Katı Atıklardan ve Biyokütleden Enerji Üretimi Teknolojileri ve Entegre Katı Atık Yönetiminde Yatırım Fizibilite Çalışmaları TASLAK. Dr.

Transkript

1 Katı Atıklardan ve Biyokütleden Enerji Üretimi Teknolojileri ve Entegre Katı Atık Yönetiminde Yatırım Fizibilite Çalışmaları TASLAK Dr. Mustafa Tolay TOLAY Energy Cevizlik Mah. Hüsreviye Sok. No: 15/ , Bakırköy, İstanbul e-posta; web: 1

2 Özet Katı atıkların oluşturdukları çevresel sorunlar giderek artmaktadır ve insanlık için önemli ekonomik ve sağlık problemleri de oluşturmaktadır. Evsel, hayvansal ve tarımsal atıkların çok büyük miktarlara ulaşması çevre sorunlarını gündemde tutmaktadır. Örneğin evsel atık su arıtma tesislerinden çıkan çamurların bertarafı gün geçtikçe sorun almaktadır. Özellikle endüstriyel atıkların içerdikleri ağır metaller, poliaromatik hidrokarbonlar, pestisitler ve benzeri zararlı maddeler sadece insan sağlığına değil, diğer canlılara da zarar vermekte ve yayıldıkları ortamlarda da tehdit oluşturmaktadır. Diğer taraftan civa, kadmiyum, krom gibi ağır metallerle, klorlu bileşikler, poliaromatik bileşikler, dioksan, furan gibi endüstriyel maddeler yakma işlemleri ile giderilemezler ve yakma işlemi ile bu bileşikler havaya karışma tehlikesi yaratırlar. Bu nedenle özellikle yakma işlemleri ile bu tür atıkları bertaraf etmeye çalışırken bir taraftan da daha tehlikeli bir yayılma oluşturulur. Değerlendirilemeyen evsel ve endüstriyel katı atıkların, kontamine tehlikeli atıkların, hastane atıklarının bertarafı için depolama, yakma ve ileri gazlaştırma teknolojileri mevcuttur. Bu çalışmada, genel olarak katı atıkların ve biyokütlenin değerlendirilmesi ve enerji üretimi konuları verilmeye çalışıldıktan sonra farklı evsel, endüstriyel katı atıkların, tarımsal ve orman atıklarının gazlaştırma ve diğer metodlarla ile değerlendirilerek biyogaz ve syngaz üretimi ve syngazdan da elektrik ve ısı enerjisi üretim metodları farklı örnekleri içeren gazlaştırma teknolojileri tanıtılmaya çalışılacaktır. Bunlara en güzel örnekler Avrupa Birliği nde Fransa, İngiltere, İtalya, İsviçre, Japonya, Almanya, A.B.D., Japonya gibi ülkelerde kullanılan sistemlerdir. İtalya da uzun yıllar çalıştırılan 25 MWt gücündeki katı atık RDF akışkan yataklı gazlaştırıcı tesisi ve Almanya ve Hollanda daki 100MWt gücündeki katı atık akışkan yataklı CFBG gazlaştırıcı tesisleri örnek olarak gösterilebilir. A.B.D. de PRME firmasının biyokütle ve endüstriyel katı atık gazlaştıran yukarı akışlı düşük güçlü gazlaştırıcılar da tanıtılacaktır. Özellikle Japonya da geliştirilen Entegre Katı Atık Yönetimi sistemleri ileri teknolojileri ile örnek olmaktadır. Avrupa Birliği Çevre Yaptırımları çerçevesinde 2020 yılına kadar Türkiye deki katı atık problemi çalışmalarıyla gerekli çözümler üretilmeli ve uygun yatırımlar yapılarak gerekli tedbirler alınmalıdır. Bu nedenle bu çalışmada Türkiye de yapılması planlanan katı atık bertaraf ve değerlendirme projeleri kısaca tanıtılmaya çalışılacak ve yatırımlar için gereken fizibilite verilecektir. Giriş Çevre ve çevre sorunları dünya gündemini oluşturan önemli konuların başında gelmektedir. Küreselleşme süreciyle uluslararası ilişkilerin almış olduğu yeni boyutlardan önemli birisi de çevre ve çevre sorunları olmaktadır. Çevre koruma ve kullanma dengesi, gelişmişlik düzeyi ve siyasal farklılıklarına bağlı olmadan, dünyanın ortak sorunu olma özelliğinde olan çevre sorunlarının çözümünde etkin çevre politikalarının oluşturulması son derece önemli görülmektedir. Çevre politikasını, üretim sürecinde metot ve kalite kadar, kamu sağlığı ve çevre kaynaklarının korunması anlamını taşıyan çevre kalitesiyle de ilgili siyasal-yönetsel kararlar bütünü olarak tanımlarsak çevre, yönetim sistemlerinin üretim-tüketim sürecine doğrudan katılımını benimsemek, çağdaşlığın gereği olduğu kadar etkin çevre politikasının doğal olarak en iyi uzlaşma anlamını içerdiği inancının da bir sonucudur. Geçmişte olduğu kadar günümüzde de ekolojik dengeyi bozan, çevre sağlığını olduğu kadar doğal kaynakların sürdürülebilir yönetimini olumsuz etkileyen etkinliklerin en önemlilerinden biri, kaynakların sorumsuzca tüketimi ve çevresel sorunlara neden olabilecek nitelikte ve miktarda atık üretimidir. Katı atık üretimi öncelikle yerel yönetimlerin sorumluluğunda olsa bile, sorunun bütüncül anlamda yerel, bölgesel hatta ulusal anlamda önem kazandığı bilinmektedir. Çevre sorunlarının çevre bilimin 2

3 niteliklerine uygun olarak incelenebilmesinin sistematik yaklaşımı gerektirdiği düşüncesi, ekolojik dengeyi kısaca doğa, nüfus, örgüt ve teknoloji arasındaki dengeli ilişkiler bütünü olarak tanımlanmaya neden olur. Katı atıkların yönetimi sorunu incelenirken ilk önce entegre katı atık yönetimi kavram ve içeriği öne çıkmaktadır. Atıkların kaynağında daha üretilmeden azaltılması (waste minimization-waste reductıon), geri kullanım süreci (recycling), yeniden kullanma (reuse), komposlaştırma (composting), termal yöntemler (yakma-incineration, gazlaştırmagasification) ve depolama (landfilling) gibi katı atık bertaraf etme yöntemleri teknolojik metodlar olarak sıralanabilmektedir. Bu yöntemleri bir arada işleyen Entegre Atık Yönetimi konusunda teknik ve finansal yatırım metodları konusunda örnekler verilmeye çalışılacaktır. Özellikle termal yöntemlerle (gazlaştırma) atık bertarafı ve enerji üretimini de Entegre Katı Atık Yönetimi konularında yatırım fizibilite örnekleri üzerinde durulacaktır. Katı Atık Tanımı Katı atık, en yalın anlamıyla tüketicisi tarafından bir işe yaramadığı nedeniyle atılan evsel, ticari, ve endüstriyel işlevler sonucu oluşan, düzenli şekilde bertaraf edilmesi gereken katı maddelerdir. Genel olarak, katı atıklar zararlı ve zararsız atıklar olmak üzere gruplandırılır; Zararlı Atıklar:Çevre ve insan sağlığı risklerini önlemek amacıyla bertaraf edilme sürecinde özel bazı işlemler gerektiren biyolojik, kimyasal ve fiziksel özelliklere sahip yanıcı-yakıcı,zehirleyici, yok edici veya diğer madde etkileşimi sonucu zararlı olabilecek maddelerdir. Zararsız Atıklar:Toplum tarafından atılan ve zararlı atıklar sınıfına girmeyen katı atıklardır. Organik ve inorganik maddelerden oluşur. Kaynakları bakımından ise katı atıklar şöylece gruplandırılabilir: a) Evsel atıklar Çöpler:Evsel kaynaklı organik ve inorganik atık ve artıklardır. Genelde yemek artıkları, kağıt, cam,metal,seramiklerden oluşmaktadır. Küller:Odun ve kömür gibi yanıcı maddelerin çeşitli amaçlarla evsel kullanım sonucu oluşan maddelerdir. İri Katı Atıklar:Hacmi ve boyutları bakımından özel işleme tabi tutulması gerekli mobilya ve ev gereçleri vb. atıklardır. b)endüstriyel Katı Atıklar: Endüstriyel faaliyetler sonucu ortaya çıkan atıklardır. Endüstriyel işlemler sırasında oluşan atıklar bu grupta incelenir. c)ticari ve Kurumsal Atıklar: Ticari işletmelerden ve kurumlardan ortaya çıkan atıklardır. Lokantalardan, okullardan mağaza ve ofislerden toplanan atıklar bu grup içindedir. d) Belediyesel İşlevler ile İlgili Atıklar: Sokak süprüntüleri, park bahçe ve plajlardan toplanan atıklar, araba hurdaları, hayvan ölüleri, su arıtma tesislerinden ortaya çıkan çamurlar bu özelliktedir. e) Özel Atıklar: Uzaklaştırımı özel önem taşıyan atıklardır. Öncelikle radyoaktif atıklar, tehlikeli endüstriyel atıklar ve hastane atıkları özel atıklar grubu içinde değerlendirilir. f) Tarımsal Atıklar: Tarımsal işlevler sonucu oluşan atıklardır. Ziraat, hayvancılık ve ormancılık atıkları. 3

4 Katı Atıkların Uzaklaştırma Yöntemleri a) Gelişi Güzel (vahşi) depolama: b) Düzenli- sağlıklı depolama c) Kompostlama d) Termal Yöntemler; yakma, gazlaştırma, piroliz Vahşi depolama, ülkemizde en yaygın kullanılan katı atıkların uzaklaştırımı yoludur. Gözden uzak olsun düşüncesi ile genelde çöpler şehir ve kasaba dışında açık alanlara gelişigüzel bir şekilde atılarak insan çevresinden uzaklaştırılır. Düzenli- sağlıklı depolama, katı atıkların toplum ve çevre sağlığını tehlikeye sokmadan belli ölçütlere uygun olarak depolanmasıdır. Gerek depolama alanının yapımında ve işletilmesinde gerekse depolanacak atıkların niteliğinde ve miktarında uyulması gereken koşullar ve teknikler açıkça belirlenmiştir. Kompostlama, çöplerin içerisindeki organik maddelerin özek yöntemlerle ayrıştırılarak gübre haline getirilmesidir. Organik atıklardan biyogaz yolu ile enerji üretmekte mümkündür. Yakma, çöplerin yakılarak yok edilmesidir. Atıkların hacim olarak azaltılması veya enerji elde etmek amacıyla uygulanabilir. Benzer şekilde gazlaştırma ve piroliz yöntemleri de yakma gibi termal bertaraf etme yöntemleri olup enerji üretimine yöneliktir. Atıktan enerji üretimi (waste to energy) yöntemleri olarak kabul edilir. Katı Atık Yönetimi Nedir? Avrupa Birliği atık arıtımı ve bertarafı ile ilgili ilke ve standartları belirlemeleri kararlaştırılmıştır. Avrupa Birliği katı atık yönetimi ile ilgili olarak, atık sorununun giderilmesinde en iyi yolum yaşam tarzında, üretim ve tüketim modellerinde değişiklik getiren atıların önleme ve azaltma anlayışının geliştirilmesini kabul etmektedir. Kentsel katı atık sorunlarıyla başa çıkmanın en etkin yolu olarak çöp çıkarmayı önleyen bir yaklaşım belirlenmesini kabul eden Avrupa Birliği, ürünlerin yeniden tasarlamaları ve atıkları azaltmaları için sanayicileri desteklemeyi, tekrar kullanılabilecek malzemelere yönelmeleri için sanayici ve tüketicilerin özendirilmesi gerektiğini bildirmektedir. Katı atık yönetimi, toplum tarafından daha fazla faydalı olmadıkları düşüncesiyle atılan maddelerin toplum ve çevreye zarar vermeden, belli yöntemlerin bilinçli bir şekilde uygulanması ile toplama aşamasından son yok ediş aşamasına kadar ki süreci konu edilen uygulamalar şeklinde tanımlanmaktadır. Katı Atık Yönetimini Amaç ve Kapsamı Katı atık yönetiminin amacı, toplum tarafında çeşitli işlemler sonucu üretilen atıkların toplanması, taşınması ve son yok ediş sürecinde ekonomik ve çevresel açıdan en etkin ve verimli yöntemlerin geliştirilip uygulanmasıdır. Atık yönetiminin çalışma alanını, çeşitli atık ve artığın çevreye duyarlı bir şekilde özel teknik ve yöntemlerle değerlendirilmesi ve bertarafı oluşturmaktadır. Bu anlamda atık yönetimi; atıların minimizasyonu, geri kazanımı, yeniden kullanma, verimlilik ve istihtam artırımı yönü ile ekonomik, çevre kirliliğini önleyici yönü ile engelleyici-koruyucu özellik taşımaktadır. 4

5 5

6 Entegre Katı Atık Yönetimi ( Integrated Solid Waste Management) Entegre katı atık yönetimi, kentsel katı atıkların yönetiminde etkinlik ve güvenliğin sağlanması amacıyla, çevre ve insan sağlığı üzerinde en az etkili olabilecek birçok katı atık yönetimi uygulamalarının birlikte kullanılmasıdır. Kavram, ulusal atık yönetimi politikası amaçlarının karşılanabilmesi için geri kazanım, kompostlama, biyogaz üretimi, yakma ve depolama gibi metotların bir arada kullanılmasını içermektedir. Entegre katı atık yönetimi sistemi şu uygulama metotlarının hepsini veya bir kısmını içermektedir. Katı atıkların kaynağında en aza indirilmesi Geri kazanım ve yeniden kullanma, komposlama Enerji kazanımı için yakma ve benzeri termal yöntemler Depolama Entegre Katı Atık Yönetimi Hiyerarşisi Entegre katı atık yönetimi sistemi içindeki uzaklaştırma yöntemleri arasında kesin ve katı bir hiyerarşi yoktur. Her toplum, kendi ihtiyaçlarını ve özelliklerini gözeterek entegre katı atık yönetimi sistemi yöntemlerini dikkatle incelemeli ve uygun olan dizgiyi uygulamalıdır. a) Katı Atıkların Kaynağında en aza indirilmesi: ABD Çevre Koruma Örgütü, atıkların minimizasyonu terimini maddelerin yeniden kullanımı anlamı ile beraber maddelerin veya ürünlerin daha atık üretilmeden önlenmesini veya en aza indirilmesini sağlayacak dizayn, paketleme ve üretim süreçlerindeki herhangi bir değişiklik şeklinde açıklamaktadır. Atıkların kaynağında azaltımı kirliliği önleyici yönüyle çevresel maliyetlerin azalması yönüyle ekonomik özellik taşımaktadır. Atık minimizasyonu yönetiminin başarıyla uygulanabilmesi için şunların yapılması gerekmektedir. Tüketicileri bu konuda bilinçlendirici eğitim programları Tüketicilerin atık uzaklaştırımı ile ilgili alışkanlıkların değiştirilmesi Üretici firmaların geri kazanımı özendirici üretim için özendirilmesi Yararları : Atık üretilmeden önce atık üretimi sürecindeki alışkanlıkları değiştirmeye çalışır. Çevresel anlamda en önemli ve tercih edilen metotdur. Göreceli olarak düşük maliyetlidir. Sakıncaları: Alışkanlıkların geçici veya sürekli değiştirme esasına dayanması çeşitli zorluklar doğurur. Bu yöntemle kazanılmış faydaların ölçümü karmaşık ve zor olabilir. Ancak uzun dönemde ve yasal düzenlemelerle gerçekleştirilebilir. b)geri Kazanım ve Tekrar Kullanım Geri kazanım,tekrar kullanım ve geri dönüşüm kavramlarını da kapsayan ;atıkların özelliklerinden yararlanarak içindeki bileşenleri fiziksel,kimyasal veya biyokimyasal yöntemlerle başka ürünlere veya enerjiye çevrilmesini anlatmaktadır. Kompostlama:Organik esaslı katı atıkların oksijenli ortamda ayrıştırılmasıyla yüksek ve verimli toprak düzenliyicisi-gübrenin ortaya çıkarılması işlemidir. 6

7 c)enerji Kazanım İçin Termal Yöntemler (yakma, gazlaştırma, piroliz): Buhar veya elektrik enerjisi elde etmek amacıyla kentsel katı atıkların kontrollü şekilde yakılarak bertaraf edilmesidir. Bu yöntemle katı atıklar hacimce %90, ağırlık bakımından %75 oranında azaltılabilir. d)depolama:entegre katı atık yönetimi içerisinde en son ancak en yaygın şekilde kullanılan atık uzaklaştırma yöntemi düzenli-sağlıklı depolamadır. Geri kazanım veya yakma metotları ile bertaraf edilemeyen atıkların düzenli bir şekilde depolanmasıdır. Yararları: Uygun arazi olduğunda ekonomiktir. Maliyeti göreceli olarak düşüktür. Kapasitesi kolaylıkla artırılabilir. Sakıncaları: Büyük kentsel alanlarda yer bulma bir sorundur. Alanların tasarımı ve işletimi profesyonelce yapılmalıdır. Sıvı ve gaz sızıntıları dikkatlice kontrol edilmelidir. Entegre Katı Atık Yönetiminde Sorumluluk Entegre katı atık yönetiminde sorumluluk örgütsel ve bireysel olarak tüm aktörlerindir. Başta merkezi yönetim olmak üzere çevre bakanlığı ve diğer bakanlıklar, yerel yönetimler, iş çevreleri, çıkar grupları, meslek örgütleri, sivil toplum örgütleri ve bireyler hep birlikte sorumluluk sahibidir. Çevreye duyarlı programlar oluşturan ve destekleyen yönetimler ile çevreci programlara katılmak,alışageldikleri pek de çevreci olmayan tüketim ve atıkların uzaklaştırımı alışkanlıklarını değiştirmek herkesin sorumluluğudur. Kısaca Entegre Katı Atık Yönetim sistemleri, bütüncül sistem olmalı, bölgesel planlama içermeli, esnek olmalı, ekonomik değer oluştırabilmelidir. Entegre Katı Atık Yönetim Stratejileri atık azaltma, geri dönüşüm ve kompostlaştırma, geri kazanım ve termal dönüştürme ve düzenli depolama içermelidir (Şekil-1, 2, 3, 4 ve Tablo-2, 3, 4). Şekil-1: Örnek Entegre Katı Atık Yönetimine Kullanılan Teknolojiler 7

