ÇİMENTO SEKTÖRÜNDE ENDÜSTRİYEL SİMBİYOZ VE ENERJİ VERİMLİLİĞİ

Transkript

1

2 Türkiye Teknoloji Geliştirme Vakfı ÇİMENTO SEKTÖRÜNDE ENDÜSTRİYEL SİMBİYOZ VE ENERJİ VERİMLİLİĞİ Ferda ULUTAŞ Çevre Projeleri Koordinatörü Türkiye Teknoloji Geliştirme Vakfı Technology Development Foundation of Turkey Environmental Projects Coordinator INDUSTRIAL SYMBIOSIS AND ENERGY EFFICIENCY IN CEMENT SECTOR 1.GİRİŞ Çimento sektörü hem ülkemizde hem de dünya genelinde enerji ve hammadde tüketimi açısından ön plana çıkan başlıca sektörlerden biridir. Çimento üretiminde enerji tüketiminin yanı sıra hammadde kullanımından da kaynaklanan karbon dioksit (CO 2 ) salımları, bu sektörü günümüzün belki de en önemli çevre sorunu olan iklim değişikliği açısından da üzerinde durulan başlıca sektörlerden biri konumuna getirmiştir. Günümüzde gerek kaynakların giderek azalması ve yaşamı tehdit eder hale gelmesi, gerekse çevre sorunlarının neden olduğu sosyal ve ekonomik riskler nedeniyle, sürdürülebilirlik yaklaşımı gündemin en öncelikli maddelerinden biri olmaya devam etmektedir. Sürdürülebilirlik konusu çimento sektörü için de en önemli tartışma konularından biri olup, bu sektör sürdürülebilirlik ile ilgili pek çok politika, strateji ve yöntemin değerlendirildiği, uygulandığı ve iyileştirmeye yönelik önerilerin geliştirildiği bir sektör konumundadır. 1. Introduction Cement sector is one of the major sectors which became prominent in terms of energy and raw material consumption in our country and across the globe. Besides energy consumption in cement sector, also carbon dioxide emissions (CO 2 ) resulting from raw material usage, in terms of climate change which is probably the most important environmental concern currently brought the sector to a position that became one of the major overemphasizing sectors. Currently, due to the resources that are gradually decreasing and becoming to threaten lives as well as the social and economic risks caused by the environmental problems, sustainability approach continues to be the primary agenda topic. Sustainability issue is also one of the most important matters of debate for cement sector, where many policies, strategies and methods are assessed, implemented and which improvement suggestions are created in respect with this sector. Çimento üretiminin tüm yaşam döngüsü çerçevesinde değerlendirildiği ve enerji başta olmak üzere kaynak tüketiminin ve çevresel etkilerin -özellikle Many studies are performed where cement production is assessed in the scope of lifecycle and relating to resource consumption, to reduce 14 Alternatif Enerji Kaynakları & Enerji Verimliliği 15

3 de CO 2 salımlarının- azaltılmasına yönelik pek çok çalışma yapılmaktadır. Hammaddelerin elde edilmesi aşamasından başlayarak üretim süreçlerinin yanı sıra tüketim aşamasının da tüm boyutlarıyla ele alındığı yaşam döngüsü perspektifi ile bakıl- the environmental impacts of primarily energy -especially CO 2 emissions. When it is viewed with life cycle perspective which discusses from raw material obtaining process to production processes as well as consumption phases in all aspects, nımlar söz konusu olmaktadır. Diğer bir ifade ile, atık bertaraf maliyetlerinde azalma sağlanırken, atığın depolanma ihtiyacı ortadan kalkmakta, hammadde ve enerji ikamesi sağlanırken, katma değerli ürünlerin üretilmesi mümkün olmaktadır. input. The symbiotic relation constituted by this way is to the economic and environmental benefit of both companies. With other words, while the waste disposal cost is decreased, storage need is eliminated, raw material and energy substitution is dığında kaynak yönetimine bütüncül bakışın önemi importance of a holistic view to the resource provided and value added production is enabled. enerji verimliliği açısından da daha da görünür hale management, also in terms of energy efficiency will Endüstriyel simbiyoz, dünyanın farklı yerlerinde, gelmektedir. Her türlü kaynağın tüketimi aynı za- make it become more visible. All kind of resource ulusal, bölgesel programlar olarak uygulanmakta, Industrial symbiosis is implemented as national manda enerji tüketimi anlamına gelmektedir. consumption, at the same time means energy sanayi bölgelerinde ise eko-endüstriyel park yak- or regional programs in different parts of the consumption. laşımı ile hayata geçirilmektedir. Endüstriyel simbi- world and is implemented as eco-industrial park Günümüzde hem gelişmiş hem de gelişmekte olan yoz, eko-kent, eko-şehir gibi kavramların hayata approach in industrial zones. Industrial symbiosis ülkelerde sürdürülebilirlik çerçevesinde değerlendi- Currently in developed and emerging countries, geçmesi için de vazgeçilmez bir yaklaşım olarak also appears to be an indispensible approach to rilen ve uygulanan en önemli ve güncel yaklaşım- industrial symbiosis is one of the most important ortaya çıkmaktadır. Endüstriyel simbiyozun etkin actualize the concepts such as eco-city and eco- lardan biri de endüstriyel simbiyoz dur. Çimento and current approaches which have been assessed ve sürdürülebilir bir biçimde uygulanması için, iş- town. For effective and sustainable implementation sektörü ise endüstriyel simbiyoz uygulamaları için and implemented in the scope of sustainability. letmelerin meydana getirdiği işbirliği ağlarının oluş- of industrial symbiosis, collaboration networks kritik öneme sahip başlıca sektörlerden biri konu- Cement sector is one of the major sectors which turulması ve ağın parçası olan işletmeler arasındaki of enterprises should be created and the waste mundadır. Bu makalede, ülkemizde de gündeme gelmeye başlayan endüstriyel simbiyoz kavramı hakkında bilgi verilecek, bu kavramın çimento sektörü açısından değerlendirmesi yapılarak uygulama örnekleri paylaşılacak ve enerji başta olmak üzere kaynak verimliliği açısından sağlanan faydalara dikkat çekilecektir. 