde kullanılması gerekir. Kullanılmayacak durumda olanların çöp olarak çöp alanına gönderilmesi gerekir. 7 Geri Dönüşümün Faydaları : Geri dönüşümlü maddelerin kullanılması, bu maddelerin normal yollarla üretilenlerine göre daha az enerji ve hammadde kullanılarak üretilmesini sağlar. Bu nedenle geri kazanılan her atık çevre kirliliğinin önlenmesine de katkı sağlar. Atık maddelerin geri dönüşümle kullanılması insanlara ve çevreye daha az zarar verir. Geri dönüşüm logosunun bulunduğu plastik, cam, metal ve kağıt malzemeler, atık maddelerden üretilmiş ürünlerdir. Geri dönüştürülen ürünlerin hammadde olarak kullanılması; Doğal dengenin korunmasını sağlar. Doğal kaynakların korunmasını sağlar. Enerji tasarrufu sağlanır ve küresel ısınma üzerindeki etki azalır. Üretim sürecinde ortaya çıkan atıklar azalır. Hammadde tasarrufu sağlar. Biyokütle enerjisinden enerji üretilmesini sağlar. Çevre kirliliğinin önlenmesini sağlar. 1 ton kullanılmış kâğıt atığının geri dönüşümü sonucunda, 20 adet yetişmiş çam ağacı ve 85 metrekarelik ormanlık alanın tahrip edilmesi önlenmiş olur. Türkiye genelinde yılda 80 milyon çam ağacı ve hektar ormanlık arazi korunmuş olur. 6

7 1 ton plastik ambalaj atığının geri dönüşümü sonucunda kwatt.saat enerji tasarrufu sağlanmış olur. Türkiye genelinde tasarruf edilebilecek enerji miktarı yıllık 4 Milyon Mwatt.saattir. 1 ton cam atığının geri dönüşümü sonucu 100 litre benzin tasarrufu sağlanmaktadır. Türkiye genelindeki cam atıkların geri dönüştürülmesinden yıllık 30 milyon litre benzin tasarruf edilebilecektir. 1 ton alüminyum atığının geri dönüştürülmesi sonucunda 1300 kg hammadde tasarrufu sağlanır. Türkiye'de yıllık alüminyum atığı 2 milyon ton kadardır. 7