8 Şekil-2: Örnek Bir Entegre Katı Atık Yönetimi Tesisi. Evsel ve Endüstriyel Katı Atıklar Giderek artan şehirleşme ve tüketim alışkanlıkları özellikle evsel ve endüstriyel boyutta katı atıkların bertaraf edilmesinde önemli sorunlar ortaya çıkarmaktadır. Tüketim miktarlarının kişi başına artması katı atık sorunlarını da beraberinde getirirken bu atıkların ayrıca önemli birer ekonomik değer taşıması da gözden kaçmamaktadır. Katı atıkların oluşturdukları çevresel sorunlar yanı sıra sahip oldukları potansiyel enerji içerikleri de günümüz enerji ihtiyaçlarına bir ölçüde katkı sağlaması önem taşımaktadır. Ülkemizdeki yaşam kalitesine bağlı olarak, evsel katı atıkların % ini organik atıklar, kalan kısmını ise kâğıt, karton, tekstil, plastik, deri, metal, ağaç, cam ve kül gibi maddeler oluşturmaktadır (Tablo-1). %60 civarında su içeriği olan ülkemiz evsel katı atıkları bu içeriği ile 1500 kcal/kg ısıl değere sahip olduğu için doğrudan doğruya yakma işlemine tabi tutulması zordur ve ayrıca önemli çevre problemleri de yaratabilir. Düşük enerji yoğunluğuna sahip (yaklaşık kcal/kg ) katı atıklar doğrudan doğruya yakıldığı takdirde, çok düşük yanma ve enerji üretim verimi sağlar ve hava kirliliği oluşmasına neden olur. Sadece İstanbul da ton olmak üzere toplam olarak ülkemizde günde yaklaşık bin ton çöp üretilmektedir. Ülkemizde ve dünyadaki özellikle evsel katı atıkların bertarafı ve değerlendirilmesi yönetiminin üç temel ilkesi vardır. Bunlar az atık üretilmesi, atıkların geri kazanılması ve atıkların çevreye zarar vermeden bertaraf edilmesidir. Katı atıkların toplanmasından tutun da, depolanması veya bertaraf edilmesine kadar tüm hizmetlerin bir plan çerçevesinde ele alınması ve öncelikle bu atıkların değerlendirilmesi veya geri kazanılmasına, "çevre ile uyumlu atık yönetimi" denilmektedir. Katı atıkları ayıkladıktan sonra deponi sahalarına göndermek yerine doğruda doğruya yakmaya çalışmak sadece ve sadece bir bertaraf yöntemi olarak düşünülebilir. Katı atıkların yanabilir kısımlarının doğrudan yakılması ile bertarafı durumunda sadece yeterli enerji kaynağı olarak kullanılamaması ve ayrıca ilave hava kirliliği yaratması nedeni ile artık tercih edilmemektedir. Gelişmiş ülkeler özellikle geri dönüşüm teknolojilerini kullanarak kaynağında ayrıştırılmış katı atıkları ayırarak, sınıflayarak tekrar kullanıma koymakta, geri kazanımı mümkün olmayan kısımları ise gazlaştırmak yoluyla elektrik enerjisi ve ısı enerjisi üretiminde kullanmaktadırlar. Değerlendirilemeyen endüstriyel atıkların, kontamine tehlikeli atıkların, hastahane atıklarının bertarafı ise ileri gazlaştırma teknolojileri ile yapılabilmektedir. Katı yakıtların yakılarak yanma enerjisi elde edilmesi yerine ayrıştırıldıktan, geri kazanıldıktan sonra kalan kısımların 8

9 gazlaştırma yapılarak daha verimli şekilde elektrik ve ısı enerjisi üretilebilir. Katı atık gazlaştırma yöntemi ile hem katı atıkların bertaraf edilmesi hem de elektrik ve ısı enerjisi elde etmek mümkündür. Yakma işlemine göre hem daha çevre dostu hem de enerji üretimi bakımından daha verimli olan gazlaştırma işlemi büyük güç üretiminde akışkan yatak gazlaştırma teknolojileri ile yapılmaktadır. Günümüzde katı atıkların gazlaştırılması yoluyla elektriğe ve ısıya dönüştürülmesi hem yüksek enerji elde etme verimleri hem de çevre problemleri yaratmaması nedeni ile tercih edilmektedir. Fosil yakıtların toplam miktarı yanında katı atıkların kaynakları kısıtlı ise de, yenilenebilir bir kaynak olmasıyla tükenmekte olan fosil yakıtların yanında sürdürülebilir enerji kaynağı olarak önem taşımaktadır. Katı atıkların gazlaştırılması ile elde edilen sentetik gaz doğal gazın kullanıldığı yerlerde ilave yakıt olarak ta yaygınlaştırılabilir. Akışkan yataklı gazlaştırıcılarda katı atıkların gazlaştırılması ile elde edilen sentetik gaz gazmotorlarında veya gaz türbinlerinde yakılarak gelecekte kolaylıkla doğal gazın kullanıldığı yerlerde önemli bir enerji kaynağı olarak kullanılabilir. Katı Atıkların Ayrıştırma İşlemleri Gazlaştırmaya tabi tutulacak olan evsel veya endüstriyel atıklar öncelikle geri kazanılabilecek kısımları ayrıştırmaya tabi tutulmalıdır. Bu türden ayrıştırma tesisleri gelişmiş ülkelerde oldukça yaygın olarak kullanılmaktadır. Katı atık ön ayrıştırma sistemi, evsel atıkların ve endüstriyel atıklarının ayrışabilen kısımlarının geri kazanılmasını, geri kalanın da gazlaştırma işlemine uygun katı yakıtt briketleri haline getirilmesini kapsamaktadır. Sistemin işleme prensibi ile ilgili teknik detaylar şunlardır : Katı atık ayrıştırma sistemine giren atıklar, genel olarak önce bir ön tasniften geçerek çok kaba kısımlar deponi sahasına gönderilmek üzere ayrılırlar, daha sonra eğer evsel atıklar söz konusu ise bir poşet açıcıdan geçerek band üzerinde demir içeren malzemeler ayrıştırılırlar. Ayrıca bir ön gözlemle ve elle ayırma bölümünden geçen malzemelerden geri kazanılabilen kısımlar ayrıştırılırlar. Buradan sonra bir ön kırıcıda kaba kırılma işlemi yapılmaktadır. Daha sonra ön bir eleğe gelen malzemeler içerisinde organik içerikli olanlar kompost hattına ayrılır, geri kalan malzemeler içerisinde mevcut olan ayrılması gereken malzemeleri bir ileri sınıflandırmaya tabi tutmak için balistik seperatör isimli bir ayrıcıdan geçirmek gerekmektdir. Balistik seperatörde ayırma işlemi sırasında ayrılan malzemeler: 1. küçük boyutlu, sert ve kübik şekilli malzemeler (Sert plastik, cam, çakıl, taş vs. Atıklar prosesin en başında, boyut yerine, cinsine ve şekline göre ayrıştırılabilir. Böylelikle taş, cam, ve metallerin sonraki işlemlerde ekipmana zarar vermesi önlenmiş olur) 2. eleklerden geçen, belirli tanecik boyutundan daha küçük malzemeler (kalan organik malzemeler kompost tesisine ayrılırlar ) 3. düz ve yumuşak malzemeler (bu malzemeler gazlaştırma yapılmak üzere pellet üretimine gönderilirler) Evsel Katı Atık Ayırma ve değerlendirme tesislerine örnek olarak, Meksika da günde 600 ton evsel katı atık işleyen bir katı atık tesisinin bilgileri aşağıdaki EK-1 deki tablo ve şekillerde sunulmuştur (Tablo-Ek-1-1a,b ve Şekil-Ek-1-1,2,3,4,5,6,7,8). 9

10 Tablo-1: Türkiye de Evsel Kaynaklı KKA Kompozisyonu, % Atığın bileşenleri Şehir alanları Kasaba alanları Kırsal alanlar Kağıt Karton Plastik Metal Yiyecek ve bahçe atığı Cam Evsel tehlikeli atıklar 0,5 0,5 0,5 Yanıcı olmayan kalıntı atıklar Yanıcı kalıntı atıklar 5,5 4,5 3,5 Şekil-3 : Avrupa Birliği Uyum Çerçevesinde Türkiye de Uygulanacak Büyük Şehirler Entegre Katı Atık Yönetim Şeması 10

11 Şekil-4 : Avrupa Birliği Uyum Çerçevesinde Türkiye de Uygulanacak Küçük Şehir ve Bölgeler Entegre Katı Atık Yönetim Modelleri. Tablo -2: Türkiye de Uygulanması Öngörülen AB Katı Atık Yönetiminin Bölgesel Hedefleri 11

12 Tablo -3: Türkiye de Uygulanması Öngörülen AB Katı Atık Yönetiminin Bölgelere Dağılımı Tablo -4: Türkiye de Uygulanması Öngörülen AB Katı Atık Yönetimi Yatırım Dağılımı 12

13 Ön ayrıştırma sisteminde önerilen ayrıştırma yöntemleri sayesinde, yakıt briketi üretiminde ve geri dönüşümde kullanılmak üzere, aşağıdaki ürünleri elde etmek mümkündür : Metaller, iri demir parçaları, iri alüminyum parçaları, düşük kalite paslanmaz çelik, elektrikli aletler, cam, taş, tuğla, beton, gibi malzemeler sistemde ayrıştırılarak farklı şekilde değerlendirilirler. gıda artıkları ve organik atıklar kompost yapımı için kullanılabilir. Geri kazanıma tabi tutulan miktarların dışında kalan kağıt, folyo ve tekstil atıkları, plastik kartonlar, mukavva, ağaç, tahta, odun, kauçuk, sert plastik, plastik kaplar, plastik şişeler uygun tanecik boyutunda kırıldıktan sonra pellet yapılarak gazlaştırma işlemi için hazır hale getirilirler. Ülkemizde ve dünyadaki endüstriyel katı atıkların bertarafı ve değerlendirilmesi yönetiminin üç temel ilkesi vardır. Bunlar az atık üretilmesi, atıkların geri kazanılması ve atıkların çevreye zarar vermeden bertaraf edilmesidir. Endüstriyel katı atıkların toplanmasından tutun da, depolanması veya bertaraf edilmesine kadar tüm hizmetlerin bir plan çerçevesinde ele alınması ve öncelikle bu atıkların değerlendirilmesi veya geri kazanılmasına, "çevre ile uyumlu atık yönetimi" denilmektedir. Endüstriyel kontamine atıkları doğruda doğruya yakmaya çalışmak sadece ve sadece bir bertaraf yöntemi olarak düşünülebilir. Elbetteki bu yakma metodları hiçbir şekilde önemli kirleticilerin bertarafını sağlayamaz. Katı atıkların doğrudan yakılması ile bertarafı durumunda sadece yeterli enerji kaynağı olarak kullanılamaması ve ayrıca ilave hava kirliliği yaratması nedeni ile artık tercih edilmemektedir. Cıva, kadmiyum, krom gibi ağır metallerle, klorlu bileşikler, poliaromatik bileşikler, dioksan, furan, kükürt ve azot oksitleri gibi tehlikeli maddeler yakma işlemleri ile giderilemezler ve yakma işlemi ile bu bileşikler havaya karışma tehlikesi yaratırlar. Japonya gibi gelişmiş ülkeler özellikle geri dönüşüm teknolojilerini kullanarak kaynağında ayrıştırılmış kontamine atıkları detaylı ayırarak, sınıflayarak özellikle gazlaştırma teknolojileri kullanarak bertaraf etmektedirler. Eski otomobil lastikleri, kontamine olmuş ağaç atıkları, tehlikeli kimyasal maddelere bulanmış katı atıklar, katran atıkları, kontamine olmuş rafineri atıkları, petrol atıkları, kimyasal çözücü ve boya atıkları, zehirli yağ atıkları, kimya ve ilaç endüstrisi atıklarından oluşan tehlikeli atıklarda da olduğu gibi endüstriyel katı atıklar uygun gazlaştırıcılarda bertaraf edilebilir. Kontamine atık gazlaştırma yöntemi ile hem katı atıkların bertaraf edilmesi hem de elektrik ve ısı enerjisi elde etmek mümkündür. Yakma işlemine göre hem daha çevre dostu hem de enerji üretimi bakımından daha verimli olan gazlaştırma işlemi büyük güç üretiminde akışkan yatak gazlaştırma teknolojileri ile yapılmaktadır. Günümüzde katı atıkların ve kontamine atıkların gazlaştırılması yoluyla elektriğe ve ısıya dönüştürülmesi hem yüksek verimli enerji elde etme verimleri hem de çevre problemleri yaratmaması nedeni ile tercih edilmektedir. Endüstriyel kontamine atıkların gazlaştırılması ile elde edilen sentetik gaz doğal gazın kullanıldığı yerlerde ilave yakıt olarakda yaygınlaştırılabilir. Gazlaştırıcılarda kontamine atıkların gazlaştırılması ile elde edilen sentetik gaz, gaz motorlarında veya gaz türbinlerinde yakılarak gelecekte kolaylıkla doğal gazın kullanıldığı yerlerde önemli bir enerji kaynağı olarak kullanılabilir. Katı atıklar kimyasal içerik ve ısıl değer kapasiteleri olarak kıymetli orta kalite katı yakıt seviyesindedirler. Ricketts ve çalışma arkadaşları tarafından hazırlanan ve Tablo-8 de sunulan analiz değerlerine göre arıtma çamuru karbon, hidrojen, azot, oksijen içerikleri ile özellikle evsel katı atık (MSW), katı atıktan hazırlanmış yakır (RDF), biyokütle atıkları ve linyit ile birlikte karışım halinde gazlaştırılabilirler. Co-gazlaştırma olarak adlandırılan bu teknolojik uygulamalarla uzun yıllardır başarı ile katı atık ve katı yakıtlar bertaraf edilerek enerji üretimi yapılabilmektedir. Özellikle ısıl kapasite değerleri ve kül erime sıcaklıkları birbirlerine yakın bu tür katı atık ve yakıtlar birlikte gazlaştırmaya uygundurlar. Tablo 7 de de kurutulmuş arıtma çamurlarının molar H/C ve O/C molar oranlarına göre gazlaşabilme grafiği verilmiştir. Sabit yatak normal basınç veya yüksek basınç gazlaştırma reaktörlerinde bu tür uygulamalar 13

14 yapılmaktadır. Isıl değerlerinin 3800 kcal/kg gibi oldukça uygun olması nedeni ile odun artıkları benzeri biyokütle ve orta kalite linyit sıralamasının arasında kaldığından kolaylıkla bu tür yakıtlarla gazlaştırılabilirler. Bu özellikleri ile kurutulmuş endüstriyel katı atıkları katı yakıt olarak kullanılmak üzere gazlaştırmaya uygundurlar. Sabit yatak ve akışkan yataklı gazlaştırıcıların katı yakıtların gazlaştırılmasında uygulandığı gibi endüstriyel tehlikeli atıkların ve benzeri kontamine atıkların bertarafında da kullanılır. Evsel ve endüstriyel atıklar gazlaştırılırken elektrik ve ısı enerjisi üretildiği çevre dostu gazlaştırma tesisleri yaygın olarak kullanılmaktadır. Bunlara en güzel örnekler İtalya, İsviçre, Japonya, Almanya, A.B.D. gibi ülkelerde kullanılan sistemlerdir. Katı atıkların gazlaştırılırak bertaraf edilmesi konusunda özellikle Japonya da önemli tesisler bulunmaktadır. Almanya, Güney Afrika, ABD de Lurgi/BGL Gazlaştırıcısı, İtalya da çalıştırılan katı atık akışkan yataklı gazlaştırıcısı ve özellikle ABD de ve dünyanın diğer bölgelerinde 35 ayrı tesiste çalışan PRME biyo kütle ve katı atık gazlaştırıcıları örnek olarak gösterilebilir. Bu konudaki çalışmalar hızla devam etmektedir. Aşağıda bu farklı katı atıkları bertaraf eden gazlaştırıcıları örnek teknolojiler olarak sunulmaktadır. Tarım ve Orman Atıkları Tarımsal ve orman atıkları olarak adlandırılan biyokütle kaynaklarının oldukça geniş kullanımı vardır. Enerji temini konusunda dışa bağımlı bir ülke olan Türkiye nin enerji gereksiniminin biyokütle de dahil olmak üzere yerli kaynaklar kullanılarak karşılanması büyük önem taşımaktadır. Türkiye'de tarımsal üretim sonucunda açığa çıkan başlıca atıklardan, hayvan çiftliklerinden oluşan atıklardan, ormancılık ve ağaç işleme endüstrisinden açığa çıkan atıklardan ve belediye atıklarından oluşan toplam geri kazanılabilir biyo-enerji potansiyelinin yaklaşık Mtpe olduğu tahmin edilmektedir. Türkiye'deki mevcut tarımsal ve hayvansal atık miktarının, Türkiye'nin enerji tüketiminin ortalama yüzde 25'ini karşılayabileceği hesaplanmıştır. "Türkiye'de Tarımsal Atıkların Değerlendirilmesi" konulu Avrupa Birliği Life Programı tarafından desteklenen proje sonuçlarına göre; Ülkenin enerji gereksiniminin biyokütle de dahil olmak üzere yerli kaynaklar kullanılarak karşılanması büyük önem taşımaktadır. "Türkiye'de Tarımsal Atıkların Değerlendirilmesi" konulu Avrupa Birliği Life Programı tarafından desteklenen proje amaçları şu başlıklar altında özetlenebilir: - Türkiye genelindeki tarımsal atıkları tip, miktar ve özelliklerine göre bölgesel olarak belirlemek, - Yasal ve kurumsal çevrelerin tarımsal atıkların kullanılması ile ilgili projelere dikkatlerini çekmek, - Tarımsal atıkların değerlendirilmesi konusunda yatırımcıları destekleyerek ticari yapının gelişmesini sağlamak, - Türkiye'deki tarımsal atıkların kullanımını ve teknolojisini geliştirmek, - Tarımsal atıklardan yararlanma konusunda yönetimsel veya teknolojik sınırlamalara karşı çözüm önerileri geliştirmek." Türkiye'nin toplam tarımsal alanının yaklaşık 26 milyon 350 bin hektardır. Bunun yüzde 38.4'ü ekili alan, yüzde 44.1'i orman, yüzde 10.4'ü nadas alanı, yüzde 7.1 meyve ve sebze ekili alandır. Tahıllar, yağlı tohumlar ve yumrulu ürünler Türkiye'de en yaygın ürünlerdir. Tahılların Türkiye'nin orta, doğu ve güney, ayçiçeği ise Trakya bölgesinde yaygındır. Pamuk ve mısır ise güney (güney ve güney batı Anadolu bölgelerinde) ve batı (Ege bölgesi) bölgelerinde yaygınca yetiştirilmektedir. Yumrulu bitkiler Marmara (patates) ve İç Anadolu (patates ve şeker pancarı) bölgelerinde yaygındır. Tahminen en yüksek atık miktarı buğday ve arpa yetiştiriciliğinden açığa çıkmaktadır. Bununla birlikte, mısır ve pamuk yetiştiriciliğinden de önemli miktarda atık oluşmaktadır. Türkiye'de yıllık toplam tarımsal atık miktarı yaklaşık olarak Mtep'dur. 14