2. Endüstriyel Simbiyoz Nedir? Endüstriyel simbiyoz, günümüz sürdürülebilirlik yaklaşımı kapsamında önemli bir araç olarak tüm dünyada gelişmekte ve yaygınlaşmakta olan bir kavramdır. Endüstriyel simbiyoz, tercihen birbirine fiziksel olarak yakın olup, normalde birbirlerinden bağımsız çalışan iki veya daha fazla endüstriyel işletmenin bir araya gelerek hem çevresel performansı hem de rekabet gücünü artıracak uzun süreli ortaklıklar kurmaları ve dayanışma içinde çalışmaları olarak tanımlanmaktadır. Bu yaklaşım, işletmeler arasında madde (atık, yan ürün, vb.) ve enerji değişimi başta olmak üzere olası her türlü kaynağın (hammadde, enerji, su, altyapı, üretim araçları, insan kaynakları, arazi, vb.) ortaklaşa kullanılması ve böylelikle kaynak kullanımının optimize edilmesine yönelik her türlü yönetsel ve ticari işbirliğinin hayata geçirilmesini içermektedir. Endüstriyel simbiyozun en temel uygulama şekli bir işletmenin atığının, yan ürünün ya da atık ısısının have a critical position for industrial symbiosis implementations. In this Article, information will be presented relating to the industrial symbiosis concept which also started to become a current issue in our country; assessment of this concept in respect with cement sector will be made and implementation examples will be shared and the benefits provided in terms of resource efficiency, mainly energy will be underlined. 2. What is Industrial Symbiosis? Industrial symbiosis is a concept being developed and disseminated all over the world as an important tool within the scope of today s sustainability approach. Industrial symbiosis is defined as Association of two or more industrial companies which operate separately but are preferably close to each other physically that build long term partnerships and work in solidarity in the aim of increasing their environmental performance as well as their competitive power. This approach involves the physical exchange of materials between the companies primarily energy (such as waste, byproduct etc.); shared use of all kind of sources (raw material, energy, water, substructure, means of production, human resources, land, etc.) and hence, all kind of managing and trade collaboration for optimizing the source usage is realized. atık alışverişi ve diğer işbirliklerinin etkin şekilde yönetilerek geliştirilmesi gerekmektedir. 3. Endüstriyel Simbiyoz ve Çimento Sektörü Çimento sektörü endüstriyel simbiyoz uygulamaları için en önemli sektörlerden biridir. Uzun yıllardan beri çeşitli atıkların çimento üretiminde hammadde ve enerji kaynağı olarak kullanılması sağlanmakta, buna paralel olarak çimento fırınları, sorun teşkil eden pek çok atığın bertarafı için çözüm olanağı sunmaktadır. Bunun ilk örnekleri, 2000 yıllarında Belçika ve İtalya da görülmüştür: Kontaminasyon potansiyeli olan hayvansal atıkların çimento fırınlarında değerlendirilmesi ile hem sorunlu atıkların bertarafı hem de çimento üretimi için yakıt ikamesi sağlanmıştır. [1] Öte yandan, geleneksel çimento üretiminde halen yenilenebilir olmayan kaynakların (ör: fosil yakıtlar) yoğun olarak kullanıldığı ve kaynakların kullanılarak atığa dönüştürüldüğü lineer sistemlerin bulunduğu da bir gerçektir. [2] Ancak günümüz koşulları çerçevesinde döngüsel sistemlere yönelik her olanağın değerlendirilmesi gerekmektedir. (Şekil 1) Resource Resource Production Production Linear System Waste Waste exchange and other collaborations between the involved companies should be effectively managed and developed in accordance. 3. Industrial Symbiosis and Cement Sector Cement sector is one of the most important sectors for industrial symbiosis implementation. Since long years various wastes are used by cement plants as raw material, energy source and cement kilns provide solution by disposal of many kinds of wastes which create problems. First examples were seen in Italy and Belgium in 2000s; by the utilization of animal wastes which have contamination potential, the disposal of the problematic wastes as well as fuel substitution was provided for cement production. [1] On the other hand, the fact is that at present the nonrenewable sources (i.e. fossil fuels) are intensively used in traditional cement production and there are linear systems to transform the used sources into wastes. [2] However, each possibility should be assessed for circular systems in the scope of current conditions. (Figure 1) Şekil 1. Lineer ve Döngüsel Üretim Sistemleri Figure 1. Linear and Circular Production Systems başka bir işletme tarafından girdi olarak kullanılmasıdır. Bu şekilde oluşturulan simbiyotik ilişki ile her iki işletme için de ekonomik ve çevresel kaza- Basic implementation of industrial symbiosis involves the waste, by-product or waste heat of one company to be used by the other company as an Production Circular System 16 Alternatif Enerji Kaynakları & Enerji Verimliliği 17