15 Tarımsal atıklar üç grupta incelenebilir (Şekil-3); "1.Yıllık ürün atıkları: Ürünlerin hasadından sonra tarlada kalan kalıntıdır. Türkiye'de temel yıllık ürünler tahıllar, mısır, pamuk, pirinç, tütün, ayçiçeği, yerfıstığı ve soyadır. 2. Çok yıllık ürün atıkları: Budama, kabuklar ve çekirdekler vb. gibi kalıntılardır. 3. Tarıma dayalı endüstri atıkları: örneğin pamuk çırçır atığı, tohum yağı endüstrileri, zeytinyağı endüstrileri, pirinç endüstrileri, mısır endüstrileri, şarap ve çekirdek fabrikaları. Şekil-3. Biyokütle Kaynağı Olarak Enerji Üretiminde Kullanılan Tarım ve Orman Atıkları. Türkiye'de yıllık ve çok yıllık ürünlerin işlenmesinden çıkan atıkların miktarı Tarım ve Köy İşleri Bakanlığının yerel yetkililerinden alınan her bir ürünün üretim miktarları ve ekim alanlarına ilişkin veriler kullanılarak hesaplanmaktadır. Türkiye'de enerji üretimi için kullanılabilecek tarıma dayalı endüstri atıklarının başlıca tipleri pamuk çırçır fabrikalarından, tohum yağı fabrikalarından ve zeytinyağı fabrikalarından gelen atıklardır. Türkiye'nin enerji dış alımı yapan ülkedir. Ülkenin enerji gereksiniminin biyokütle de dahil olmak üzere yerli kaynaklar kullanılarak karşılanması büyük önem taşımaktadır. Türkiye'de tarımsal üretim sonucunda açığa çıkan başlıca atıklardan, hayvan çiftliklerinden oluşan atıklardan, ormancılık ve ağaç işleme endüstrisinden açığa çıkan atıklardan ve belediye atıklarından oluşan toplam geri kazanılabilir biyo-enerji potansiyelinin yaklaşık Mtpe olduğu tahmin edilmektedir. Biyokütle enerji üretimi 2001 yılında 6.98 Mtoe olarak gerçekleşmiştir. Ağaç ve hayvan atıkları özellikle kırsal bölgelerde ısıtma ve yemek pişirme amacıyla kullanılmaktadır. Türkiye'de enerji tüketiminin enerji üretiminden çok fazla artması, Türkiye'yi enerji dış alımı yapan ülke durumuna getirmiştir yılında birincil enerji üretimi megaton petrol eşdeğeri (MTPE) iken 2010 yılında MTPE olması beklenmektedir. Diğer taraftan enerji tüketimi, 1991 yılında MTPE olarak gerçekleşmesine karşın 2010 yılında bu değer 1107 MTPE değerine yükselecektir. Türkiye'nin 2010 yılındaki enerji tüketiminin sadece yüzde 30'unun kendi bölgesel kaynaklarından karşılayabileceği tahmin edilmektedir. Türkiye'deki mevcut tarımsal ve hayvansal atık miktarının, Türkiye'nin enerji tüketiminin ortalama yüzde 25'şini karşılayabileceği tahmin edilmektedir. Bununla birlikte, enerji üretiminde biyolojik kökenli yakıtların gerçek rolü en düşük düzeydedir. Tarım, Türkiye'deki başlıca sektörlerden birisidir. Ulusal gelirin önemli bir bölümü tarımdan sağlanmaktadır. Tarımsal üretim; pamuk, ayçiçeği, mısır vb. endüstri bitkilerinin üretimine dayanır. Endüstri bitkilerinin işlendiği ürün işleme tesislerinden, enerji üretimi amacıyla yararlanılabilecek fazla miktarda atık ortaya çıkmaktadır. Ürün işleme endüstrisinden arta kalan bu biyokütle ile birlikte, hasat sonunda tarlada fazla miktarda biyokütle kalmaktadır. Biyolojik kökenli yakıtlardan enerji üretimi için en etkin yöntem, kombine ısı ve güç (CHP) üretimidir. Kuzey Avrupa ülkelerindeki şehirlerin yaklaşık olarak tamamında, ısı enerjisinin etkin bir şekilde kullanılmasını sağlayan bölgesel ısıtma ağı kurulmuştur. Türkiye'deki iklim koşulları, 15

16 Kuzey Avrupa'dan önemli düzeyde farklıdır. Özellikle Türkiye'nin güney bölümünde iklim ılıman olduğundan, bölgesel ısıtma sistemlerine gerek duyulmamaktadır. Türkiye'nin kuzey bölümünde ise iklim daha soğuktur. Bununla birlikte, CHP üretiminde etkin bir şekilde yararlanmaya olanak sağlayan bölgesel ısıtma sistemi bulunmamaktadır. CHP üretiminden endüstriyel uygulamalar için işlem ısısı ve buhar üretimi amacıyla da yararlanılabilir. Endüstri sektöründe kurutma gibi birçok işlem için ısı üretimine gereksinim vardır. Bu gereksinim, bölgesel ısıtma sistemi olmaksızın CHP üretimi ile karşılanabilir. Ayrıca küçük-ölçekli CHP tesislerinden elde edilen ısı enerjisi, kamusal ve endüstriyel binaların ısıtılmasında kullanılabilir. Büyük-ölçekli CHP tesisleri, güç üretimi diğer bir deyişle elektrik üretimi üzerine yoğunlaşmıştır. Isıl dönüşüme dayalı güç üretimi için en uygun koşullar, etkin buhar çevriminden yararlanmaya olanak sağlayan orta veya büyük-ölçekli tesislerdir. Bununla birlikte, tarımsal biyokütlenin birçoğu geniş alanlara dağılmış durumdadır. Zeytinyağı ve çiğit yağı üretimi gibi tarıma dayalı sanayiden açığa çıkan atıklar bu durumda değildir. Tarıma dayalı sanayi tesislerinde arta kalan atıklar, bir yerde birikmiş durumdadır. Bu tür endüstriyel bölgeler, biyokütle yakan veya gazlaştıran enerji tesisleri için uygun durumdadır. CHP veya güç üretim tesislerinin teknik boyutu sınırlı değildir. Bununla birlikte, küçük-ölçekli güç tesislerinin yatırım ve işletme giderleri, büyük-ölçekli güç üretimi ile karşılaştırıldığında, genellikle çok fazladır. Birçok durumda, tarımsal biyokütleden küçük-ölçekli işletmelerde yararlanabilmek için ekonomik olarak en uygulanabilir yöntem ısı üretimidir. Arıtma Çamurları Arıtma çamurları sadece ülkemizin değil tüm dünyanın önemli çevre problemleri arasına girmiştir. Arıtma çamurlarını doğruda doğruya kurutmak ve/veya yakmak veya havasız ortamda çürütmek sadece geçici bertaraf yöntemleri olarak düşünülebilir. Arıtma çamuru gideriminin en uygun yolu kurutma ve gazlaştırma teknolojilerinin kombine şekilde uygulanmasıdır. Arıtma çamurlarını kurutulduktan sonra gazlaştırma yöntemi ile hem bertaraf etmek hem de elektrik ve ısı enerjisi elde etmek mümkündür. Gazlaştırmadan elde edilen ısı enerjisinin bir kısmı ile çamur kurutmak mümkündür. Arıtma çamuru kurutma teknolojileri daha önceki birçok çalışmada detaylı anlatılmıştır. Bu nedenle bu çalışmada genel gazlaştırma bilgisi verilmeye çalışıldıktan sonra başta arıtma çamurlarının gazlaştırılma metodu ile değerlendirilerek syngaz üretimi ve syngazdan da enerji üretim metodları tanıtılmaya çalışılacaktır. Kurutma ve gazlaştırma işleminden sonra arıtma çamurundan geriye sadece kül kalmaktadır. Arıtma çamurlarının oluşturdukları çevresel sorunlar dolayısyla bu atıkların içerdikleri zararlı maddeler sadece insan sağlığına değil, diğer canlılara da zarar vermekte ve yayıldıkları ortamlara da tehdit oluşturmaktadır. Arıtma çamurlarını doğruda doğruya kurutmak ve/veya yakmaya çalışmak veya havasız ortamda çürütmek sadece ve sadece geçici bertaraf yöntemleri olarak düşünülebilir. Kurutma işlemi çok maliyetlidir ve kuru çamur bu hali ile yine bir problem olarak elimizde kalmaktadır. Özellikle pahalı bir enerji olan doğal gaz ile kurutma işlemi gerçekleştirmek ise müesseselere büyük mali zorunluluklar ortaya çıkarmaktadır. Yukarıda anlatılmaya çalışılan maliyet ve çevre kısıtlamaları nedeni ile arıtma çamurları kurutma ve gazlaştırma entegre tesisleri ile bertaraf edilmelidir. Arıtma çamurlarının çevre kriterlerine en uygun şekilde bertaraf edilmesi ve elde edilen syngazdan enerji üretilmesi konusunda geliştirilmiş çevresel ve teknolojik olarak en uygun ve en ekonomik sistem çamurun önce kurutulması ve kuru çamurun da gazlaştırılarak yok edilmesidir. Tıpkı diğer katı atıklar da olduğu gibi arıtma çamurları uygun gazlaştırıcılarda bertaraf edilebilir. Arıtma çamurları kurutulduktan sonra gazlaştırma yöntemi ile hem çamurları bertaraf etmek hem de elektrik ve ısı enerjisi elde etmek mümkündür. Gazlaştırmadan elde edilen ısı enerjisinin bir kısmı ile çamur kurutmak mümkündür. Yakma işlemine göre hem daha çevre dostu hem de enerji üretimi bakımından daha verimli olan gazlaştırma işlemi gazlaştırma teknolojileri ile yapılmaktadır. Günümüzde arıtma çamurlarının, katı atıkların ve arıtma çamurlarının gazlaştırılması yoluyla elektriğe ve ısıya dönüştürülmesi hem yüksek verimli enerji elde etmek hem de çevre problemleri 16

17 yaratmaması nedeni ile tercih edilmektedir. Tablo-5 de tarihsel gelişimi ile arıtma çamurlarının bertarafı konusunda yapılan teknolojik gelişmeler görülmektedir. Tablo-5 de de gözlendiği gibi kurutma ve gazlaştırma en ekonomik ve çevreye en uygun yöntem olarak kabul edilmektedir. Tablo-5. Arıtma Çamurları Bertaraf Yöntemleri Tarihsel Gelişimi ve Uygulanabilirlikleri. YIL PROSES Uygulama Alanı İlk Yatırım İşletme Gideri Ekonomik mi? Çevreye Etkisi 1960 Öncesi İlkel Kurutma Landfill Düşük Düşük Evet KÖTÜ Anaerobik Susuzlaştırma Tarım Yüksek Yüksek Hayır KÖTÜ Susuzlaştırma Kompost Tarım Yüksek Yüksek Hayır KÖTÜ ÇOK ÇOK KESİN İYİ 1980 Yakma Enerji YÜKSEK YÜKSEK HAYIR DEĞİL Isısal 1990 Katılaştırma İnşaat Düşük Yüksek HAYIR NÖTR Kurutma + ÇOK ÇOK KESİN İYİ 2000 Yakma Çimento YÜKSEK YÜKSEK HAYIR DEĞİL 2010 Kurutma + Gazlaştırma Enerji + Kimya YÜKSEK DÜŞÜK EVET YOK Uygulama Uygun değil Uygun değil Uygun değil Uygun değil Uygun değil Uygun değil EN UYGUN (Not: Doğal Gaz Fiyatı; 500 $/1000Nm 3, Fosil Yakıt için Elektrik Satış Fiyatı; 60 / Mwe, Biyokütle Elektrik Satışı Fiyatı; 100 / MWe, Kuru Arıtma Çamuru Bertaraf Fiyatı: 100$/ton. esas alınmıştır.) Kurutulmuş arıtma çamurları kimyasal içerik ve ısıl değer kapasiteleri olarak kıymetli orta kalite katı yakıt seviyesindedirler. Ricketts ve çalışma arkadaşları tarafından hazırlanan ve Tablo-8 de sunulan analiz değerlerine göre arıtma çamuru karbon, hidrojen, azot, oksijen içerikleri ile özellikle evsel katı atık (MSW), katı atıktan hazırlanmış yakır (RDF), biyokütle atıkları ve linyit ile birlikte karışım halinde gazlaştırılabilirler. Co-gazlaştırma olarak adlandırılan bu teknolojik uygulamalarla uzun yıllardır başarı ile katı atık ve katı yakıtlar bertaraf edilerek enerji üretimi yapılabilmektedir. Özellikle ısıl kapasite değerleri ve kül erime sıcaklıkları birbirlerine yakın bu tür katı atık ve yakıtlar birlikte gazlaştırmaya uygundurlar. Sabit yatak normal basınç veya yüksek basınç gazlaştırma reaktörlerinde bu tür uygulamalar yapılmaktadır. Isıl değerlerinin 3800 kcal/kg gibi oldukça uygun olması nedeni ile odun artıkları benzeri biyokütle ve orta kalite linyit sıralamasının arasında kaldığından kolaylıkla bu tür yakıtlarla gazlaştırılabilirler. Tablo-6 da da Türkiye nin farklı bölgelerinden alınan arıtma çamurlarının kısa ve elementel analizleri yanı sıra ısıl kapasite değerleri de verilmiştir. Bu özellikleri ile kurutulmuş arıtma çamurları katı yakıt olarak kullanılmak üzere gazlaştırmaya uygundurlar. Arıtma Çamurundan Gazlaştırma Yöntemi ile Syngaz ve Enerji Üretimi Organik atık sınıfına giren başta arıtma çamuru ve biyokütle atıkları olmak üzere benzeri katı atıklar daha çevreci ve daha ekonomik olan gazlaştırma teknolojisi ile değerlendirilebilir. Gazlaştırma teknolojisi ile üretilen syngaz, şehir gazına çok benzerdir ve elektrik/ısı enerjisi ve/veya kimyasal maddeler, gübre yapımı için kullanılabilir. Katı yakıt esaslı elektrik enerjisi üretim teknolojisi çevresel olarak en uygun hava emisyonlarına, katı atık ve atık su değerlerine sahiptir. Arıtma çamuru ve benzer katı atıkları gazlaştırmak için öncelikle uygun tane boyutuna 17

18 getirmek gerekmektedir. Katı atıkları gazlaştırma işlemi birkaç basamakta oluşur. Katı atıktaki suyun uzaklaştırılması ise ön hazırlık işlemleri sırasında yapılır. Genellikle %10-15 su içeren katı atık gazlaştırıcı içerisinde suyunu buhar fazına geçirir. Bu kuruma işleminden sonra piroliz, indirgenme, yanma, gazlaştırma ve benzeri reaksiyonlara uğrar. İçerisinde %75'den daha fazla su bulunan arıtma çamuru once kurutulur, zira termokimyasal dönüşümle gazlaştırma için uygun değildir. Tablo-6. Türkiye de Farklı Arıtma Bölge Çamurlarının Kısa ve Elementel Analiz Sonuçları Parametre (Kurutulmuş Arıtma Çamuru) Numune A Numune C Numune C Kısa Analiz, % Nem 6,00 5,00 4,50 Uçucu Madde 60,00 61,00 60,59 Sabit karbon 8,08 9,56 4,40 Kül 25,92 24,44 30,51 Elementel Analiz, % (orjinal baz) H 5,43 5,27 5,00 C 40,22 38,03 41,94 N 6,94 6,56 3,48 O 20,44 24,64 17,53 S 1,05 1,06 1,54 Isıl Değer, kcal/kg Alt Isıl Değer Ön susuzlaştırma işlemine tabi tutulan sulu arıtma çamuru su içeriği %75-80 değerlerine geldikten sonra uygun kurutucularda kurutulur. Kurutma işlemi için gerekli ısı gazlaştırıcı sistemin kojenerasyon ünitesinden elde edilir. Arıtma çamuru içerisindeki su gazlaştırma reaksiyonlarından biri olan su buharı reaksiyonuna gerekli olan su buharını üretmek üzere kullanılır ve bu reaksiyon oldukça önemlidir. Gazlaştırma işleminin başlayabilmesi için kuru arıtma çamuru içerisindeki karbon elementinin bir kısmı yakılarak gazlaştırıcının ihtiyacı olan enerjinin elde edilmesi gerekir. Bu ön yanma enerjisi karbonsu maddeleri piroliz fazına ulaşmasını ve daha sonrada gazlaşma reaksiyon sıcaklıklarına yükselmesini sağlanmaktadır. Kurutulmuş arıtma çamurları kcal/kg ısıl değere sahiptir ve ortalama %20 kül, %15 nem içermektedir (Tablo-6 ve Tablo-8). Bu özellikleri ile kurutulmuş arıtma çamurları orta kalitede kömür özellikleri içerir. Kurutulmuş arıtma çamurları ortalama olarak %40 C, %5 H, %15 O, %4 N, %1 S içermektedir. Tablo-7 de arıtma çamurlarının rahatlıkla gazlaşabileceğini gösteren ortalama molar H/C, molar O/C oranları verilmektedir. Molar O/C ve Molar H/C oranlarına göre gazlaşabilme özelliklerini sağlayan taralı alandaki gazlaşma kriterlerine sahip olan karbonlu bileşikler sınıfına giren kuru arıtma çamurları orta kalite genç kömür gibi kabul edilebilir. 18

19 Tablo-7. Arıtma Çamurlarının Gazlaştırma Özelliklerinin Molar Oranları ile İlgisi Tablo-8. Farklı Türde Katı Atıkların ve Yakıtların Isıl Değer ve Yakıt Kalitesi Olarak Karşılaştırılması (ag-alındığı gibi, kkb-kuru külsüz baz). Sabit yatak ve akışkan yataklı gazlaştırıcıların arıtma çamuru gibi katı atıkların gazlaştırılmasında uygulandığı gibi endüstriyel tehlikeli atıkların ve benzeri kontamine atıkların bertarafında da kullanılır. Evsel ve endüstriyel atıklarında kullanıldığı gibi biyokütle gazlaştırılırken elektrik ve ısı enerjisi üretildiği çevre dostu gazlaştırma tesisleri yaygın olarak 19

20 kullanılmaktadır. Bunlara en güzel örnekler İtalya, İsviçre, Japonya, Almanya, A.B.D. gibi ülkelerde kullanılan sistemlerdir. Arıtma çamurlarının gazlaştırılırak bertaraf edilmesi konusunda özellikle Japonya da önemli tesisler bulunmaktadır. Almanya, Güney Afrika, ABD de Lurgi/BGL Gazlaştırıcısı, İtalya da Greve in Chianti bölgesinde 1992 yılından beri çalıştırılan katı atık akışkan yataklı gazlaştırıcısı ve özellikle ABD de ve dünyanın diğer bölgelerinde 35 ayrı tesiste çalışan PRME biyo kütle gazlaştırıcıları örnek olarak gösterilebilir. Bu konudaki çalışmalar hızla devam etmektedir. Aşağıda bu farklı arıtma çamuru ve benzeri atıkları bertaraf eden gazlaştırıcıları örnek teknolojiler olarak sunulmaktadır. Hayvansal ve Organik Atıklar Yenilenebilir enerji kaynakları içerisinde önemli bir yer tutan organik atık, hayvancılık ve zirai atık kullanımı sürdürülebilir kalkınma modelleri içerisinde çevre ve enerji optimizasyonu bakımından önem kazanmaktadır. Anaerobik arıtma teknolojisi yüksek performans, düşük maliyet, bir yan ürün olarak enerji elde edilebilmesi ve düşük biyolojik çamur üretimi gibi nedenlerle son yıllarda organik atıkların, endüstriyel ve evsel atık sularının, hayvan gübrelerinin, kanalizasyon ve arıtma tesis çamurlarının arıtımında yoğun olarak kullanılmaktadır. Yaygın olarak kullanılan diğer arıtma yöntemlerine göre daha az enerji ve besin gerektirmesi, daha düşük işletme maliyetine sahip olması, mevsimsel işletim olanağı sunması ve üretilen metan gazının ısı ve elektrik enerjisi üretiminde kullanılması anaerobik yöntemleri daha çekici kılmaktadır. Anaerobik arıtma sonucu elde edilen biyogaz metan gazı olarak kazanlarda yakılmakla buhar üretiminde veya gaz motorlarında yakılarak elektrik üretiminde kullanılabilmektedir. Gerek Avrupa Birliği ülkeleri gerekse diğer ülkelerde hayvansal atıklardan biyogaz üreten tesisler fizibil olarak çalışmakta ve kısa sürede yapılan yatırımı geri öder hale gelmişlerdir. Bu çalışmada örnek olarak 1500 büyükbaş hayvan kapasiteli bir biyogaz üretim tesisinin işletme koşulları hakkında bilgi verilecektir. Ayrıca bu çalışmada çeşitli ülkelerdeki biyogaz tesisleri hakkında bilgiler verilecektir. Özellikle organik ve hayvansal katı atıklar biyolojik arıtıma tabi tutulduktan sonra biyogaz (%65 metan, %35 CO 2 ) üretimi için ideal kaynak olarak görülmektedir. Elde edilen biyogaz ise gerek elektrik gerekse ısı üretimi için önemli enerji girdisi olarak fayda sağlamaktadır. Ülkemizde mevcut sadece 13 milyon büyük baş hayvan sayısı göz önüne alındığında çok önemli bir potansiyel yenilenebilir enerji kaynağı olarak kullanımı beklemektedir. Oysaki özellikle ülkemizde hayvan atıkları gübre olarak veya kurutulduktan sonra yakıt kaynağı şeklinde tarih boyunca kullanılmıştır. Son yıllarda ise büyük ölçekli çiftlik kapasitelerindeki artış ve bunların oluşturduğu atıklar çevre problemlerini gündeme getirmiştir. Eğer hayvan atıkları arıtılmadan doğaya salınırsa başta metan gazının oluşturduğu küresel ısınma problemi olmak üzere, yer üstü sularının kirlenmesi, patojenik problemler gibi önemli çevre sağlığı sorunları oluşmaktadır. Özellikle yüzey sularının alıcı ortama drenajı, tarımdan dönen sular ve hayvan atıklarının nihai depolama alanı olarak kullanılan araziler su kirliliğinin başlıca kaynakları olarak ortaya çıkmaktadır. Fosil yakıtlara karşılık bir ölçüde çözüm bulacak, yerli enerji kaynağı olabilecek kapasitedeki organik atıklar biyokütle kullanımı bakımından önem arz etmektedir. Olası enerji krizleri ve hayvan atıklarından kaynaklanan çevre problemleri ile birlikte düşünülürse her iki problemin çözümü biyogaz tesislerinin kurulması ile ortadan kalkabilecektir. Hayvan atıkları için çevresel açıdan kabul edilebilir bertaraf yöntemleri büyük ölçekte biyokütle-enerji dönüşüm sistemi olarak dikkate alındığında bu atıklardan enerji elde edilmesi ve ayrıca yan ürün şeklinde besin değeri olan gübre elde edilmesi de mümkün olmaktadır. Gelişen tarım ve entegre hayvan çiftlikleri sayı ve kapasitelerindeki artışlar nedeniyle kaynaklanan çevre sorunlarına ekonomik ve uygulanabilir çözümler ortaya konulabilir. Gerek büyük baş, gerekse kanatlı hayvan üretimlerinin yoğunlaştığı Afyon, Kayseri, Çorum, Manyas, Bursa, Erzurum, Kars, Niğde, Ağrı, Edirne, Tekirdağ gibi illerin bulunduğu bölgelerde biyogaz tesisleri gerek enerji üretimi gerekse çevre korunumu açısından örnek bölgeler olarak kullanılabilir. 20

21 Özellikle Avrupa Birliği ülkelerinde gelişmiş olan hayvansal atıklarından anaerobik arıtma yöntemleri ile biyogaz üretim teknikleri yerel enerji üretim kaynaklarına çok fazla katkıda bulunmakta olup tüm dünyada örnek tesisler olarak gösterilmektedir. Günümüzde Avrupa da Almanya, Fransa, İsviçre, İtalya, Avusturya ve Sadece Almanya da 3000 den fazla biyogaz tesisi hayvansal ve tarımsal atıkların arıtımı için anaerobik arıtımı kullanarak biyogaz üretmektedir. Örneğin Danimarka, hayvan gübresini diğer organik atıklarla karıştırarak biyogaz üretiminde kullanan en başarılı ülkelerden biridir. Diğer ülkelerdekinin aksine Danimarka merkezi biyogaz tesisleri kurmuştur. Çiftliklerden toplanan atıkları merkezi biyogaz tesislerinde gaz üretiminde kullandıktan sonra, gazı merkezi doğal gaz şebekesine vermekte ve çıkan gübreyi tekrar çiftçilere dağıtmaktadır. Bu ülkede büyük baş hayvan atığını arıtan örnek biyogaz tesisleri ile bu konuda önderdir. Tesisler m 3 /gün biyogaz üretecek kapasitededir. Benzer şekilde Çin ve Hindistan da ve daha pek çok ülkede hayvansal ve tarımsal atıklar biyogaz tesislerinin yaygın olarak kullanıldığı bilinmekte ve bu konularda araştırma ve geliştirme faaliyetlerine hızla devam etmektedir. Güney Amerika da ise biyogaz tesislerinin en yoğun olarak kullanıldığı ülke Brezilya dır. Biyogaz Tesislerinin Faydaları Organik atık ve hayvansal atıklardan anaerobik arıtımla biyogaz üretiminin avantajlarını şu şekilde sıralayabiliriz: 1. Biyogaz ile elektrik ve ısı üretiminde ekonomik kazanç elde edilmesini sağlar. 2. Arıtımdan çıkan atık gübre olarak kullanılabilir. Biyogaz üretiminden sonra elde edilen gübre daha kolay kullanılabilir gübredir. 3. Küresel ısınmanın en önemli etkeni olan sera gazları azaltılır. Metan en kötü sera gazlarından biridir. Açığa atılan hayvansal atıklardan yayılan metan gazı aynı hacımdaki CO 2 den yirmi katı daha fazla sera gazı etkisi yapar. Oysa biyogaz tesislerinde elde edilen metan yakılarak CO 2 e dönüştürülür. 4. Çok ucuz ve çevreci atık çevrimi sağlar. Evlerde çıkan diğer katı evsel atıklar ve tarımsal atıklar da hayvansal atıklarla birlikte biyogaz üretiminde kullanılabilir. 5. Daha sağlıklı, hijyenik yaşam alanlarının yaratılmasını sağlar. 6. Özellikle ülkemizde hayvancılığın gelişmesine teşvik edici unsur olacaktır. Dolayısıyla suni gübreye bağımlılığı azaltarak sürdürülebilir kalkınmaya katkıda bulunur. Ayrıca ülkemizin dışarıya olan enerji bağımlılığını azaltır. Ülkemizde ise sadece başta gıda endüstrisi olmak üzere sınırlı sayıda anaerobik arıtım uygulaması mevcuttur. Organik çöp atıkları, hayvansal ve tarımsal atıkların anaerobik arıtımı ile biyogaz üretim uygulamaları ülkemiz açısından yok denecek kadar azdır. Gıda endüstrisi ve diğer uygulamalar göz önüne alındığında bu sektörlerdeki anaerobik uygulama tecrübeleri ve teorik bilgiler organik, hayvansal ve tarımsal atıkların anaerobik arıtımında da kullanılabilir. Yenilenebilir Enerji Kullanım Yasası ve Enerji Verimliliği Yasası biyogaz tesislerinin kurulmasını teşfik etmekte olduğundan bu tesislerin devreye alınması daha kolay hale gelmiştir. Hammadde olarak hayvan gübresi tek başına veya tarım kuruluşlarında bulunan diğer organik atıklarla karıştırılarak kullanılabilir. Biyogaz üretiminden sonra geriye kalan sıvı-katı kısım gübre olarak değerlendirilmektedir. Özellikle organik ve hayvansal atıkların değerlendirilmesi için kurulacak olan biyogaz tesislerinin çalıştırılması ile elde edilebilecek kazançları aşağıdaki şekilde özetleyebiliriz: 21

22 Elektrik ile kazanç: Biyogaz tesisi, bir gaz motoru ve bir jeneratörden oluşan co-jenerasyon seti ile elektrik üretir. Motor biyogaz ile çalışır ve jeneratörü çalıştırır. Bu elektriğin küçük bir parçası, agitatorler, pompalar, fan gibi ekipmanlarda kullanılmak üzere tesisin kendi ihtiyacı için kullanılır. Geri kalan elektrik satılabilir ve genel şebekeye verilebilir. Elektrik pahalı olmasına bağlı olarak güç sağlayıcısına satmak ekonomik olacaktır. Isı ile kazanç: Gaz motoru ayrıca ısı üretir. Bu ısının bir kısmı digester için gereklidir. Geri kalan kısım ise seralar için kullanılabilir. Atık kullanımı ile kazanç: Firmalar, biyogaz tesislerinin içine konabilen organik atıklardan kurtulmak için para öderler. Bu atıklardan bazıları biyogaz reaktörü içine konmadan önce ayırma, ezme gibi ön işlemlere tabi tutulmaları gerekmektedir. Besi maddesi olarak kullanılabilecek atıklar için bazı örnekler aşağıdaki gibidir: Kesim evi; Kemiksiz kesim evi atığı, kan, mide içeriği, balık atığı, flotasyon atık suyu, et atıkları Şeker Fabrikası; Şekerpancarı uçları, şekerpancarı parçaları, melas atıkları, Besin Sanayi; Ekmek atıkları, hamur atığı, peyniraltı suyu, posa, yağlı tohum atığı, damıtma tesisi atığı, bira sanayii atığı, meyva suyu fabrikası atığı Kafeterya; Yağ seperatöründen çıkan yağ atığı, yiyecek atığı Biyodizel atığı; Gliserin Özellikle turizm tesisi ve otellerden değerlendirilemeyerek atılan yiyecek atıkları biyogaz tesisinde kullanmak için bir çok olanağa sahiptir. Sadece dengeleme tankına atılması gerekmekte ve pompa ile anaerobik reaktöre koymaktadır. Bir ton yiyecek atığı yaklaşık 15 ton inek gübresine denk olabilmektedir. Örnek bir biyogaz tesisinde biyogaz üretimi Genellikle süt üretimi için kullanılan büyükbaş hayvan çiftliklerinden çıkan hayvansal gübrelerin katı ve sıvı halde değerlendirilmesi ile biyogaz üretmek mümkündür. Bu atıklara ilave olarak yukarıda sıralanan türde atıklarda özellikle kullanılamayan zırai atıklar, tavuk gübreleri, tavuk çiftliği atıkları da biyogaz üretiminde kullanılabilir. Ahırlardan hergün toplanan büyükbaş hayvan atıkları tesiste mevcut dengeleme tankına pompa ile gönderilir. Dengeleme tankındaki pompa ile hayvansal atık belirli konsantrasyonda biyogaz reaktörü olarak adlandırılan digestere pompalanır. Biyogaz reaktörü 2500 m³ hacmindedir. Yaklaşık 24 gün biyogaz reaktöründe tutulan ve arıtılan hayvansal atık %65 metan içeren biyogaz üretir ve daha sonra arıtılmış atık reaktörden alınarak üst akım içinden buffer tankına gönderilir ve seperatöre pompalanır. Aşağıdaki satırlarda ayrıca Tablo-9, Tablo-10 ve Şekil-4 de 1500 adet büyükbaş hayvanın atıkları ile çalışan bir biyogaz tesisinin işletme bilgileri verilmiştir (bakınız Tablo-9, 10 ve Şekil-4). Tablo -9: Biyogaz tesisine gelen büyükbaş hayvansal atık ve OKM içeriği. Hayvansal Atık Hayvansal Atık/ gün KM Kuru madde [%] OKM KM nin organik kuru maddesi % Büyükbaş Hayvan 100,0 t/g 10 % 80 % Gübresi (1500 adet için) Toplam 100,0 t/g 10,0 t/g 8,0 t/g 22

23 Genel olarak kış ayları boyunca süt üretimine yönelik büyükbaş hayvanlar ahırların içindedir. Bu da demektir ki tüm hayvansal atık biyogaz tesisinin içine gelir. Havaları ısınması ile dış ortam sıcak olduğunda, gübrenin % 25 i dışarıda kalır. Bu durumda eksik miktardaki atık yiyecek atıkları veya tarımsal atıklarla tamamlanabilir. Biyogaz tesisinden çıkan atıklar katı kısmları seperatörden ayrıldıktan sonar sıvı halde tarlalara sıvı gübre olarak gönderilir. Biyogaz tesisinde biyogaz ve enerji üretimi Günde 100 ton hayvansal atık kabul eden örnek bir biyogaz tesisi için üretilecek biyogaz miktarı ve enerji üretim değerleri özet olarak aşağıda verilmiştir (Tablo -10). Biyogaz, elektrik ve ısı üreten biyogaz tesisi ko-jenerasyon tesisatı ile çok verimli olarak çalışabilmektedir. Üretilen enerjinin çok az bir kısmı biyogaz tesisinin kendisi için kullanılmaktadır. Tablo-10: Hayvansal Atıklardan Biyogaz Üretimi ve Enerji Dengesi (1500 adet büyükbaş hayvan için). Üretilen Biyogaz Miktarı m³/gün Biyogazın Metan İçeriği 65 % Biyogazın Kalorifik Değeri 6,5 kwh/m³ Biogaz Toplam Üretilen Enerji Miktarı kwh / gün Elektrik üretim verimliliği(gaz motoru) 38,5 % Elektrik üretimi kwhel. /gün Biyogaz tesisinin elektrik ihtiyacı 417 kwhel. /gün Isı üretim verimliliği 44 % Isı üretimi kwhth/gün Biyogaz tesisinin ısı ihtiyacı kwh th. /g Yukarıda yapılan değerlendirmeler ışığında Türkiye de anaerobik biyoteknolojinin başta gıda endüstrisi ve atık çamurlarının arıtımında olmak üzere endüstriyel arıtımda elde edilen tecrübelerin hayvansal atıkların ve tarımsal atıkların biyogaz üretiminde yeteri kadar değerlendirilmediği açıkça görülmektedir. Atıkların yok edilmesi gereken maddeler olarak düşünmek yerine hammadde olarak ele alınması daha anlamlıdır. Anaerobik arıtmada biyogaz üretimi konusunda oluşmuş olan ulusal ve uluslararası tecrübe ülkemizde de çok kolay bir şekilde değerlendirilebilir. Sürdürülebilir çevre anlayışı ve yenilenebilir enerji kaynakları kullanımı bakımından çiftlik tipi biyogaz tesisleri ülkemiz için büyük önem taşımaktadır. Bu, enerjide dışa bağımlılığın azaltılmasına, hayvancılığın teşvik edilmesine, daha yaşanılır mekanların yaratılmasına katkıda bulunacaktır. Bu konudaki uygulamalarla yatırımların yapılmasına, araştırma ve geliştirme faaliyetlerine önem verilmelidir. Yenilenebilir enerji kaynaklarını kullananlara teşvik veya vergi indirimi kolaylıkları sağlaması ve özendirici olunması beklenmektedir. Bu uygulamalar, aynı zamanda yeni iş olanaklarının artmasına katkıda bulunacaktır. Arıtma tesislerinden çıkan suyun ve içerdiği besin maddelerinin tarımsal sulamada değerlendirilmesi, gittikçe ısınan ve su kaynakları azalan dünyada çok büyük önem arz etmektedir. Türkiye uzun yıllardır hayvansal atıkların arıtılması, biyogas üretimi, ve çiftlik atıkları yönetimi konuların yeni ve etkin teknolojiler geliştirmektedir. Bu amaçla başta Avrupa ve Türk 23