4 Endüstriyel simbiyoz yaklaşımı çerçevesinde daha kapsamlı olarak bakıldığında, farklı sektörlerden kaynaklanan atıkların ve yan ürünlerin çimento üretiminde değerlendirilmesinin yanı sıra çimento üretiminden kaynaklanan atık ve atık ısının farklı işletmelerde kullanılma olanağı da bulunmaktadır (Şekil 2). Wastes from different enterprises - Raw material substitution - Fuel subs. Şekil 2. Çimento Sektörü için Endüstriyel Simbiyoz Figure 2. Industrial Symbiosis for Cement Sector Bir işletmede kaynak verimliliği ve atık azaltımının sağlanmasına yönelik gerçekleştirilebilecek endüstriyel simbiyoz bağlantılı faaliyetler - Hammaddelerin ikame edilmesi - Ürün geliştirme - Yakıtların ikame edilmesi - Çıktıların değerlendirilmesi başlıkları altında sınıflandırılabilmektedir Hammaddelerin İkame Edilmesi ve Ürün Geliştirme Çimento üretiminin iki ana girdisi enerji ile kireçtaşı (kalker) ve kil gibi hammaddelerdir. Kireçtaşı, kil ve diğer hammaddelerin öğütülüp homojenize edilerek döner fırınlarda beslenmesi ile klinker üretimi gerçekleşmektedir. Klinker üretiminde alternatif malzemelerin kullanılmasına yönelik pek çok örnek bulunmaktadır. Bunların başında, çeşitli atıkların yakılması sonucu açığa çıkan uçucu kül ve taban külünün kullanımı gelmektedir. Yurt dışında özellikle belediye çöplerinin ya da evsel atık su arıtma çamurlarının yakılması sonucu oluşan küller bu amaçla kullanılmaktadır. Düşük oranlarda demir oksit ve silika ilavesi ile bu tür küllerin klinker üretiminde kullanımı mümkün olmaktadır. [3, 4] Cement Production Plant When it is comprehensively reviewed within the scope of industrial symbiosis approach, in addition to the wastes which are sourced by different sectors and the by-products which are used in cement production, it is also possible that wastes and waste heat resulted from cement production to be used by different enterprises. (Figure 2). Industrial symbiosis connected activities to be executed by an enterprise for waste reduction and source efficiency can be classified under the following headings; - Substitution of raw materials - Product development - Substitution of fuels - Output assessment Waste heat and other waste input for other enterprises 3.1.Substitution of Raw Materials and Product Development Main two input of cement production is energy and raw materials such as lime (limestone) and clay. Clinker production is executed by grinding and homogenizing lime, clay and other raw materials and supplied to rotary kilns. There are many examples for utilization of alternative materials in clinker production. Mostly it is used fly ash and bottom ash which is released as a result of combustion of various wastes. In abroad, especially fly ash formed by the combustion of water treatment sludge of domestic waste or municipal garbage is used for this purpose. By low rate of ferric oxide and silica additive it is possible to use these ashes in clinker production. [3, 4] Diğer taraftan, ürün geliştirme kapsamında klinker ile birlikte farklı malzemelerin kullanıldığı çimento türlerine yönelik çalışmalar da yapılmaktadır. Tamamlayıcı nitelikte çimentomsu malzemeler olarak tanımlanabilecek bu tür malzemelerden bir ya da daha fazlası klinkere karıştırılarak kullanılabilmektedir. Bu şekilde daha mukavemetli çimentoların üretimi de söz konusu olabilmektedir. [5] Klinker ile karıştırılarak kullanılabilecek alternatif malzemeler arasında granüle edilmiş yüksek fırın cürufu ve kömür yakma sonucu oluşan uçucu kül örnek olarak verilebilir. Uluslararası kaynaklarda yüksek fırın cürufunun %40, kömür kaynaklı uçucu külün %30 gibi oranlarda kullanılabileceği belirtilmektedir. [6] Klinker ile karıştırılarak kullanılabilecek cüruf ve uçucu kül gibi yaygın malzemelerin yanı sıra, örneğine daha az rastlanan farklı malzemelerin de kullanılması söz konusudur. Buna örnek olarak petrol rafinerilerinde katalitik parçalama amaçlı kullanılan ve kullanımı tamamlanmış silika ve alüminyum içerikli katalizörler [7]; kağıt üretiminden kaynaklanan mürekkep giderme çamurları (belli işlemlerden geçirildikten sonra) [8]; çelikhane cürufları ve yapay soda üretiminden kaynaklanan inert atık [9] verilebilir. Klinker içermeyen çimentolar kapsamında ise, özellikle kömürle çalışan termik santrallerde kükürt dioksit giderimi için kullanılan desülfürizasyon sistemlerinden çıkan atık ve uçucu külün karıştırılarak kullanılabileceği de belirtilmektedir. [10] 3.2. Yakıtların İkame Edilmesi Enerji kaynağı olarak da fosil yakıtların çeşitli atıklar ile ikame edilmesi mümkündür. Tipik olarak kullanılan bu tür atıklar arasında kullanılmış lastikler gelmektedir. Lastiklerden üretilmiş yakıtlar (pirolitik yağ ve gaz) da bu kapsamda değerlendirilmektedir. Günümüzde atık lastiklerin tüm bileşenlerine ayrılarak karbon siyahı ve çelik telin yanı sıra piroliz yöntemi ile kaliteli yakıt olarak pirolitik yağ ve pirolitik gaz üretimi, lastiklerin doğrudan yakılmasından daha fazla katma değer yaratabilmektedir. Endüstriyel simbiyozun altını çizdiği hususlardan biri de belli bir atıktan en fazla katma değerin yaratılması, mevcut atık değerlendirme yöntemlerinin de bu bakış açısıyla geliştirilmesidir. On the other hand, in the scope of product development also studies are conducted for cement types of which different materials are used in addition to clinker. One or more of these materials which can be defined as supplementary materials are mixed to clinker. By this way, it is possible to produce more durable cement. [5] Among the alternative materials to be mixed with clinker, it could be given the granulated blast furnace slag and fly ash released