24 Firmaları, İTÜ ve TÜBİTAK olmak üzere çeşitli firma, üniversite ve araştırma kuruluşları ile de işbirliği yapmaktadır. Anaerobik arıtım ve biyogaz üretim tesisleri firma tarafından özellikle büyük baş hayvan ve tavuk çiftlikleri için tasarlanmakta, imal edilmekte ve devreye alınmaktadır. Bu tür arıtım tesisleri 1500 adetten 5000 adete kadar büyükbaş hayvan ve 1-3 milyon kanatlı barındıran tavuk çiftlikleri için kurulmaktadır. Hayvansal atıkların çevreye yapmakta olduğu zararları önleyecek ve bu atıklardan çevreye duyarlı enerji üretilmesi üzerine gerekli teknolojik gelişmeler yapılmış ve yeni uygulamalar çalışmaya başlamıştır. Hayvansal atıkları biyolojik yöntemle anaerobik arıtım uygulayarak havasız ortamda biyogaza (%65 CH 4, %35 CO 2 ) döndüren tesiste biyogazın gaz motorunda yakılması ile elektrik enerjisi ve ısı üretmek mümkündür. Bu yöntem ziraat atıklarına ve gıda endüstrisi atıklarına da kolaylıkla uygulanabilir. Hayvansal atıklar çok önemli yenilenebilir enerji kaynakları olduğundan ve ayrıca temiz enerji üretme konusunda önceliği bulunduğundan biyogaz üretim tesislerinin sayısı her geçen gün artmaktadır. Bu amaca yönelik olarak firmalar anaerobik artım, biyogaz üretim ve enerji tesisleri konusunda tecrübeli elemanları ile her türlü teknolojik çözümü üretebilmektedir. Şekil-4: Hayvansal ve Biyolojik Atıkların Arıtıldığı ve Enerji Üretilen Biyogaz Tesisi. 24

25 Katı Atık Termal Gazlaştırma Teknolojileri ve Syngaz Üretimi Katı atıkların yanabilen kısımlarını doğrudan yakarak ısı enerjisi elde etmek mümkündür. Elde edilen ısı buhar kazanlarında suyun buhara dönüştürülmesi ve elektrik jeneratörlerini çalıştırması için kullanılabileceği gibi ısıtma ve sıcak su elde etme amaçları ile kullanılabilir. Diğer bir yakma metodu ise tarımsal atıkların kömür gibi fosil yakıtlarla karıştırılarak yakılması ve elektrik üretimi için termal santrallarda kullanılmasıdır. Ancak bu atıklarının düşük kalori değerleri, nakliye ve depolama güçlükleri, yakıt kalitesindeki değişkenlikler, yüksek nem oranı, baca gazı çevre problemleri ve direkt yakma tesislerinin düşük verimlilikleri gibi nedenlerden dolayı pek verimli olmamaktadır ve tercih edilmemektedir. Katı atıkları yakarak bertaraf etmeye çalışmanın bir çok sakıncaları vardır. Özellikle içinde ağır metal veya tehlikeli organik madde olan ve tehlikeli atık veya özel atık kapsamına giren endüstriyel katı atıklar içerisindeki ağır metaller nedeni ile özel yöntemlerle depolanması gerekecektir. Yakma işlemine göre hem daha çevre dostu hem de enerji üretimi bakımından daha verimli olan gazlaştırma işlemi büyük güç üretiminde akışkan ve sabit yatak gazlaştırma teknolojileri ile yapılmaktadır. Günümüzde endüstriyel katı atıkların gazlaştırılması yoluyla elektriğe ve ısıya dönüştürülmesi hem yüksek enerji elde etme verimleri hem de çevre problemleri yaratmaması nedeni ile tercih edilmektedir. Ayrıca özellikle yüksek hidrojen içeriğine sahip gazlaştırma ürünü syngaz uygun ayırma yöntemleri ile hidrojen üretiminde kullanılabilir. Katı atık gazlaştırılması ile elde edilen sentetik gaz doğal gazın kullanıldığı yerlerde ilave yakıt olarak ta kullanılabilir. Evsel ve endüstriyel katı atıkları gazlaştıran tesislere örnekler İtalya, İsviçre, Japonya, Almanya, A.B.D. gibi ülkelerde kullanılan sistemlerdir. İtalya da Greve in Chianti bölgesinde 1992 yılından beri çalıştırılan katı atık RDF akışkan yataklı gazlaştırıcı tesisi, Almanya Envirotherm BGL katı yakıt ve katı atık gazlaştırıcıları ve özellikle ABD de ve dünyanın diğer bölgelerinde 35 ayrı tesiste çalışan PRME biyokütle gazlaştırıcıları örnek olarak gösterilebilir. Bu çalışmada farklı biyokütle gazlaştırıcıları örnek teknolojiler olarak yukarıda sunulmaya çalışılmıştır. Esas olarak CO ve H 2 karışımından oluşan syngazdan enerji ve kimyasal maddeler büyük miktarlarda üretilebilir. Bu konudaki araştırma çalışmaları devam etmektedir. Aşağıda yanma ve gazlaştırma arasındaki farklar görülmektedir. 25

26 Gazlaştırma 150 yıldan beri bilinen eski bir enerji üretim teknolojidir. Gazlaştırma gazlaştırıcı adı verilen sistemlerde katı atıkların hava veya oksijen, buhar veya bunların çeşitli karışımları ile temas edebileceği bir reaktör içinde meydana gelmektedir. Katı yakıtın kullanımına göre gazlaştırıcılar sabit yatak, akışkan yatak ve entegre yatak şeklinde gazlaştırıcılar sınıflandırılabilir (Şekil-5). Katı yakıtlardan elde edilen fakirgaz türü, sentez gazı, syngaz, havagazı, şehirgazı isimleri verilen yanıcı gaz üretimi gazlaşma olarak bilinen bir kimyasal işlemdir. Kapsamlı bir tanımlama ile gazlaştırmanın karbon ve hidrojen içerikli katı atığın uygun ısıtma değeri olan gaz ürüne dönüştürülmesi işlemidir. Gazlaştırma piroliz, kısmi oksidasyon, indirgeme ve hidrojenizasyon gibi tanımları içermektedir. Günümüzde uygulanan teknoloji kısmi oksidasyondur ve böylece katı atıktan fakir gaz veya syngaz üretilir. Bu gaz farklı oranlarda yanıcı komponent olarak metan, hidrojen ve karbonmonoksit ve bunların yanı sıra oksijen, azot ve su içerir. Gazlaştırma prosesi 800 C ile 1300 C arasında meydana gelmektedir. Kesin sıcaklık besleme malzemesi özelliklerine bağlıdır; özellikle de külün yumuşama ve erime noktaları gibi. Bu durum koşulsuz olarak tüm sabit yatak gazlaştırıcılara uygundur ve birçok akışkan yatak ve hareketli yatak gazlaştırıcılara dahi uygulanabilir ve buradaki besleme malzemesinin teorik olarak karbon ve hidrojen kaynağı olduğunu bilmek gerekir. reaksiyonları mevcuttur. Endüstriyel katı atıkların gazlaştırılmasında genellikle büyük güç üretimlerinde optimum kapasite için akışkan ve entegre yataklı gazlaştırıcılar gazlaştırma için güçlü ve işlevseldirler. Üretilen syngaz, şehir gazına çok benzerdir ve elektrik gücü ve/veya kimyasal maddeler, gübre yapımı için kullanılabilir. Katı yakıt esaslı elektrik enerjisi üretim teknolojisi en uygun hava emisyonlarına, katı atık ve atık su değerlerine sahiptir. Yüksek enerji verimliliğinin nedeni, daha az karbondioksit (CO 2 ) emisyonlarıyla sonuçlanan katı yakıt gazlaştırmada aynı miktarda enerji üretmek için daha az katı yakıt kullanılmasıdır. Gazlaştırma, yakma teknolojilerine göre daha çevreci teknolojilerdir ve CO 2, SO 2, NO x emisyonları bakımından çok daha avantajlıdır. Kükürt çoğunlukla, SO 2 ye nazaran daha kolay şekilde giderilebilen H 2 S formunda veya saf kükürt şeklinde bulunur. Gazlaştırma sırasında NO x, dioksin ve furan problemleri oluşmamaktadır. Şekil- 5: Farklı Türde ve Kapasitede Katı Atık Gazlaştırma Teknolojileri 26

27 Katı atıkları gazlaştırmak için öncelikle uygun tane boyutuna getirmek gerekmektedir. Katı atıkları gazlaştırma işlemi birkaç basamakta oluşur. Katı atıktaki suyun uzaklaştırılması ise ön hazırlık işlemleri sırasında yapılır. Genellikle %10-15 su içeren katı atık gazlaştırıcı içerisinde suyunu buhar fazına geçirir. Bu kuruma işleminden sonra piroliz, indirgenme, yanma ve benzeri reaksiyonlarına uğrar. İçerisinde % 35'den daha fazla su bulunan katı atık termokimyasal dönüşümle elektrik üretimi için uygun değildir. Gazlaştırma için %8-15 arası nem oranı uygun olup, 3-5 cm arası parça boyutu ideal olarak kabul edilir. Katı atık içerisindeki su gazlaştırma reaksiyonlarından biri olan su buharı reaksiyonuna gerekli olan su buharını üretmek üzere kullanılır ve bu reaksiyon oldukça önemlidir. Gazlaştırma işleminin başlayabilmesi için katı atık içerisindeki karbon elementinin bir kısmı yakılarak gazlaştırıcının önce suyun buhar fazına geçmesi, sonra piroliz fazına ulaşması ve daha sonrada gazlaşma reaksiyon sıcaklıklarına yükselmesini sağlanmaktadır. Gazlaştırıcı içerisinde oluşan reaksiyonlarını sırası ile aşağıdaki şekilde inceleyebiliriz; Kuruma ; Suyun Buharlaşması, Piroliz, İndirgeme (Gazlaştırma), Yanma Reaksiyonları. Akışkan yataklı gazlaştırıcıların katı atık gazlaştırılmasında uygulandığı bir çok sisteme ilave olarak kullanılan plazma teknolojisi ileri düzeyde tehlikeli atık bertarafı için onem arz etmektedir. Endüstriyel atıklar bertaraf edilirken elektrik ve ısı enerjisi üretildiği çevre dostu gazlaştırma tesisleri akışkan yatak teknolojisi ile de yaygın olarak kullanılmaktadır. Gazlaştırma işleminin başlayabilmesi için katı atığın içerisindeki karbon elementinin bir kısmı yakılarak gazlaştırıcının ihtiyacı olan enerjinin elde edilmesi gerekir. Bu ön yanma enerjisi karbonsu maddeleri piroliz fazına ulaşmasını ve daha sonrada gazlaşma reaksiyon sıcaklıklarına yükselmesini sağlanmaktadır. Endüstriyel katı atıklar uygun ısıl değere sahiplerse gazlaştırılabilirler (Tablo-8). Tablo-1 de de görüldüğü üzere endüstriyel katı atıklar orta kalitede kömür özellikleri içerir. Kömür veya linyitlerle birlikte co-gazlaştırma işlemiyle kolaylıkla gazlaştırılabilirler. Katı atıklar ortalama olarak %50-60 C, %7-8 H, %25-30 O, %1 N, %0,5 S içermektedir. Tablo-7 de arıtma çamurlarının rahatlıkla gazlaşabileceğini gösteren ortalama molar H/C, molar O/C oranları verilmektedir. Molar O/C ve Molar H/C oranlarına göre gazlaşabilme özelliklerini sağlayan taralı alandaki gazlaşma kriterlerine sahip olan karbonlu bileşikler sınıfına giren kuru arıtma çamurları orta kalite genç kömür gibi kabul edilebilir. British Gaz Lurgi (BGL) Katı Atık Gazlaştırma Teknolojisi Gerek katı atıkların gerekse her türlü kontamine atıkların çevre kriterlerine en uygun şekilde bertaraf edilmesi ve elde edilen syngazdan enerji üretilmesi konusunda geliştirilmiş en uygun sistem British Gas Lurgi (BGL) gazlaştırıcısı ve EFLG sıvı gazlaştırıcısıdır. Eski otomobil lastikleri, kontamine olmuş ağaç atıkları, tehlikeli kimyasal maddelere bulanmış katı atıklar, arıtma çamurları, katran atıkları, kontamine olmuş rafineri atıkları, petrol atıkları, kimyasal çözücü ve boya atıkları, zehirli yağ atıkları, kimya ve ilaç endüstrisi atıkları. Bu tür gazlaştırıcılarda bertaraf edilebilir. Atık bertarafı için Alman Lurgi-Envirotherm GmbH lisansı ile BGL yöntemi kullanılarak tehlikeli atıkları gazlaştıran, elde edilen gazdan elektrik ve ısı üretilmesi için gerekli tesisin uzun yıllardır Almanya nın Schwarzepumpe bölgesinde çalışmıştır. BGL gazlaştırıcısı ile saatte 40 ton kontamine katı atık bertaraf etmek mümkündür. Aynı tesis içerisinde EFLG sıvı atık gazlaştırıcısında saatte 16 ton kontamine sıvı atık gazlaştırılarak bertaraf edilmiştir. Şekil-6 de görülen Schwarzepumpe tesislerinde her türlü kontamine katı ve sıvı atıklar, arıtma çamurları, kullanılmış kontamine plastikler, kontamine ağaç ve ahşap atıkları, tehlikeli kimyasal atıklar, ilaç ve kimya endüstrisi atıkları ve benzeri zararlı atıklar uygun forma getirilerek bertaraf edilebilir. Şekil-7 de Envirotherm GmbH Firması tarafından patent ve lisansı ile üretilen BGL Gazlaştırıcısının gerçek görünümü verilmiştir. Tablo-11 de görüldüğü gibi en yüksek giderim miktarını Schwarzepumpe deki gazlaştırma tesisleri sağlamıştır. Tablo-12 de Almanya Federal Emisyon Değerleri ne göre bertaraf edilen kirliliklerin giderim oranları verilmiştir. Bu şekilde de görüldüğü üzere Schwarzepumpe gazlaştırıcı tesisi yasal emisyon 27

28 değerlerinin çok altında giderim sağlayabilmiştir. Oldukça yüksek kirletici konsantrasyonunda bertaraf sağlayan Schwarzepumpe-SVZ gazlaştırma tesisleri yüksek arsenik, kurşun, kadmiyum, krom, bakır, nikel, cıva, çinko, kalay, klorlu bileşikler, siyanidler, dioksin/furan, klorlu polibifeniller içeren atıkları kolaylıkla bertaraf edebilecek özelliktedir. Son yıllarda atıkların gazlaştırılması konusunda yeni teknolojik gelişmeler sunulmaktadır. Küçük ölçekli gazlaştırma tesisleri dağınık küçük yerleşim yerleri ve küçük güç santralleri için ideal bir seçenek haline getirir. 100 MWe üstü güçlerde dünyaca ünlü LURGI prosesinin gelişmiş hali olan BGL prosesi kullanılmaktadır. Gazlaştırma sistemi, geniş bir yelpazede katı yakıt ve katı atık için tasarlanmıştır. Etkin inorganik madde giderim ve gaz temizleme teknolojilerine sahiptir. Günümüzde yüzlerce katı atık ve katı yakıt gazlaştırıcısı atm basınçta, 1200 C sıcaklıkta ve su buharı ve oksijen beslenerek yapılmaktadır. Özellikle H 2, metanol, amonyak, sıvı yakıt üretimine yönelik olarak yapılan sentetik gaz üretiminde kullanılan basınçlı gazlaştırma reaktörleri sentetik gazın bileşimi; H 2 : %25-30, CO: % 30-60, CH 4 : %0-5, CO 2 : %5-15, N 2 : %0.5-4, H 2 O: %2-30 şeklinde olabilir ve üretilen gazın ısıl değeri: ortalama 4000 kcal/nm 3 mertebelerindedir. British Gas Lurgi (BGL) Envirotherm basınçlı gazlaştırma sistemi katı atık ve katı yakıttan enerji ve kimyasal madde üretimi konusunda son teknoloji olup özellikle bir alt model teknolojisi Lurgi Prosesi olarak çok geniş şekilde Güney Afrika da SASOL LURGI Prosesi şeklinde, ABD de Kuzey Dakota da kullanılmaktadır. Birim yakıt başına daha fazla elektrik enerjisi üretir. Külü vitrifiye camlaşmış halinde olduğu için külü çimento ve asfalt sanayiinde kullanılır. SO 2, NOx, dioksin, furan problemleri yoktur. Kesinlikle çevre dostu prosestir. Üretilen syngaz sadece elektrik üretiminde değil metanol, dizel yakıtı, uçak yakıtı, ve diğer kimyasal madde üretiminde kullanılabilir. Şekil -6. Endüstriyel Kontamine Katı ve Sıvı Atık Gideriminde Gazlaştırıcı Teknolojisi Kullanan Schwarzepumpe-SVZ Tesisleri. 28

29 Şekil -7. BGL Gazlaştırıcısı Almanya Schwarzepumpe-SVZ Tesisleri Görünümü Tablo-11. Endüstriyel Katı Atıkları Kabul Edilebilecek Tesislerin Tehlikeli Madde Kabul Konsantrasyon Kapasiteleri. 29

30 Tablo-12. Gazlaştırma ile Endüstriyel Katı Atıkları Bertaraf Edildiğinde Emisyon Değerleri (BGL-SVZ Tesisleri). Akışkan Yataklı Katı Atık Gazlaştırma Teknolojileri Akışkan yataklı katı atık gazlaştırıcılarına en güzel üç örnekten ilki İtalya da Greve in Chianti bölgesinde 1992 yılından beri çalıştırılan 18 MW termik gücündeki katı atık RDF akışkan yataklı gazlaştırıcı tesisi örnek olarak gösterilebilir. Akışkan yataklı biyokütle gazlaştırma teknolojisi temel olarak şu şekilde işlemektedir; katı atık ön hazırlama operasyonları aşamasından sonra, akışkan yataklı gazlaştırıcıya alt kısımdan verilir. Akışkan yatağa giren katı atık taneciği ilk önce suyunu kaybeder ve kurur. Sıcaklığı 250 C 400 C arasında değişmektedir. Katı atık parçacığı, gazlaştırıcı boyunca yukarı hareket ederken 400 C 600 C arasında sıcaklığa ulaşır ve piroliz olmaya başlar ve kok, katran, CH 4, ve H 2 ye parçalanır. Oksijen taşıyıcı (önceden ısıtılmış hava) akışkan yataklı gazlaştırıcının altından girer. Hava hem gazlaşma hem de yukarıya doğru taşıma görevi görür. Katı atık parçacığı 900 C sıcaklığa ulaştığında, giren havanın oksijeni ve H 2 O kok ile reaksiyona girer ve ortaya çıkan gaz, genel olarak CO, H 2, CO 2, CH 4 içeren, 900 C sıcaklıkta syngazdır. Katı atık taneciği artık küçülmüş ve sadece külü kalmıştır. Yukarı doğru ilerlerken kömür gazı (leangas) 800 C ye soğur. Syngaz, gazlaştırıcıdan çıkıp 400 C 600 C ye ulaştığında gaz temizleme bölgesine çekilir. Burada kül ve toz toplayıcı özel siklonlar vardır öncelikle. Daha sonra gaz temizleme kısmına gelir. Gazlaştırıcının diğer tip gazlaştırıcılardan farkı sadece akışkan yatağın elek kısmının alt bölgesinden hava girişidir. Üretilen syngaz başlıca CO, H 2, CO 2, CH 4 den oluşur. Oluşum prosesi için oksijen kaynağı sadece ortam koşullarından alınan ve elek altında ısınan havadır. Reaksiyonun sonunda üretilen katran miktarı düşüktür. Gazlaştırıcı atmosfer basıncının biraz üzerinde çalıştırılmaktadır. İtalya Greve in Chianti de 1992 yılında çalışmaya başlayan katı atık akışkan yataklı gazlaştırıcısı 12 yıl kesintisiz çalışmış olup iki akışkan yataklı gazlaştırıcı ihtiva etmektedir. Bu gazlaştırıcılardan biri üretmiş olduğu syngazı tesisin hemen yakınındaki çimento fabrikasına gaz yakıt olarak vermiştir. İkinci akışkan yataklı gazlaştırıcıdan üretilen syngaz ise doğrudan yakma kazanına verilerek üretilen buhar buhar jeneratöründe elektrik ve ısı üretimi için kullanılşmıştır. Tüm tesis 18 MW termik gücünde olup, tesiste 3MW elektrik üretimi yapılmıştır. Tesis genel olarak Floransa ve civarı ayrıştırılmış katı atıkların yanabilen kısımlarının pellet haline getirilmiş RDF yakıtını kullanmıştır. Genel olarak tesise ortalama 3500 kcal/kg ısıl güçte yakıt verilmiş, saatte kg kadar katı yakıt kullanabilme özelliği vardır. Tesisten üretilen syngazın ısıl değeri kcal/nm 3 tür. Üretilen syngazın bileşimi genel olarak CO (%20), H 2 (%15), CO 2, (%12), CH 4 (%3) ve N 2 (%50) den oluşur. Greve in Chianti 30

31 gazlaştırma tesisi gazlaştırma ortamı olarak hava kullanmıştır ve çevre kriterlerini tamamıyle karşılayan bir tesis olarak çalışmıştır (Şekil-8), Şekil-8. İtalya Greve in Chianti Akışkan Yatak Gazlaştırıcısı Akım. Takuma Akışkan Yataklı Çamur Gazlaştırma Sistemi Japonya da Takuma Firması Tokyo Gas Firması ile birlikte genel gazlaştırma çalışmaları yanısıra biyokütle ve arıtma çamurları gazlaştırmasında yeni sistemler geliştirme konularında çalışmalar yapmaktadırlar. Arıtma çamurlarını tek başına gazlaştırmak üzere geliştirilen Takuma Akışkan Yataklı Çamur Gazlaştırma Sistemi etkin bir şekilde en az ısı kaybı ile arıtma çamuru gazlaştırma sistemi kurulmuş ve üretilen syngaz gaz motorunda yakılarak ısı ve elektrik enerjisi üretimi gerçekleştirilmiştir. Enerji üretiminde kullanılan gaz motoru deneme çalışmaları için ayrı ayrı doğal gaz doğal, syngaz ve ikisinin karışımı ile denemiş ve başarılı sonuçlar alınarak kurulan system 2000 saat sure ile çalıştırılmıştır. Akışkan yataklı olarak kurulan system Şekil- 9 de şematik olarak ve Şekil-10 de fotoğraf olarak görülebilir. Arıtma çamurlarının optimum şekilde bertaraf edilmesi ve en uygun hava emisyon değerlerini elde etmek üzere, en ekonomik çalışma koşullarınına ulaşılacak system olarak gazlaştırma sistemi benimsenmiş ve system kurularak sorunsuz çalıştırılmıştır. Arıtma çamurlarının yakılmasına gore çok daha uygun hava emisyon koşulları sağlanmıştır. Ayrıca gaz motoru kullanılarak enerji etkinlik elde etme düşüncesi de gerçekleştirilmiştir. Gazlaştırıcıda (Circulated Fluidised Bed; CFB) çevrimli akışkan yatak sistemi kullanılarak yakıt olarak kullanılan kuru arıtma çamuru daha kolay gazlaştırılmış, gazlaşma reaksiyonları daha kolay sağlanmış ve sıcaklık gibi önemli reaksiyon kontrol parametreleri daha kolaylıkla sağlanmıştır. Gazlaştırma sıcaklığı olarak C seçilmiştir. Gazlaştırıcıda elde edilen sentetik gaz (syngaz) yüksek sıcaklık toz giderme ve tar giderme, yaş tutucu gibi gaz temizleme sistemleri ile temizlenmektedir. Mevcut çalışmalar için, bir akışkan yataklı CFB gazlaştırma tesisi, gaz temizleme sistemi, gaz motoru ve enerji üretim sistemi tam kontrollu ve birlikte çalışacak otomasyona sahiptir. Tüm sistemde sürekli olarak analizler yapılabilmekte ve otomasyon sağlanabilmektedir. Takuma akışkan yataklı çamur gazlaştırma sisteminden elde edilen sonuçlar Tablo-13 ve Tablo-14 da özetlenmiştir. Takuma 31

32 Akışkan Yataklı Çamur Gazlaştırma Sistemi nin şimdiye kadar elde edilen sonuçlar Haneda vça tarafından yayınlanmıştır. Şekil-9. Japonya da Takuma Co. Ltd. Akışkan Yatak Gazlaştırıcı Tesisi Akım Şeması. Şekil-10. Takuma Co. Ltd. Akışkan Yatak Gazlaştırıcı Tesisi Genel Görünümü. 32

33 Tablo-13. Takuma Co. Ltd. Akışkan Yatak Gazlaştırıcı Tesisi Genel Özellikleri. Gazlaştırıcı Çevrimli Akışkan Yatak Gazlaştırıcı Ham madde Arıtma çamuru Hava Oranı Isıl değer MJ/kg-dry Besleme Kapasitesi 15t/day (80%yaş) Syngaz Miktarı m 3 /day (yaş) Kurutucu Buharlı ısı kondüksiyonlu sistem Syngaz Temizleme Sistemi Gaz Motoru Yüksek sıcaklık toz siklonu + katran giderme+ Tos Filtre + Yaş tutucu GE-Jenbacher-JMS208 Tablo-14. Takuma Co. Ltd. Akışkan Yatak Gazlaştırıcı Deney Koşulları ve Gaz Motoru Kullanım Özellikleri. Gaz Motoru Çıkış Gücü 200 kw (Syngaz 100%) 260 kw (Doğalgaz 100% ) Çalışma şekli Doğalgaz 100% (gaz motoru yakıt seçimi) Syngaz 100% Atık ısı değerlendirme Egzos ısı giderimi Doğalgaz ve syngaz karışımı Egzos ısısı ile buhar üretimi Katalitik NOx giderimi Güssing Akışkan Yataklı Gazlaştırma Sistemi Avusturya Güssing teki 4.5 MWth gücündeki akışkan yataklı gazlaştırıcıları ahşap endüstrisi atıkları için örnek olarak gösterilebilir. Tarım ve orman atıklarının gazlaştırılmasında kullanılan en verimli akışkan yataklı gazlaştırıcılardan birisi Avusturya nın Güssing kantinde uzun yıllardan beri başarı ile çalıştırılmaktadır. Tarımsal atıkların enerji üretiminde en uygun olarak kullanıldığı ülkelerden birisi de Avusturya dır. Avrupa Birliği adına önemli ve örnek bir yenilenebilir enerji merkezi Avusturya da uzun süredir faaliyet göstermektedir yılından itibaren yapılmaya başlanan orman artığı odun yongası gazlaştırma tesisi ile 2 ton/saat odun yongası girdisi ile gazlaştırıcı ve gazmotoru ile 2 MWe ve 4.5 MWth enerjisi üreten ve Güssing in kendi doğal kaynaklarını kullanan biyokütle gazlaştırma tesisi Güssing in enerji ihtiyacına büyük katkılar sağlamıştır. Odun yongalarının syngaz haline getirilerek elektrik enerjisine dönüştürüldüğü santralin, dünyadaki tek örnek olduğunu belirtiliyor. Güssing Biyokütle Gazlaştırma tesisi kentin ısıtılması ve elektrik şebekesinin beslenmesinde kullanılıyor ve yıllık elektrik ihtiyacı 2 megawatt olan Güssing kasabasının tüm ihtiyacını karşılıyor. Aynı zamanda kentin yıllık 4.5 megawatt ısı ihtiyacını karşılayan santralin üretim maliyeti fosil yakıtlardan yüzde 30 ucuza oluşmaktadır. Aynı tarihlerde devreye alınan orman artığı malzemeleri yakan ve elektrik, ısı enerjisine dönüştüren yakma sistemleri de elektrik ve ısı konusunda Güssing in dışa bağımlılığını azaltmıştır (Şekil-11). 33

34 Şekil-11. Güssing te Bulunan Akışkan Yatak Orman Atığı Biyokütle Gazlaştırıcısı. Sabit Yatak Katı Atık Gazlaştırıcısı Sabit ve yukarı akışlı katı atık gazlaştırıcıları üreticisi PRME Enerji Firması nın gazlaştırma teknolojisi, genel olarak, bir oksitleyici ile karbon içeren malzemenin (biyokütle) gazlaştırılarak, gaz halindeki ürüne (yanıcı gaz, CO, H2, CO2, CH4, N 2 karışımı) dönüşümü olarak tanımlanabilir. PRME KC tipi katı atık gazlaştırıcısı dikey olarak yerleştirilmiş ağır yapıda çelik desteklerle birleştirilmiş yüksek sıcaklıkta çalışan refraktör kaplı silindirik çelik reaktörü kapsar. PRME KC arıtma çamuru gazlaştırıcısı, ağırlık ölçüm ve besleme sistemi, patentli refraktör kaplı KC Gazlaştırıcısı (Reaktörü) ve toz siklon ayırıcısı, gaz soğutma ve yıkama sistemleri, su ile soğutulmuş boşaltım/yıkama konveyörleri, gazlaştırma hava fanı, prosesin otomatik kontrolü için döner besleyici ve enstrümantasyonu kapsamaktadır. Gazlaşma ile 1000 C sıcaklıkta syngaz üretir. Sıcak ham syngaz soğutma ve termal değerlendirme ve gaz yıkamanın gerçekleştirildiği gaz temizleme sistemine yönlendirilir. Genel olarak tesise ortalama 3500 kcal/kg ısıl güçte biyokütle verilmektedir. PRME biyokütle gazlaştırma teknolojisi isteğe gore 1 MWe den 20 MWe üretimine kadar elektrik enerjisi üretebilecek farklı boyutta gazlaştırıcılara sahiptir (Şekil-12). Tesisten üretilen syngazın ısıl değeri hava ile çalışan diğer akışkan yataklı gazlaştırıcılarda olduğu gibi kcal/nm 3 tür. Üretilen syngazın bileşimi genel olarak CO (%16-20), H 2 (%5-15), CO 2, (%10-15), CH 4 (%3-5) ve N 2 (%50-55) den oluşur. 34

35 Şekil-12. Sabit Yatak Biyokütle Gazlaştırıcısı ve Enerji Üretim Sistemi. Biyokütle Gazlaştırıcısı için Teknoloji Seçimi Yukarıda özetlenen teknolojilerin incelenmesi sonucunda uygulanacak teknoloji 2 MWe kurulu gücünde sabit yataklı gazlaştırıcı olarak belirlenmiştir. Tarımsal atık ve orman endüstrisi ve ormancılık atıklarında kullanılan 1 MW ile 20 MW kurulu güç üreten sabit yatak gazlaştırıcı dünya üzerinde yaygın olarak başarı ile kullanılmaktadır. Tarımsal atıklar gazlaştırma yöntemiyle enerjiye dönüştürülür. Bu amaçla araziden kuru olarak toplanan tarımsal atıklar türlerine göre ön işlemden geçirilirler. Önce depolama bölümüne getirilen tarımsal atıklar bir ön kırmadan geçirilerek elenirler. Belirli tane boyutundaklar doğrudan gazlaştırma reaktörlerinin yükleme silolarına alınırlar. Nem içerikleri %15-%20 mertebesi aralığında olmayanlar kurutulurlar. Nem içeriği istenen aralığı gelmiş olanlardan tane boyutu düşük olanlar ise briketlenmek veya pelletlenmek üzere yakıt hazırlama bölümünde ön hazırlama işlemine tabi tutulurlar. Yakıt hazırlama bölümünde ön işlemleri tamamlanmış tarımsal atıklar doğruda besleme siloları kanalıyla gazlaştırıcılara beslenirler. Gazlaştırıcılarda tarımsal atıklar syngaza dönüştürülür. Elde edilen syngaz bir gaz temizleme işleminden geçirilirek temiz syngaza dönüştürülür. Syngaz düşük ısıl değerde ise ilave yakıt ile kojenerasyon tesisindeki gaz motorunda yakılarak elektrik elde edilir. Elde edilen elektriğin bir bölümü tesis içerisind kullanılır. Fazlası ise satılmak üzere şebekeye gönderilir. Gazlaştırma tesisi kojenerasyon ünitesindeki gaz motoru elektrik üretirken ısıda üretmektedir. Tesiste ayrıca baca gazında da ısı kazanımı yapılmaktadır. Elde edilen ısı enerjileride tesiste kullanıldığı gibi fazlası civardaki tesislerin ve saraların ısıtılması amacı ile satılabilir. Tarımsal atığın içerisinde %5 oranındaki kül içeriği ise çimento, asfalt yapımında kullanılabilir. Aşağıda tarımsal atıkların enerjiye dönüştürülmesi için kullanılan yakıt hazırlama, gazlaştırma, gaz temizleme ve enerji üretim işlemlerini kısaca sırası ile anlatılmaya çalışılmıştır. Sabit yatak gazlaştırıcısında genel olarak, bir oksitleyici ile karbon içeren malzemenin (biyokütle) gazlaştırılarak, gaz halindeki ürüne (yanıcı gaz, CO, H 2, CO 2, CH 4, N 2 karışımı) dönüşümü olarak tanımlanabilir. Gazlaşma ile C sıcaklıkta syngaz üretir. Sıcak ham 35

36 syngaz soğutma ve termal değerlendirme ve gaz yıkamanın gerçekleştirildiği gaz temizleme sistemine yönlendirilir. Genel olarak tesise ortalama kcal/kg ısıl güçte biyokütle verilmektedir. Biyokütle gazlaştırma teknolojisi isteğe göre 1 MWe den, 20 MWe üretimine kadar elektrik enerjisi üretebilecek farklı boyutta gazlaştırıcılara sahiptir. Tesisten üretilen syngazın ısıl değeri hava ile çalışan diğer akışkan yataklı gazlaştırıcılarda olduğu gibi kcal/nm 3 tür. Gerekirse gaz motoruna ilave sıvı veya gaz yakıt (doğal gaz) verilmektedir. Üretilen syngazın bileşimi genel olarak CO (%16-%20), H 2 (%5-%15), CO 2, (%10-%15), CH 4 (%3-%5) ve N 2 (%50- %55) den oluşur. Böyle bir teknolojinin detayları bu çalışmada detaylı olarak anlatılmıştır. Akışkan yataklı gazlaştırıcılar büyük kapasiteler için kullanıldığından bu proje için 2 MW kurulu güçte sabit yataklı gazlaştırıcı önerilmiştir. Böyle bir tesisin üretebileceği ısı ve elektrik miktarı aşağıda kısaca verilmiştir. Bu tesis yatırımı 6 ile 8 yıl arasında kendisini geri ödeyebilmektedir. Şekil- 13 de biyokütle sabit yatak gazlaştırma tesisinin şeması görülmektedir. Sabit Yatak Gazlaştırma Tesisi Ortalama İşletme Değerleri (2 MWe) Gazlaştırıcıya beslenecek biyokütle miktarı 3ton/saat (72 ton/gün; ton/yıl). Ortalama tarımsal atık analiz değerleri %15-%20 nem, %10 kül. Alt ısıl değer: kcal/kg. Tesiste 2 MWe üreten syngaz ile çalışan gaz motoru mevcuttur. Üretilecek gazın miktarı = m 3 /saat Üretilecek gazın ısıl değeri = kcal/nm 3 (ilave yakıtla ısıl değeri arttırılır) Üretilecek elektrik miktarı ortalama = 2 MWe Yıllık elektrik üretimi =2 MWe * saat/yıl= MWe/yıl Yıllık satılabilir elektrik miktarı =1,7 MWe * saat/yıl= MWe/yıl Satılacak elektrik miktarı = 1700 kwe Tesis içinde tüketilecek elektrik miktarı= 300 kwe Isı üretimi = 4 MWt Isı iç tüketimi= 2MWt Yıllık satılabilir ısı = 2MWt * saat = MWt/yıl 36

37 Şekil-13. Sabit Yatak Biyokütle Gazlaştırıcısı ve Enerji Üretim Sistemi (2 MWe) Şeması Endüstriyel katı atıkları yakarak bertaraf etmeye çalışmanın bir çok sakıncaları vardır. Özellikle içinde ağır metal veya tehlikeli organik madde olan ve tehlikeli atık veya özel atık kapsamına giren endüstriyel katı atıklar içerisindeki ağır metaller nedeni ile özel yöntemlerle depolanması gerekecektir. Yakma işlemine göre hem daha çevre dostu hem de enerji üretimi bakımından daha verimli olan gazlaştırma işlemi büyük güç üretiminde akışkan ve sabit yatak gazlaştırma teknolojileri ile yapılmaktadır. Günümüzde endüstriyel katı atıkların gazlaştırılması yoluyla elektriğe ve ısıya dönüştürülmesi hem yüksek enerji elde etme verimleri hem de çevre problemleri yaratmaması nedeni ile tercih edilmektedir. Ayrıca özellikle yüksek hidrojen içeriğine sahip gazlaştırma ürünü syngaz uygun ayırma yöntemleri ile hidrojen üretiminde kullanılabilir. Katı atık gazlaştırılması ile elde edilen sentetik gaz doğal gazın kullanıldığı yerlerde ilave yakıt olarak ta kullanılabilir. Evsel ve endüstriyel katı atıkları gazlaştıran tesislere örnekler İtalya, İsviçre, Japonya, Almanya, A.B.D. gibi ülkelerde kullanılan sistemlerdir. İtalya da Greve in Chianti bölgesinde 1992 yılından beri çalıştırılan katı atık RDF akışkan yataklı gazlaştırıcı tesisi, Almanya Envirotherm BGL katı yakıt ve katı atık gazlaştırıcıları ve özellikle ABD de ve dünyanın diğer bölgelerinde 35 ayrı tesiste çalışan PRME biyokütle gazlaştırıcıları örnek olarak gösterilebilir. Bu çalışmada farklı biyokütle gazlaştırıcıları örnek teknolojiler olarak yukarıda sunulmaya çalışılmıştır. Esas olarak CO ve H 2 karışımından oluşan syngazdan enerji ve kimyasal maddeler büyük miktarlarda üretilebilir. Bu konudaki araştırma çalışmaları devam etmektedir. Entegre Katı Atık Yönetimi ile çalışan ve atığı gazlaştırma ile enerji ye çeviren farklı kapasitelerdeki tesislerin teknik kapasite ve mali yatırım fizibilite değerleri örnek olarak Tablo- 15 den Tablo-25 a kadar sıralanan tablolarda sunulmuştur. 37