by coal combustion. International sources specify that blast furnace slag and fly ash released from coal combustion can be used with percentages of 40% and 30%, respectively. [6] Besides the common materials of blast furnace slag and fly ash which can be used by mixing with clinker, it could also be used different materials which is less precedent. For example; used catalyzers with silica and aluminum contents which is used for catalytic splitting purposes in petrol refineries [7]; deinking sludge (after certain processes) sourced from paper production [8]; Inert waste sourced from steelmaking slag and unnatural soda production [9]. As to cement which does not contain clinker, it is specified that mixtures of waste and fly ash released by desulphurization systems used for sulphur dioxide removal in thermal power plants operating with coal; could be used in cement production. [10] 3.2.Substitution of Fuels It is possible also to substitute fossil fuels with various wastes as energy source. Typically, waste tires are used for substitution. Fuels produced from tire (pyrolytic oil and gas) are also assessed within this scope. Currently, decomposition of waste tires and production of pyrolytic oil and pyrolytic gas as fuel, besides carbon black and steel wire can create a higher added value than direct combustion of tires. Another issue that industrial symbiosis underlines is to create the highest added value and to develop the present waste valorization methods with this point of view. In addition, animal wastes, used solvents, filter sludge, plastic wastes, paint residues, dewatered domestic waste water treatment sludge and hazardous wastes can also be used as alternative 18 Alternatif Enerji Kaynakları & Enerji Verimliliği 19

5 Bunun yanı sıra, hayvan artıkları, kullanılmış solventler, filtre çamurları, plastik atıklar, boya kalıntıları, susuzlaştırılmış evsel atıksu arıtma çamurları ve tehlikeli atıklar da çimento üretiminde alternatif yakıt olarak kullanılabilmektedir. Son yıllarda çalışmaların yapıldığı bir diğer alternatif ise biyokütle gazlaştırma tesislerinden çıkan uçucu küldür. [2] Biyokütle gazlaştırma tesislerinin uçucu külü içerik olarak diğer uçucu küllerden farklılık göstermekte olup %10-60 arasında yanmamış karbonun yanı sıra poliaromatik hidrokarbon (PAH), vb. de içerebilmektedir. Söz konusu yanmamış karbonun çimentoda enerji kaynağı olarak değerlendirilebilmesi hem gazlaştırma hem de çimento tesisinin verimliliğini artırmaktadır. Ülkemizde atıkların gazlaştırılmasına yönelik tesisler henüz yaygın olarak kullanılmamakta olup sınırlı sayıda tesis bulunmaktadır. Ancak, bu tür atık değerlendirme olanakları ve simbiyotik ilişkiler dikkate alınarak tesislerin işletme maliyetlerinin düşürülmesi ve fizibilite açısından daha etkin hale getirilmesi mümkün olacaktır. Hem mevcut hem de planlanan tesisler için bu husus dikkate alınmalıdır. Son yıllarda özellikle atıktan enerji üretilen büyük ölçekli tesislerin çimento tesisleri ile entegre edilmesinin ya da birbirlerine yakın olmasının ekonomik ve çevresel açıdan önemli faydalar sağladığı üzerinde durulmaktadır. Özellikle doğrudan çimento fırınlarına beslenemeyen ancak ön işlem gerektiren atıkların yakıt haline dönüştürülmesi için de bu yaklaşım önemli fırsatlar sunmaktadır. Bu kapsamda değerlendirilen uygulamalar şunlardır: - Karışık atıklardan piroliz ve gazlaştırma ile singaz üretimi: Biyo-bozunur belediye çöplerinin gazlaştırma yöntemi ile üretilen singaz çimento fırınına yakıt olarak beslenebilmektedir. Atıkların kömür ile birlikte gazlaştırıldığı hibrit sistemler de bu kapsamda değerlendirilmektedir. - Organik atıklardan anaerobik bozundurma yöntemi ile biyogaz üretimi: Anaerobik bozundurma yöntemi ile farklı nitelikteki organik atıklardan (tarımsal, hayvansal, endüstriyel, evsel) ve bunların çeşitli karışımlarından biyogaz (metan) üretimi gerçekleşmektedir. Bu yakıt çimentoda kullanılabileceği gibi, yan ürün olarak elde edilen organik gübre de ayrıca gelir kaynağı olarak değerlendirilebilecektir. fuel in cement production. In recent years, another alternative which is been worked on is the fly ash released from bio-mass gasification plants. [2] The fly ash from bio-mass gasification plants shows difference to other fly ashes and contains between 10-60% of unburned carbon as well as polyaromatic hydrocarbon (PAH) etc. To evaluate the said unburned carbon in cement as a fuel source, results to increase both the gasification and cement plant s efficiency. Gasification of wastes is not commonly used in our country and there are limited plants in this respect. However, by the consideration of this type of waste utilization possibilities and symbiotic relations, it will be further possible to reduce the operational costs of the plants and provide further efficiency in terms of feasibility. This case should be considered for both the existing and intended plants. In recent years, it is emphasized on the economic and environmental benefits of integrating especially the large scaled plants which generate energy from wastes with cement plants or having them physically co-located. This approach presents significant opportunities especially for transforming the wastes which cannot be directly supplied to cement kilns but require pretreatment. Implementations assessed in this scope are as following: - Syngas generation from mixed wastes by pyrolysis and gasification: Syngas which is generated by gasification method from biodegradable municipality garbage can be supplied to the cement kiln as fuel. The wastes which are gasified together with coal by hybrid systems are also assessed in this scope. - Biogas generation from organic wastes by anaerobic digestion method: biogas (methane) generation is realized by different type of organic wastes (agricultural, animal, industrial, domestic) and various mixtures of these wastes by anaerobic digestion method. This fuel can be used in cement and also the organic fertilizer which is generated as by-product can be used as an income source Output Evaluation Although the cement sector comes forward rather 3.3.