38 Tablo-15: Entegre Katı Atık Yönetiminde Enerji Üretimine Yönelik Kullanılacak Gazlaştırma Teknolojileri Farklı Güç Üretimleri Tablo-16: Entegre Katı Atık Yönetiminde Enerji Üretimine Yönelik Kullanılacak Yıllık ton Yanabilen Ayıklanmış Katı Atık Kullanan Gazlaştırma Teknolojisi Verileri 38

39 Tablo-17: Entegre Katı Atık Yönetiminde Enerji Üretimine Yönelik Kullanılacak Gazlaştırma Teknolojileri Farklı Güç Üretimlerinde Teknolojik Sistem Detayları Tablo-18: Entegre Katı Atık Yönetiminde Enerji Üretimine Yönelik Kullanılacak Gazlaştırma Teknolojileri Farklı Güç Üretimlerinde Farklı Hammadde İhtiyaçları 39

40 Tablo-19: Entegre Katı Atık Yönetiminde Enerji Üretimine Yönelik Kullanılacak Gazlaştırma Teknolojileri Farklı Güç Üretimlerinde Gaz Türbini ve Motoru Detayları Tablo-20: Entegre Katı Atık Yönetiminde Enerji Üretimine Yönelik Kullanılacak Gazlaştırma Teknolojileri Farklı Güç Üretimlerinde Buhar Türbini Detayları 40

41 Tablo-21: Entegre Katı Atık Yönetiminde Enerji Üretimine Yönelik Kullanılacak Gazlaştırma Teknolojileri Farklı Güç Üretimlerinde Enerji İç Tüketim Detayları Tablo-22: Entegre Katı Atık Yönetiminde Enerji Üretimine Yönelik Kullanılacak Gazlaştırma Teknolojileri Farklı Güçlerde Net Elektrik Üretimi 41

42 Tablo-22: Entegre Katı Atık Yönetiminde Enerji Üretimine Yönelik Kullanılacak Gazlaştırma Teknolojileri Farklı Güçlerde Yatırım Tutarları Tablo-23: Entegre Katı Atık Yönetiminde Enerji Üretimine Yönelik Kullanılacak Gazlaştırma Teknolojileri Farklı Güçlerde Gelir-Gider ve Karlılık (14 cent/kws) 42

43 Tablo-24: Entegre Katı Atık Yönetiminde Enerji Üretimine Yönelik Kullanılacak Gazlaştırma Teknolojileri Farklı Güçlerde IGGC Verimliliği. Tablo-25: Entegre Katı Atık Yönetiminde Enerji Üretimine Yönelik Kullanılacak Gazlaştırma Teknolojileri Farklı Güçlerde Sistem Özeti. 43

44 Maliyet Tahmini Entegre katı atık yönetim sektöründe maliyeti hesaplamalarında takip edilen yaklaşım önce mevcut durum senaryosu için gerekli giderleri hesaplamaktır. Yatırım kararı verildiği takdirde hazırlanacak olan fizibilite ön çalışmaları ve ana fizibilite çalışmaları çok önemlidir. İşlenecek olan hammadde standart olmadığından teknik olarak hazırlanacak akım şemaları çok iyi etüd edilmeli ve mali, finansal fizibiliteler çok iyi hazırlanmalıdır. Bu tür tesislerde hammadde giderleri, işletme giderleri, bakım giderleri, personel ve idari giderler dikkatlice hesplanmalıdır. Yatırımın yapılacağı saha ve teknolojik varsayımlar çok dikkatli analiz edilmelidir. Böyle bir mevcut durum giderlerin hizmet seviyesinde hiçbir değişiklik yapmadan bir projeksiyonunu temel almaktadır. Bu da maliyetlerinin hesaplanabildiği bir kıyaslama sağlamaktadır. Farklı teknolojik senaryolar çok hassas bir şekilde irdelenmelidir. Maliyetlerin Dağılımı AB Çevre uyum senaryosu hem Entegre Katı Atık Yönetimi sayısal hedeflerini karşılayacak bir bakış açısıyla tanımlanmıştır. Entegre Katı Atık Yönetimi Direktifine uyum maliyetini hesaplayabilmek için bütün masraf kalemlerinin dağılımları dikkatlice yapılmalıdır. Finansman Uygun bir yatırım planı geliştirmek için belirlenen giderlerin mevcut ve olası yeni finansman kaynaklarıyla nasıl finanse edileceğinin analiz edilmesi çok önemlidir. AB uyum takvimine uyulması için yerel ve yabancı kaynakların bir kombinasyonu kullanılacaktır. Atık sektöründe finansman için daha önce kullanılan yerel kaynaklar esas olarak devlet ve belediye genel gelirleri ve temizlik vergisi denilen belediye hizmetlerinden oluşmaktadır. Gelecekte direktifin kirleten öder prensibini karşılayacak olan tam amortisman ücretleri finansmanın ana kaynağı olacaktır. Yabancı kaynaklar; uluslararası finansman kuruluşları veya iki taraflı kreditörlerden alınan hibe ve kredilerden oluşmaktadır. Finansman kaynakları aşağıda kısaca özetlenmiştir. Bu bölümde gelecek 20 yıl içinde değişik kaynaklardan elde edilen finansmanın nasıl değişeceğine dair temel varsayımlar verilmektedir. Çevre finansmanı için kamu kaynaklarının büyümesiyle ilgili genel varsayımlar, danışman tarafından Eylül 2004 de hazırlanan Kamu Finansman Değerlendirmeleri adlı çalışma belgesinde sunulmuştur. Bazı finansman kaynakları sadece sermaye yatırım giderleri için kullanılabilir; bazı kaynaklar hem sermaye hem de tekrarlanan giderler için kullanılabilir. Bunlar aşağıdaki tabloda gösterilmiştir. Tablo-26: Finansman tipleri ve gider tipine göre olası kullanımları Finansman tipi Tekrarlanan Sermaye giderler için gideri Kullanıcı vergileri X için X Kamu yatırım bütçesi 22 (X) X Belediye gelirleri X X Uluslararası hibe finansmanı X Uluslararası kredi finansmanı X Yerel ve ticari kredi finansmanı 23 (X) X 44

45 Yatırımlarda Tahmin Çevre (ve atık sektörü) için ayrılan pay, kamu bütçesinin genelde durumuna ve uygulanan yatırım politikaları önceliklerine bağlıdır. Belli başlı makro-ekonomik parametreler için resmi tahminler bulunmamaktadır. Bu nedenle Kalkınma bankası, TÜİK ve ENVEST raporları önem taşımaktadır. Gerçek GSYİH büyüme hızı orta dönemde yılda %5,1 dir döneminde toplam kamu yatırımlarının GSYİH içindeki oranı %3,5 ile %4,7 arasındadır. Makroekonomik tahmin toplam kamu yatırımlarının 2007 yılında GSYİH nın %5 ine ulaşacağını kabul etmektedir. Mevcut durum senaryosunda, çevre yatırımlarının kamu giderlerinin analiz döneminin tümünde GSYİH daki payı 2003 yılıyla (%0,32) aynı yüzdededir. Uyum senaryosunda GSYİH içindeki çevre yatırım gideri payı 2003 yılındaki %0,32 değerinden 2025 yılında %0,5 değerine yükselecektir. Kamunun sahip olduğu büyük su şirketlerinin kendi kaynaklarıyla yaptıkları yatırımlar dahil olmak üzere çevre için yapılacak tahmini yatırım analiz döneminin sonunda GSYİH nın %0.7 sine ulaşacaktır. Belediyeler çoğu zaman işletme giderlerini sübvanse etmektedirler. Ama gerçek tutarlar hakkında veri bulunmamaktadır. Belediye bütçeleri sağlanan hizmetlere göre bölünmemiştir ve bu nedenle özel olarak atık hizmetleri için ne kadar harcandığını saptamak mümkün değildir. Birkaç belediyeden alınan verilere ve DPT uzmanlarıyla yapılan görüşmelere dayanarak danışman çevre için işletme ve bakım giderlerinin toplam mevcut belediye gelirlerinin %18,5 i ile KYP tarafından tahmin edilen çevre yatırımlarının %10 unu oluşturduğunu ön görmüştür. Mevcut durum senaryosunda atık sektörü sermaye finansmanı temini 2003 yılındaki GSYİH seviyesinde (%0,005) kalmaktadır. Bu 2007 yılından başlayarak %5,1 büyüyeceğini göstermektedir. Uyum senaryosunda atık sektörü sermaye finansmanı temini, sermaye çevre gideri finansmanı kamu teminiyle aynı oranda artan modeli takip etmektedir. Atık sektörüne mevcut kamu bütçesinin katkısını ve makroekonomik tahmini temel alarak kamu bütçesinin atık sektörüne katkısının bir projeksiyonu yapılmıştır. Yabancı Hibe ve Krediler İki taraflı ve çok taraflı hibe ve krediler, IFI kredileri ve yerel banka ve yabancı direkt yatırımları Türkiye de çevre finansmanında şu ana kadar kullanılmıştır ve/veya kullanılabilir. İki taraflı kreditörler Türkiye de çevre faaliyetlerini aktif olarak desteklemişlerdir. Hibeler Uluslararası Kalkınma Finansman bülteninde 1985 yılından itibaren IFI ve kreditörlerin sağladığı kredi ve hibeler bulunmaktadır. Atık sektörü hibelerine tehlikeli atık yönetimiyle ilgili projelerin finansmanı dahil değildir. Bunlar tümüyle belediye atık sistemlerine ayrılmıştır. 45

46 IFI tarafından verilen hibe tutarı ortalama yıllık bir tutar olduğu için referans tahmininde planlama dönemi boyunca her yıl aynı tutarın ödeneceği varsayılmıştır. Aynı zamanda 2010 ve 2015 yıllarında hibe tutarlarında ani artışlar olacağı varsayılmıştır. Bu artışın temel nedeni Türkiye nin AB ne katılım sürecinin bir parçası olarak hibelerin oldukça artacak olmasıdır. Türkiye 2015 yılından itibaren yapısal fonları kullanabilecektir. Bu nedenle diğerleri yanında çevre yatırım hibeleri büyük oranda (tekrar) artacaktır. Krediler IFI ve kreditörlerden alınan gerçek borç tutarları temelinde döneminde çevre amaçlı kullanılan ortalama yıllık kredi 225 milyon YTL olarak hesaplanmıştır. Bu değerin %1,3 ü, bir başka deyişle yılda yaklaşık 3 milyon YTL, katı atık projeleri için harcanmıştır. Bu yıllık kredi tutarı İller Bankası ve farklı Uluslararası Finans kuruluşları tarafından verildiği için danışman, Uluslararası Finans kuruluşlarının standart koşullarının adil bir temsilini oluşturan genel borç verme koşulları belirlemiştir. Dünya Bankası, EIB ve KfW tarafından Türkiye ye kredi verilmesi bilgilerine dayanan ortalama borç verme koşulları aşağıda gösterilmiştir. Bu koşullar FEASIBLE modelinde maliyet hesaplamalarında kullanılmıştır. Tablo-27: Kredi finansmanında standart koşullar Koşullar Tipik IFI İller Bankası Vade, yıl olarak 12 5 Geri ödemesiz dönem, yıl 7 Yok olarak Faiz oranı ve döviz kuru %3/yıl, AVRO %9/yıl, YTL Garanti gerekli mi? EVET HAYIR Kaynak: Hazine ve İller Bankası bilgileri, Nisan 2005 Entegre Katı Atık Yönetimi Projeleri Enerji Üretimi Projeleri kapsamına girer; sadece bu özellkleri ile dahi finansman önceliğine sahiptir. Aynı zamanda Yenilenebilir Enerji Kaynağı ile ve çevreye hiçbir zarar vermeden YEŞİL elektrik üretilmesidir. Bu nednele her bakımdan bu projeler en yüksek önceliklere sahiptir. Gerek yurt içi, gerekse yurt dışı finans kuruluşlarından yatırım tutarının minimum %75 miktarında finansman temin etmek mümkündür. Uluslararası Finans kuruluşları tarafından verilen kredi tutarları yıllık ortalama tutarlar olduğundan mevcut durum tahmininde planlama dönemi boyunca her yıl aynı tutarın ödeneceği varsayılmıştır. Uyum senaryosunda atık sektörü kredileri genel olarak çevre sektörü kredi teminindeki 46

47 değişimleri takip etmektedir. Çevre sektörü kredileri 2023 yılında 2003 yılı seviyesinin üç katına erişecek şekilde artacaktır. Yerel bankalardan alınan ticari krediler mevcut durum için finansman temini referansına dahil edilmemiştir. Atık Sektörü için Finansman Temini Özeti Atık sektörü yatırımları ve mevcut maliyetler için olası finansman kaynağı tanımları temel alınarak aşağıdaki özet hazırlanmıştır. Tablo-28: Katı atık yönetimi finansman temini, milyon AVRO sabit 2003 fiyatları Finansman kaynağı Kullanıcı tarifeleri Kamu bütçesi, cari Ara toplam: cari giderler için finansman Kamu bütçesi, sermaye Krediler Hibeler Ara toplam: sermaye giderler için finansman TOPLAM Sermaye, kredi ve hibeler için kamu bütçesi sadece yatırım ihtiyaçları için kullanılabilirken, Tablo-28 de ilk iki sıra cari veya sermaye gideri için kullanılabilecek finansman kaynağını temsil etmektedir. Geri Kazanılan Malzeme ve Enerji Satışından Elde Edilecek Potansiyel Gelir Geri kazanılmış malzeme ve enerjinin satışından elde edilecek potansiyel gelir tutarlarının genel bir hesaplaması yapılmalıdır. Bu hesaplamalarda kullanılan varsayımlar aşağıdadır: Geri dönüştürülebilir maddelerin ayrıştırılması ve satılacak yan ürünlerin üretiminde, bertaraf tesisleri ve toplama metotlarının verimliliğine ilişkin model varsayımları Geri kazanılan malzeme ve enerjinin tahmini fiyatları Muhtemel gelir, tahmini fiyat hesaplanan miktarla çarpılarak bulunmuştur. Geri kazanılan malzeme ve enerjinin fiyatı büyük oranlarda dalgalanmaktadır ve diğer ülkelerdeki tecrübelerine göre geri dönüşüm sistemleri yaygınlaştıkça ve geri kazanılan malzeme miktarı arttıkça fiyatlar düşmektedir (FEASIBLE Modeli). FEASIBLE modeline geri kazanılan malzeme ve enerji fiyat verileri girilirken ihtiyatlı fiyat tahminleri uygulanmıştır. ÇEVKO dan alınan 2003 fiyat verileri temel alınarak ve daha uzun bir zaman dilimiyle karşılaştırıldığında 2003 fiyatlarının nispeten yüksek olduğuna dikkat ederek fiyatlar aşağıda tabloda belirtildiği gibi kabul edilmiştir. Geri dönüşüm malzemelerine talebin yüksek olduğu ve nakliyat mesafelerinin kısa olduğu büyükşehir belediyelerinde fiyatların daha yüksek olacağı kabul edilmiştir. 47

48 Tablo-29: Geri dönüştürülebilir malzeme ve enerji temini fiyatları (YTL) Geri kazanılan malzeme ve enerji Birim 2003 fiyatları Büyükşehir belediyelerinde tahmini fiyat seviyesi Diğer belediyelerde tahmini fiyat seviyesi Karton Ton Kompost Ton Veri mevcut değil 0 0 Beton/tuğla /moloz Elektrik Ton KWh Veri mevcut değil (Danimarka deneyimine dayanan tahmin) 0.1 (tüketici fiyatı) (ulusal elektrik şirketi tarafından yerel elektrik üreticilerine ödenen fiyat) 2 1 0,075 0,075 Cam Ton Isı GJ Küçük bölge ısıtması sıfır kabul edildi 0 0 Metal Ton Demirli: 45.0 Demirsiz: 900 Alüminyum teneke: Kağıt Ton Plastik Ton PET olmayan: 45.0 PET: Yukarıda belirtildiği gibi bu gelir tahminleri başlangıç niteliğindir ve büyük oranda dalgalanma gösterebilir. Geri dönüştürülebilirler ve enerji satışından elde edilecek olası gelirler bu nedenle finansman temininde göz önüne alınmamıştır. Finansman Planı Finansman açığı, eğer var ise, mevcut durumu muhafaza etmek ve direktifi uygulamak için gerekli maliyet tahminleri ortaya çıkarıldıktan ve olası finansman kaynakları incelendikten sonra değerlendirilebilir. Analiz iki finansman açığını göstermiştir: Yatırım ihtiyacıyla ilgili olarak sermaye giderleri finansman hacmi; Kullanıcı tarifelerinin tüketici öder ve kirleten öder prensiplerini uygulama gücü, örn. işletme/bakım ve yeniden yatırım maliyetleri yanında kapama maliyetlerinin de karşılanması. AB Entegre Katı Atık Yönetimi, Düzenli Depolama ve Ambalaj Atığı Direktifleri birbirleriyle bağlantılı olduğu ve ayrı ayrı uygulanmayacağı için her iki direktif için (olası) finansman açığı değerlendirmesi beraber yürütülmüştür. Bir başka deyişle, değerlendirme bir taraftan belediye katı atık yönetimi için tahmini finansman kaynakları için gerçekleştirilirken, diğer taraftan her iki direktifin sermaye ve cari gider gerekleri için gerçekleştirilmelidir. 48

49 Açık Analizi: Sermaye Harcamaları ve Finansman Temini Mevcut durum için açık analizi, finansal kaynakların atık sektörü altyapısı için gerekli yeniden yatırım maliyetlerini karşılamada yeterli olup olmadığını değerlendirmek için uygulanır. AB Çevre Uyum senaryosu için fark analizi ise, mevcut altyapının yanı sıra gelişmiş atık yönetim sistemleri için gerekli yeni yatırımları finanse etmek için yeterli kaynak olup olmadığını belirlemek için kullanılmalıdır. Çevre yatırım giderlerine nazaran katı atık yönetimine ayrılan kamu ve hibe finansmanının mevcut dağılımına gelecekteki finansman temininin yeni belediye katı atık yönetim sistemlerinde gerekli olan yatırımları karşılamaya yetmeyeceğini göstermektedir. Yeterli olabilmesi için belediye katı atık yönetim sistemi finansmanının mevcut payının beş kattan fazla artırılması gerekmektedir. Çok büyük bir artış gerçekleşmediği takdirde, AB atık yönetimi ilişkili direktifler uygulanamayacaktır. Toplam çevre yatırımları içinde katı atık payının düşüklüğü, içme suyu ve atıksu projelerinde çok önemli yatırımları yansıtmaktadır. Dolayısıyla katı atık sektörüne kıyasla bu sektörlerde sermaye giderleri ihtiyacının büyük bir kısmının karşılanmış olması gerekmektedir. Kredi ve hibeleri kamu harcamalarıyla bağlantılı olduğu için benzer bir tez burada da geçerlidir. Açık Analizi: Cari Giderler ve Gelirler Kullanan öder ve kirleten öder prensiplerinin yanında amortisman tarifesinin de Türkiye de uygulanıp uygulanamayacağını belirlemek için hane halkı gelirinin %1 i olan ödenebilir seviyeye kadar yükseleceği varsayımıyla tüketici vergi gelirleriyle, bu vergilerden karşılanacak olan işletme, bakım ve yeniden yatırım ve düzenli depolama sahalarının kapatılması giderlerinin karşılaştırılması önemlidir. Tüketici vergi gelirleriyle işletim ve bakım ve yeniden yatırım maliyetleri arasındaki açık, Türkiye nin toplamı için karşılaştırma anlamlı olmayacağından, alt gruplar için ayrı ayrı yürütülmelidir. Bir atık havzası içerisinde toplanan kullanıcı tarifeleri çoğunlukla diğer bölgelere nakledilemez. Mevcut durum senaryosu çözümlemesi, halihazır ve öngörülen kullanıcı tarifelerinin bugün ve gelecekte mevcut altyapıyı sürdürmek için gerekli giderleri hangi dereceye kadar karşılayacağını anlamamızı sağlar. Doğal olarak yeniden yatırım tahsisatı işletme ve bakım masraflarına eklenirse açık daha da artmaktadır. Diğer bir deyişle mevcut sistem kullanıcılar tarafından finanse edilmemektedir. Faaliyetler büyük ölçüde belediye desteğiyle karşılanmaktadır. Uyum senaryosunda kullanıcı tarifeleri 2006 yılından başlayarak sabit oranla artarak 2023 yılında ödeme gücü seviyesine ulaşmaktadır. Değerlendirme sonuçlarına göre kullanıcı tarifelerini artırmakla işletme, bakım ve yeniden yatırım masraflarını karşılamak mümkün olacaktır. Toplanması öngörülen kullanıcı tarifeleriyle işletme, bakım ve yeniden yatırım maliyetlerinin karşılaştırılması, varsayılan kullanıcı tarifeleri artışının yılları arasında alt bölgelere bağlı olarak tüketen öder ve amortisman prensiplerinin uygulamaya konması için yeterli olduğunu göstermektedir. Hane halkı ödeme gücünün en düşük olduğu küçük ve orta ölçekli belediyelerde kullanıcı tarifelerinin amortismanı yakalaması için çok uzun bir yol söz konusudur. Yukarıdaki çözümlemenin yatırımlar için yeni tahsisatlar içermediğine dikkat edilmelidir. Yukarıdaki şekillerde gözüken, yıllar içinde ortaya çıkabilecek olan fazlalıklar gelecek yatırımların finansmanında kullanılabilir. 49

50 Açık Analizi: Sermaye Gideri ve Kademeli Finansman Temini Sermaye ve cari maliyetlerle ilgili finansman açığının yukarıda verilen çözümlenmesi, yatırım ihtiyaçlarını karşılamak için katı atık sektörünün geçmişteki finansman teminini temel alan bir öngörünün yeterli olmadığını açıkça göstermektedir. AB mevzuatına göre Türkiye de bölgesel atık yönetim sistemleri kurabilmek için atık sektörüne ayrılan kamu bütçesi ve hibelerin önümüzdeki 20 yıl içinde artırılması gerekmektedir. Aynı zamanda tüm işletme maliyetlerini karşılamak ve kirleten öder prensibiyle uyumlu sistemler kurmak ve sürdürebilmek için kullanıcı tarifelerinin artırılması gerekmektedir. Atık sektöründeki yatırım ihtiyacıyla karşılaştırıldığında su/atıksu sektörleri için yapılan harcama öngörüsü, oransız bir biçimde yüksek kalmaktadır. Bu nedenle, kamu bütçe fonlarının çevre sektörüne yeniden dağılımı olası bir önlem olabilir. Su, atıksu ve katı atık sektörleri için kamu bütçesi, hibe ve kredilerin toplu incelemesi, bu araçların finansman kaynaklarının her üç sektördeki yatırım ve yeniden yatırım ihtiyaçları için yeterli olduğunu göstermektedir. Gerçeğe uygun finansman planları tasarlayabilmek için kamu yatırım bütçesinde çevre sektörü altyapıları için var olacak fonların, yapılan farklı alt sektörlerin göreceli gider ihtiyaçları değerlendirmesiyle uyumlu olarak, alt sektörlere tahsis edileceği varsayımında bulunulmuştur. Bu nedenle finansman teminine yönelik varsayımlar, önerilen yeniden tahsis sistemine göre düzenlenmelidir. Sermaye giderleri için finansman temininin su sektöründen atık sektörüne yeniden tahsisiyle birlikte açığın ortadan kaybolduğunu göstermektedir. Bununla birlikte, bir takım yeniden tahsisler hala yapılabilir. Örn. Artık finansman temini, tehlikeli atık yönetim sisteminin kurulmasına tahsis edilebilir. Sermaye ve cari giderlerle ilişkili olarak yapılan her iki fark analizini temel alan politika ile ilişkili bazı konuları açıklamak gerekmektedir. Bölgesel atık yönetim sistemlerinin kurulması genellikle daha iyi durumda olan büyük belediyelerden, finansman açığı ve yönetim eksikliği olan küçük belediyelere kaynak (ve yönetim) aktarımına olanak tanımaktadır. Bunun göz önüne alınması gerekmektedir. Bunların yanı sıra uzun dönemde özel sektör finansmanı da olası finansman kaynağı olarak kabul edilebilir. Toplama ile birlikte düzenli depolama sahalarının ve hatta yakma tesislerinin işletmesinin taşeron firmalara devredilmesi, kullanıcı tarifeleri yoluyla ekipman yatırımlarında ve geri kazanımda özel finansman seçeneği yaratabilir. Planlama dönemi sonundaki tüketici vergisi fazlalığı, özel işletmeci veya belediyeler tarafından kullanılıyor ise borç finansmanını kapatmakta kullanılabilir. Çekilebilecek özel finansman hacmi rakamlara dökülmemiştir. Bulunduğu takdirde özel finansman, kamu sermaye finansmanının yerini alabilir. Bu durum, kullanıcı tarifelerinin karşıladığı finansman maliyetlerine ek yük getirecektir ancak yukarıda da belirtildiği gibi, daha büyük yerleşimlerde ek maliyetlerin karşılanabilirliği mümkündür. 50

51 Faydalı Kaynaklar -Alameda Power and Telecom, Investigation into Municipal Solid Waste Gasification for Power Generation, Draft to the Public Utilities Board, California, Barducci, G., Uluvieri, P., Pike, D.C., McDonald, N., Repetto, F. And Cristo,F., The Greve in Chianti Project, Renewable Energy, 16, , Başçetinçelik A., Karaca, C, Öztürk, H.H., Kaçıra, M., ve K. Ekinci, E., Regional Distribution of Agricultural Biomass Potential in Turkey, Proceedings of the 9th International Congress on Mechanization and Energy in Agriculture & 27th International Conference of CIGR Section IV: The Efficient Use of Electricity and Renewable Energy Sources in Agriculture, September, 27-29, İzmir- TURKEY, Başçetinçelik A., Öztürk, H.H., Karaca, C,., Türkiye de Biyokütle Enerjisi Kullanımını Geliştirme Olanakları. IV. Yeni ve Yenilenebilir Enerji Kaynakları Sempozyumu, Kasım 2007, Kayseri, Bildiriler Kitabı: , ISBN No: , MMO Yayın No: E/2007/452. -Bascetincelik A. Ozturk, H.H., Karaca, C., Kacira M., Ekinci K., Exploitation of Agricultural Residues in Turkey. LIFE-03.TCY/TR/ Belgiorno, V., De Feo, G., Energy from Gasification of Solid Wastes, Waste Management, Vol: 23, Issue 1, Pages 1-15, Çevre ve Orman Bakanlığı (2004): Türkiye Cumhuriyeti Entegre Çevre Uyum Stratejisi: Endüstriyel Kirlenme Kontrolü Sektöründe Sektör Uyumu. Hazırlayanlar: Türkiye Cumhuriyeti Çevre ve Orman Bakanlığı adına Carl Bro International, Ankara, Nisan 2004, -Çevre ve Orman Bakanlığı. (2006). AB Entegre Çevre Uyum Stratejisi (UÇES), Türkiye. -Çevre ve Orman Bakanlığı. (2008). Atık Yönetimi Eylem Planı, Türkiye -Chioni, M., La Marca, C., and Riccardi, J., RDF Gasification in a Circulated Bed Gasifier: Characterization of Syngas and Ashes, Gasification: the Clean Choice for Carbon Management, Noordwijk, The Netherlands, April, Davidson, R. M., Experience of Cofiring Waste with Coal; report no. CCC/15; London: IEA Coal Research; Feb., Ekinci, K., Türkiye'de Tarımsal Atıkların Değerlendirilmesi, 25 Kasım 2005 TÜBİTAK FEZA GÜRSEV SALONU Tunus Cd. No:80, Kavaklıdere /Ankara -Entürk, E., Tavuk Çiftliklerinden Kaynaklanan Gübre Atıklarının İncelenmesi ve Uygun Arıtma Sisteminin Önerilmesi, Y.T.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, 2004, İstanbul. -ENVEST Planners Konsorsiyumu. (2005) T.C. Çevre ve Orman Bakanlığı. Yüksek Maliyetli Çevre Yatırımlarının Planlanması için Teknik Yardım Projesi (EHCIP) Düzenli Depolama Direktifi ne Özgü Yatırım Planı., Ankara. -Gökçek, Z., Evsel Katı Atıklardan ve Arıtma çamurlarından Yeşil Enerji Üretimi: Teknoloji Havuzu ve Entegre Atık Bertarafı, VIII. Ulusal Temiz Enerji Sempozyumu, 1-5 Aralık 2010, Bursa. -Güler, C., Akgül, M., 2001: "Enerji Üretiminde Tarımsal Artıkların Değerlendirilmesi", Yenilenebilir Enerji Kaynakları Sempozyumu Bildiriler Kitabı, TMMOB Yayın No: E/2001/275, s , Kayseri. -Granastein, D.L., Case Study on Waste-Fuelled Gasification Project Greve in Chianti, Italy, IEA Bioenergy Agreement Report, Task 36, USA, June Hein, K. R. G. and Scheurer, W., "Co-combustion of biomass, wastes and residues with coal ; in proceedings of the EU seminar The Use of Coal in Mixture with Wastes and Residues II, Cottbus, Germany; October

52 -Higman, C., Burght, M., Gasification, GPP, Elsevier, New York, Hotchkiss, R., Livingston, B., Hall, M., Waste/Biomass Co-Gasification with Coal, DTI R&D report COAL R216, DTI/Pub URN 02/867, London, April Kamka,F., Jochmann,A., Picard, L., Development Status of BGL-Gasification, Int. Freiberg Conference on IGCC & XtL technologies, Freiberg, Germany, June Koopmans, A., Koppejan, J. (1997). Agricultural and Forest Residue; Generation, Utulization and Availability. RWEDP; Pp:21. -Mimko Mühendislik İmalat Müşavirlik Koordinasyon ve Ticaret A.Ş. (2006, 2010). T.C. Çevre ve Orman Bakanlığı. Katı Atık Ana Planı Projesi -Okuno, N., Japanese Experience in Legislation and Technology for Sewage Sludge Disposal and Reuse, II. Ulusal Arıtma Çamurları Sempozyumu, AÇS2009, DEÜ, İzmir, 4-6 Kasım Ünal, H., Alibaş, K. (2002). Biyokütle Enerji Kaynağı Olarak Ayçiçeği Sapının Yakılması ve Baca Gazı Emisyonlarının Belirlenmesi. Uludağ Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi (16): UNDP MDD Çalıştayları, 2010, Atık Sektörü Mevcut Durum Değerlendirmesi (MDD) Çalıştayları, Nisan, Ankara. -E. Metin, A. Eröztürk, C. Neyim, F. Toksöz, Türkiye de Katı Atık Yönetimi Uygulamaları ve Geri Kazanım ve Geri Dönüştürme İşlemleri İncelemesi, Gelişen Ülkeler için Uygun Çevre ve Katı Atık Yönetimi ve Teknolojileri, ISWA (2002): Cilt: 1, Sayfa: , İstanbul, Öztürk, M., Hayvan Gübresinden Biyogaz Üretimi, T.C. Çevre ve Orman Bakanlığı Müsteşarlığı, 2005, Ankara., -Öztürk, İ., Anaerobik Biyoteknoloji ve Atık Arıtımındaki Uygulamaları, Su Vakfı Yayınları, İstanbul, Optimat Limited, Co-utilisation of Coal and Municipal Wastes; report no. COAL R212, DTI/Pub URN 01/1302; Harwell: Department of Trade and Industry / ETSU; December Ricketts, B., Hotchkiss, R., Livingston, B., Hall, M., Technology Status Review of Waste/Biomass Co- Gasification with Coal, IChemE Fifth European Gasification Conference, Noordwijk, The Netherlands, 8-10 April Sander, H.J., Daradimos, G., Hirschfelder, H., Operating Results of the BGL Gasifier at Schwarze Pumpe, Gasification Technologies 2003, San Francisco, California, October Tchobanoglous,G., Theisen,H., Vigil, S., Integrated Solid Waste Management, McGraw-Hill, New York, pp , Tolay, M., An Agricultural and Forest Waste s Recycling Methods: Gasification of Solid Waste, Recycling Magazine, Issue 3, July 2007, Istanbul. (in Turkish). -Tolay, M., Baileys, R., Waterschoot, A., Drying and Gasification Technologies for Industrial Wastewater Sludge, 12th Industrial Pollution Control Symposium, EKK 2010, June , ITU, Istanbul-Turkey (in Turkish). -Tolay, M., Gasification Technology for Contaminated Wastes, Recycling Magazine, Issue 4, July 2008, Istanbul. (in Turkish). -Tolay, M., Yamankaradeniz, H., Daradimos, G., Hirschfelder, H., Vostan, P., Clean Energy from Gasification Technology, 7. National Clean Energy Symposium, Dec , Istanbul, (in Turkish).. -Tolay, M., Yamankaradeniz, H., Yardımcı, S., Reiter, R., Biogas Production from Animal Waste, 7. National Clean Energy Symposium, Dec , Istanbul, (in Turkish). 52

53 -Tolay, M., Bailey, R., Vostan, A., Arıtma Çamurlarının Kurutma ve Gazlaştırma ile Bertaraf Yöntemleri, II. Ulusal Arıtma Çamurları Sempozyumu, AÇS2009, DEÜ, İzmir, 4-6 Kasım Tolay, M., Waterschoot, A., Solid Waste and Wastewater Sludge Elimination and Energy Production Methods by Drying and Gasification Technologies, Domestic Waste Management Conference, Bursa Metropolitan Municipality, Nov , Bursa (in Turkish). -Tolay, M., Vostan, P., Waterschoot, A., Hydrogen Production by Gasification of Solid Waste, IV. National Hydrogen Congress, UHK 2009, Oct , Kocaeli University, Kocaeli-Turkey (in Turkish). -Tolay, M., Baileys, R., Waterschoot, A., Drying and Gasification Technologies for Industrial Wastewater Sludge, 12th Industrial Pollution Control Symposium, EKK 2010, June , ITU, Istanbul-Turkey (in Turkish). -Tolay, M., Reiter, R., Technology for Biogas Production from Animal Waste, II. National Solid Waste Management Congress, UKAY 2010, Oct , Mersin University, Mersin-Turkey, (Accepted) (in Turkish). -Tolay, M., Baileys, R., Waterschoot, A., Gasification Technologies for Elimination of Wastewater Sludge,, II. National Solid Waste Management Congress, UKAY 2010, Oct , Mersin University, Mersin-Turkey, (in Turkish). -Tolay, M., Karaca, C, Terzioğlu, F., 2010: Feasibility Study of Energy Production Processes from Agricultural Waste in GAP Region/Turkey, UNDP GAP. -Torunoğlu,E., Demirer,G., Yerel Yönetimler, Katı Atıklar, Teknoloji Sorunu, Türkiye de Çevre Kirlenmesi Öncelikleri Sempozyumu-I Bildiriler Kitabı, syf: , Boğaziçi Üniversitesi, İstanbul, Mayıs TÜBİTAK, MAM, ESÇAE, Kümes ve Ahır Gübrelerinin Geri Kazanılması ve Bertarafı Projesi, 2001, Gebze, Kocaeli. -Türkiye İstatistik Kurumu (TÜİK), Bitkisel Üretim İstatistikleri Türkiye İstatistik Kurumu (TÜİK). (2010) Bölgesel İstatistikler. İnternet adresi: -UNDP MDD Çalıştayları, 2010, Atık Sektörü Mevcut Durum Değerlendirmesi (MDD) Çalıştayları, Nisan, Ankara. -Uyanık, S., Tolay, M., Tosunoğlu, M., 2010: Feasibility Study of Biyogas Production Processes from Animal Manure in GAP Region/Turkey, UNDP GAP. -Wetherold, B., A Comparision of Gasification and Incineration of Hazardous Wastes, Final Report, DCN , U.S. Department of Energy, West Virginia, FEASIBLE: 53

54 EK-1: Evsel Katı Atık Ayırma ve değerlendirme tesislerine örnek olarak, Meksika da günde 600 ton evsel katı atık işleyen bir katı atık tesisinin bilgileri aşağıdaki tablo ve şekillerde sunulmuştur (Tablo-Ek-1-1a,b ve Şekil-Ek-1-1,2,3,4,5,6,7,8). Tablo-Ek1-1a,b: Meksika da Nufüsa Sahip Bir Şehrin Katı Atık Bilgileri 54

55 Şekil-Ek-1-1: Meksika Entegre Katı Atık Tesisi Akış Şeması (RSU: MSW, CDR:RDF) Şekil-Ek-1-2: Meksika Entegre Katı Atık Ayırma Tesisi Akış Şeması 55