Çıktıların Değerlendirilmesi Çimento sektörü daha çok işletme dışından gelen atıkları değerlendirme yönü ile öne çıkmakla birlikte, çimento üretimi sonucu ortaya çıkan atık ısının ve diğer atıkların farklı sektörler tarafından değerlendirilmesi de söz konusudur. Yukarıda da belirtildiği gibi çimento sektörünün en önemli unsurları arasında yoğun enerji kullanımı ve CO 2 salımı yer almaktadır. Bu çerçevede endüstriyel simbiyoz yaklaşımıyla uyumlu olarak geliştirilen önerilerden biri de çimento üretim tesisleri yakınında alg ve mikro-alg üretim tesislerinin kurularak çimento fırınlarından çıkan atık ısının ve CO 2 nin bu tesislere beslenmesi ve elde edilen biyokütleden de biyo-yakıt başta olmak üzere çeşitli biyoürünlerin elde edilmesidir. [2] Bu konuda dünyada ve ülkemizde yürütülen çok sayıda Ar-Ge çalışması da bulunmaktadır. Çimento fırınlarından kaynaklanan atık ısının değerlendirilebileceği bir diğer alan da evsel atıksu arıtma çamurlarının kurutulmasıdır. Arıtma çamurlarının bu şekilde kurutulması ile elde edilen ürün ise alternatif yakıt olarak tekrar çimento üretiminde kullanılabilmektedir. Bu tür bir uygulama çimento üretimine yakıt ikamesi sağlamasının yanı sıra, 3.1. bölümde de belirtildiği üzere klinker üretiminde hammadde ikamesi olarak da işlev görmektedir. [11] 4. Çimento Sektöründe Endüstriyel Simbiyoz Uygulama Örnekleri 2. bölümde de belirtildiği üzere endüstriyel simbiyoz hem gelişmiş hem de gelişmekte olan ülkelerde uygulanan, sanayi bölgelerinde eko-endüstriyel park ve/veya eko-kent, eko-şehir gibi yaklaşımlarla hayata geçirilen bir kavramdır. Çimento sektörü pek çok ülkede ekonomik açıdan öne çıkan, aynı zamanda da çevresel boyutları üzerinde durulan bir sektördür. Özellikle atık değerlendirme kapsamında kritik bir role sahip olan çimento sektörü pek çok ülkede endüstriyel simbiyoz çalışmalarının ve uygulamalarının odağında yer almıştır. Bu bağlamda, Japonya, Endonezya, Çin ve Avustralya dan çeşitli örnekler bölümde özetlenmektedir Japonya Kawasaki Eko-Kenti Japonya nın önde gelen eko-endüstriyel parklarından biridir. Japonya da by the utilization of outside waste sources, there is also a possibility of the waste heat as a result of cement production and other wastes to be utilized by different sectors. As mentioned above, one of the most important concerns is intensive energy usage and CO 2 emissions in cement sector. In this respect, one of the suggestions developed in compliance with industrial symbiosis approach is to install algea and micro-algea production systems near the cement production plants and to supply the waste heat and CO 2 from cement kilns to these plants and to obtain primarily bio-fuel from the generated biomass and other various bio-products. [2] There are numerous R&D studies being carried out in this issue in our country and the world. Another area where the waste heat sourced by cement kilns can be utilized is the drying of domestic waste water treatment sludge. The product to be obtained by the drying of treatment sludge can also be used as an alternative fuel in cement production. By this type of an implementation, in addition to providing fuel substitution to cement production, the product also functions as raw material substitution in clinker production, as mentioned in part 3.1. [11] 4. Implementation Examples of Industrial Symbiosis in Cement Sector As mentioned in part 2, industrial symbiosis is a concept which is implemented in developed as well as emerging countries and actualized by approaches such as eco-industrial park in industrial zones and/ or eco-city and eco-town. In many countries cement sector comes to prominence and emphasized in terms of economic and environmental dimension. Especially, in the scope of waste utilization cement sector has a critical role and has been in the center of symbiosis studies and implementations in many countries. In this context, it is summarized in this section various examples from Japan, Indonesia, China and Australia Japan The Kawasaki Eco-Town is one of the leading eco-industrial parks in Japan. It was developed in 20 Alternatif Enerji Kaynakları & Enerji Verimliliği 21

6 devlet tarafından yürütülen ulusal program kap- the scope of national program conducted by the re, kağıt ve geri kazanım-geri dönüşüm alanların- industrial symbiosis stands out to be an important samında geliştirilmiştir. Bölgedeki belli başlı sek- government. The major sectors in the region are da faaliyet göstermektedir. Farklı üretim faaliyet- strategy for the Group which operates in different törler arasında demir-çelik, kimya, çimento, metal işleme ve kağıt sektörleri yer almaktadır. Bölgedeki endüstriyel simbiyoz faaliyetleri kapsamında; demir-çelik tesislerinden kaynaklanan yüksek fırın cürufu, kağıt geri dönüşüm tesisinden kaynaklanan çamur ve atık yakma tesislerinden gelen kül alternatif hammadde olarak çimento fabrikasında kullanılmaktadır. Bölgeden kaynaklanan plastik atıklar ve atık lastikler alternatif yakıt olarak değerlendirilirken, atıksu arıtma tesisinden çıkan arıtılmış su da çimento fabrikasında soğutma ve üretim amaçlı kullanılmaktadır. Ayrıca atıksu arıtma çamuru, cüruf ve inşaat alanlarından çıkan üretim fazlası toprak da yine hammadde ikamesi olarak değerlendirilmektedir. Böylece tesiste kil ihtiyacı tamamen bölgedeki atıklardan karşılanmaktadır. Bu şekilde söz konusu çimento fabrikasının CO 2 salımında yılda ton luk bir azalma sağlandığı da belirtilmektedir. [12] 4.2. Endonezya Endonezya da yapılan bir çalışmada, bir çimento fabrikasında yapılan yaşam döngüsü değerlendirme ve madde akış analizi çalışmaları ile eko-şehir prensiplerine uygun bir çimento fabrikası yaklaşımına yönelik ipuçlarının elde edilmesi hedeflen- iron-steel, chemical, cement, metal working and paper sectors. In the scope of industrial symbiosis in the region, it is used blast furnace slag released from iron-steel plants; sludge from paper recycling plants and fly ash from waste combustion plants is used as alternative raw material in cement plants. While the plastic wastes and waste tires sourced by the region are utilized as alternative fuel, treated water from waste water treatment facility is used for cooling and production purposes in cement plants. In addition, the waste water treatment sludge, slag and surplus soil from construction sites are also utilized as raw material substitution. Thus, the clay need is completely met by the region s wastes. It is specified that by this way, CO 2 emission of the said cement factory is reduced by tons annually. [12] 4.2. Indonesia According to a study in Indonesia, by material flow analysis and life cycle assessment in a cement plant, it was aimed to obtain a clue for a cement plant complying to eco-town principle approach. Issues such as the exhaust of lime stone reserves in the region, high energy consumption of cement leri olan Grup için endüstriyel simbiyoz önemli bir strateji olarak ortaya çıkmaktadır. Örnek olarak, şeker üretiminden kaynaklanan filtre çamuru ve CO 2 çimento üretiminde değerlendirilmeye başlanmış, kağıt üretiminden kaynaklanan atıklardan alkali geri kazanımı sonucu açığa çıkan çamur da benzer şekilde çimento üretiminde kullanılabilmiştir. Grup dışındaki diğer şeker rafinerilerinin benzer atıkları da grup içindeki endüstriyel simbiyoz dolaşımına dahil edilmiştir. [14] 4.4. Avustralya Eko-endüstriyel park uygulamalarının önde gelen ülkelerinden biri Avustralya dır. Ülkedeki iki eko-endüstriyel parkta yer alan çimento fabrikalarının endüstriyel simbiyoz uygulamaları değerlendirilmiş ve öneriler geliştirilmiştir. Yüksek fırın cürufu ve alüminyum-zirkon üreticisinden çıkan silika çimento üretimine yönlendirilirken, çimento üretiminden çıkan atıklar izolasyon ve yer karosu üreticileri tarafından değerlendirilmektedir. Atık lastikler, atıklardan elde edilen solvent bazlı yakıtlar ve kömürle çalışan termik santralin uçucu külü de çimento üretimine yönlendirilmektedir. Bunlara ek olarak; farklı atıkların toplanarak ve birlikte proses edilerek çimento üretimi için al- production areas. For instance, filter sludge from sugar production and CO 2 from cement production started to be utilized in the cement production. Similarly the sludge released from the recovery system in which the alkali is recovered from the paper production waste. Other similar wastes sourced by outside of the Group, from other sugar refineries were included to the industrial symbiosis circulation within the Group. [14] 4.4. Australia Australia is one of the leading countries having ecoindustrial park implementations. The cement plants which were located in two eco-industrial park in the country were assessed in terms of industrial symbiosis implementation and suggestions were developed. While the silica which sourced by blast furnace slag and aluminum-zirconium producer was oriented to the cement production, wastes from the cement plant were utilized by insulation and floor tile producers. Waste tires, solvent based fuels generated by wastes and the fly ash of thermal power plant which operates with coal also has been oriented to cement production. In addition, it was also handled as a feasibility study to collect the miştir. Bölgedeki kireç taşı rezervelerinin tüken- production as well as dust and CO 2 emissions were ternatif yakıt üretilmesi, buna yönelik merkezi different wastes and be co-processed to be used mekte olması ve çimento üretimine bağlı yüksek taken into consideration. As a result of the study and bir tesisin kurulması fizibilite çalışması olarak ele in cement plants as alternative fuel and a central enerji tüketimi ve CO 2 salımı, toz salımı gibi un- scenarios assessed relating to the cement plants, alınmıştır. [15] facility to be installed for these activities. [15] surlar dikkate alınmıştır. Yapılan çalışmalar ve değerlendirilen senaryolar sonucunda, çimento fabrikasının lastik/kauçuk fabrikasının atıkları ile belediye atıklarını alternatif yakıt olarak kullanmasının yanı sıra, bölgeden kaynaklanan çeşitli organik atıklarından (nişasta, soya peyniri atıkları, vb.) biyogaz üretilerek, bu biyogazın da çimento fabrikasında kullanılması öngörülmüştür. Bu tür senaryolar ile ekonomik ve çevresel etkilerin yanı sıra sosyal açıdan da önemli avantajlar sağlanacağı vurgulanmıştır. [13] 4.3. Çin Çin deki en büyük şeker rafinerilerinden birini işleten Guitang Grup (GG) adlı holdingin endüstriyel simbiyoz açısından değerlendirmesi yapılmış ve pek çok iyileştirme olanağı ortaya çıkmıştır. Grup, şeker üretimi dışında alkol, çimento, güb- it is anticipated that besides utilization of plastic/ rubber plant and municipal wastes as alternative fuel, biogas can be generated from the region s various organic wastes (starch, bean curd wastes, etc.) and used in cement plant. It is emphasized that by these scenarios, besides the economic and environmental impacts, also important advantages can be provided in social terms. [13] 4.3. China The Gutang Group (GG) which operates one of the largest sugar refineries in China and it has been performed an assessment in respect with industrial symbiosis and various enhancement methods were generated. The group besides sugar operates in other areas such as alcohol, cement, fertilize, paper, recycling and recovering operations. The 5.Sonuçlar ve Öneriler İşletmeler arasındaki işbirliği kültürünün gelişmesinin yolunu açan, özellikle de işletmeler arasındaki atık, atık ısı, yan ürün ve diğer kaynakların değişimini ya da ortak kullanımını öngören endüstriyel simbiyoz yaklaşımı tüm dünyada gelişerek uygulanmaktadır. Çimento sektörü de pek çok ülkede bu uygulamaların merkezinde yer alan sektörlerden biridir. Bu çerçevede, hem gelişmiş hem de gelişmekte olan ülkelerde yapılan çalışmalar, çimento sektörünün yer aldığı pek çok endüstriyel simbiyoz uygulamasının olduğunu ortaya koyarken bu açıdan gelişme sağlanabilecek önemli bir potansiyelin olduğunun da altını çizmektedir. Böylece genel kaynak verimliliğinin yanı sıra özellikle enerji verimliliğine ve CO 2 azaltımına önemli katkılar sağlanabilmektedir. 5. Conclusions and Suggestions Industrial symbiosis approach which opens the way to enhance the collaboration culture between the enterprises, especially the approach to share or exchange the waste, waste heat, by product and other sources between the enterprises is being implemented and gradually developing in the world. Cement sector is one of the sectors which remain to be in the center of these implementations in many countries. In this respect, the studies carried out in emerging as well as developed countries, while presenting various industrial symbiosis implementation including the cement sector, also underlines the significant potential of which development can be achieved. Thus, contribution will be provided for CO 2 reduction 22 Alternatif Enerji Kaynakları & Enerji Verimliliği 23

7 Ülkemizde de çimento fabrikaları farklı atıklar için önemli bir bertaraf olanağı sunmakta, atıklar özellikle alternatif yakıt olarak değerlendirilmektedir. Bu tür uygulamalar pek çok mevzuatın konusu olmaya devam etmektedir. Öte yandan, farklı atıkların alternatif hammadde olarak değerlendirilmesi olanakları üzerinde daha fazla durulabileceği düşünülmektedir. Buradaki en önemli engellerden biri mevcut hammaddelere erişimin kolay ve düşük maliyetli olması olarak değerlendirilmektedir. Ancak, zaman içinde hammadde ve atık bertaraf maliyetlerinin artması ve hammadde üretimine yönelik çevresel etkilerin ön plana çıkması durumunda bu tür olanakların değerlendirilmesi daha önemli hale gelebilecektir. Çimento üretiminde daha fazla atığın yakıt olarak değerlendirilebilmesi için ülke genelindeki enerji sektörünün gelişmesi ve farklı enerji teknolojilerinin yaygınlaştırılması da büyük önem taşımaktadır. Özellikle atıklardan piroliz ve gazlaştırma yöntemleri ile yakıt üretiminin yanı sıra, biyogaz tesislerinin yaygınlaştırılması çimento sektörü için daha fazla alternatif yakıt olanağı sağlarken, bu tesislerin farklı atıklarının değerlendirilmesi ya da farklı simbiyotik ilişkiler için de yeni fırsatların doğmasını tetikleyecektir. Ülkemizde de çimento sektörünün daha fazla ve daha gelişmiş simbiyotik ilişkiler kurabilmesi için mevcut işbirliği ağlarının geliştirilmesi, çimento ve diğer sektörlerin ortak daha fazla ortak Ar- Ge çalışmaları yapması gibi hususlar gündeme gelmektedir. Bir diğer konu da çimento üreticilerinin ve diğer sektörlerin temiz üretim ve endüstriyel simbiyoz yaklaşımlarını daha fazla içselleştirmeleri ve mevcut üretim ve yönetim süreçlerinde bu konuları daha entegre bir biçimde ele almalarıdır. Bakü Tiflis Ceyhan Boru Hattı Şirketi nin (BTC) kurumsal sosyal sorumluluk projesi olarak desteklediği ve Türkiye Teknoloji Geliştirme Vakfı (TTGV) tarafından yürütülen İskenderun Körfezi nde Endüstriyel Simbiyoz Projesi (www. endustriyelsimbiyoz.org) ile endüstriyel simbiyoz kavramının ülkemizde de yaygınlaştırılması ve uygulanmasına yönelik önemli adımlar atılmış- as well as for general source efficiency, especially energy efficiency. The cement plants in our country present an important disposal possibility for different wastes and these wastes are utilized especially as alternative fuels. This type of implementation continues to be the subject of numerous legislations. On the other hand, it is considered to emphasize further on possibilities for evaluating other wastes as alternative raw materials. One of the most important prevention here is considered to be accessing to present raw material easily and with low cost. However, in time by the raw material and waste disposal costs increase and environmental impact comes into forefront, evaluation of the above possibilities will become more important. In order to utilize from more wastes as fuel in cement production, energy sector s countrywide development and also disseminating of different energy technologies has great importance. Especially fuel generation by pyrolysis and gasification methods and extending biogas plants shall provide further alternative fuel possibility for cement sector and shall trigger new opportunities to utilize different wastes or create new different symbiotic relations. In our country, in order to build more or further symbiotic relations of the cement sector the present collaboration networks should enhanced and further joint R&D studies between the cement and other sectors should be conducted. Another issue is that the cement sectors and other sectors need to further internalize the cleaner production and industrial symbiosis approaches and to take these issues within the present production and management processes with further integration. Considerable steps have been taken by Industrial Symbiosis Project in İskenderun Bay (www. endustriyelsimbiyoz.org) conducted by Technology Development Foundation of Turkey, supported by Bakü Tiflis Ceyhan Pipeline Company (BTC) as corporate social responsibility project for tır. Çimento sektörünün de yer aldığı proje kapsamındaki Ar-Ge ve uygulama çalışmalarının, bundan sonraki politikalar ve faaliyetler için de önemli bir girişim olduğu ve diğer ülke örneklerine benzer endüstriyel simbiyoz uygulamalarının ülkemizde daha da yaygın hale gelmesi ve yaratılan katma değerin artırılmasına önemli katkılar sağlayacağı öngörülmektedir. Günümüzde sürdürülebilirlik tüm dünyanın başlıca kaygılarından biridir. Özellikle büyük şirketlerin kurumsal sosyal sorumluluk yaklaşımı sürdürülebilirlik temellerinin üzerinde yükselmektedir. Halen gerek hammadde gerekse enerji tüketimi açısından önemli bir noktada olan çimento sektörü hem çalışanları hem de bulundukları bölgede yaşayanlar açısından önemli bir konuma sahiptir. Endüstriyel simbiyoz konusunun bu bakış açısıyla da ele alınarak, bu kavramın hem enerji verimliliği hem de genel kaynak verimliliği açısından sağladığı faydaların üzerinde önemle durulması gerekmektedir. dissemination and implementation of the industrial symbiosis concept in our country. The cement sector is also involved in the R&D and implementation studies in the project scope and it is anticipated that this will serve as an important initiative for future policies and activities and allow the dissemination of symbiosis implementations in our country as in other countries and having a significant contribution to increase the created added value. Currently, sustainability is the world s major concern. In particular, the large companies corporate social responsibility approach rises on sustainability basis. Cement sector which has an important position in terms of raw material and energy consumption, is also in an important position for its employees as well as the people who live in the vicinity of the plant. Industrial symbiosis issue should be handled also with this point of view and this concept should be overemphasized with the benefits it provides in terms of general resource efficiency as well as energy efficiency. Kaynaklar / References 1. Sürdürülebilir Çimento Üretimi, Avrupa Çimento Sanayinde Alternatif Yakıt ve Hammaddelerin Birlikte İşlenmesi, Cembureau (çeviri: TÇMB) 2. Ammenberg ve ark., 2011, Industrial symbiosis for improving the CO2 performance of cement production, Final report of the CEMEX Linköping University, Industrial Ecology Project, Lam, ve ark., Utilization of Incineration Waste Ash Residues in Portland Cement Clinker. CHEMICAL ENGINEERING Saikia, ve ark., Production of cement clinkers from municipal solid waste incineration (MSWI) fly ash. Waste Management 27, Nochaiya, ve ark., Utilization of fly ash with silica fume and properties of Portland cement-fly ash-silica fume concrete. Fuel 89, US EPA, Available and emerging technologies for reducing greenhouse gas emissions from the portland cement industry. 7. Antiohos, ve ark., Re-use of spent catalyst from oil-cracking refineries as supplementary cementing material. China Particuology 4, García, ve ark., The pozzolanic properties of paper sludge waste. Construction and Building Materials 22, Türkiye Teknoloji Geliştirme Vakfı, İskenderun Körfezi nde Endüstriyel Simbiyoz Projesi kapsamında Soda Proses Atıklarının Çimento Üretiminde Kullanılması konulu fizibilite raporu 10. Rust, ve ark., Clinkerless Cement Produced from Flue Gas Desulphurization Residues and Fly Ash. Presented at the World of Coal Ash (WOCA) Conference - May 4-7, 2009 in Lexington, KY, USA 11. Stasta, ve ark., Thermal processing of sewage sludge. Applied Thermal Engineering 26, Hashimoto ve ark., 2009, Realizing CO2 emission reduction through industrial symbiosis: A cement production case study for Kawasaki, Journal of Resources, Conservation and Recycling 13. Ulhasanah ve Goto, 2012, Preliminary Design of Eco-City by Using Industrail Symbosis and Waste Co-Processing Based on MFA, LCA and MFCA of Cement Industry in Indonesia, International Journal of Environmental Science and Development 14. Zhu ve ark., 2007, Industrial Symbiosis in China, Journal ve Industrial Ecology 15. Beers ve ark., 2007, Industrial Symbiosis in the Australian Minerals Industry, Journal ve Industrial Ecology 24 Alternatif Enerji Kaynakları & Enerji Verimliliği 25