BİLDİRİ KİTABI Editörler Ahmet ÖZTOPAL Zekâi ŞEN

Transkript

1 I. Türkiye İklim Değişikliği Kongresi TİKDEK 2007, Nisan 2007, İTÜ, İstanbul BİLDİRİ KİTABI Editörler Ahmet ÖZTOPAL Zekâi ŞEN 1

2 I. Türkiye İklim Değişikliği Kongresi TİKDEK 2007, Nisan 2007, İTÜ, İstanbul Climate - Environment Research & Development Centre I. TÜRKİYE İKLİM DEĞİŞİKLİĞİ KONGRESİ TİKDEK Nisan, 2007 İTÜ Maslak Kampüsü Kültür ve Sanat Birliği Salonu İSTANBUL BİLDİRİ KİTABI EDİTÖRLER AHMET ÖZTOPAL ve ZEKAİ ŞEN DESTEKLEYEN KURULUŞLAR 2

3 I. Türkiye İklim Değişikliği Kongresi TİKDEK 2007, Nisan 2007, İTÜ, İstanbul KONGRE YÜRÜTME KURULU Zekai Şen Dursun A. Çodur Hasan Z. Sarıkaya Ahmet Öztopal Ahmet Duran Şahin Selami Oğuz KONGRE SOSYAL ETKİNLİKLER KURULU Mehmet Akkaya Ömer Faruk Birpınar Muhiddin Yenigün Nigar Şen Serhat Bulut KONGRE BİLİM KURULU AHMET D. ŞAHİN AHMET DEMİR AHMET METE SAATÇİ ALİ UYUMAZ ALİ ÜMRAN KÖMÜŞÇÜ DOĞAN KANTARCI ENGİN TÜRE ERCAN KAHYA EROL KESKİN ERTUĞRUL ACUN FİLİZ KARAOSMANOĞLU FUAT Z. TOPRAK GÜNAY APAK HASAN Z. SARIKAYA İBRAHİM DİNÇER İBRAHİM GÜRER KASIM YENİGÜN LEVENT KAVVAS LEVENT ŞAYLAN MEHMET E. BİRPINAR MERT SAVRUN MİKDAT KADIOĞLU MURAT TÜRKEŞ MUSTAFA ÖZTÜRK NECATİ AĞIRALİOĞLU NEJAT VEZİROĞLU ORHAN ŞEN ÖMER LÜTFİ ŞEN SELAHATTİN İNCECİK SEVİNÇ SIRDAŞ ÜMİT DOĞAY ARINÇ ÜNAL ŞORMAN VEYSEL EROĞLU YURDANUR S. ÜNAL ZEKAİ ŞEN 3

4 Biyokütle Yetiştiriciliği E. Işıl ARSLAN, Sibel ASLAN, Murat TOPAL ve Ubeyde İPEK Fırat Üniversitesi, Müh. Fak., Çevre Müh. Bölümü, ELAZIĞ (Poster Bildiri) ÖZET Dünyanın giderek artan enerji ihtiyacının karşılanması için fosil yakıtların kullanımı artmaktadır. Bu sebeple, küresel ısınma sorunu ortaya çıkmıştır. Küresel ısınmayı azaltmaya yardımcı olmak amacıyla, yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı önerilmektedir. Bu enerji kaynaklarından olan biyokütle, enerji ürünleri yetiştiriciliği yoluyla elde edilebilir. Bu amaçla yetiştirilen ürünler, küresel ısınmanın temel sebeplerinden olan karbondioksiti absorplayıp depolayacağı için biyokütle yetiştiriciliği, küresel ısınma problemini azaltacak çözümlerden birisi olarak ele alınabilir. Anahtar Kelimeler: Biyokütle Yetiştiriciliği; Ürün; Enerji; Küresel Isınma. ABSTRACT Usage of fossile fuels are increasing to supply the increasing energy requirements of the world. Therefore, global warming problem is appeared. It is suggested to use the renewable energy sources to help to reduct the global warming. Biomass, which is one of these energy sources, can be obtained by energy crops cultivation. Biomass cultivation can be taken up as one of the solutions which will reduce the global warming problem. Because, the crops cultivated for this aim store the carbondioxide which is one of the main causes of global warming. Key Words: Biomass Cultivation; Crop; Energy; Global Warming. 1. GİRİŞ Enerji, insanların günlük yaşamlarını sürdürmeleri için gereklidir. Enerjinin insan yaşamındaki vazgeçilmez yerinin yanı sıra, yol açtığı çevre kirliliğine de değinmek gerekir. Enerjinin üretimi, çevirimi, taşınması ve tüketimi çevre kirliliğine neden olan evrelerdir. Genellikle enerji, üretiminden tüketimine kadar geçen tüm süreç içerisinde çevreye zarar vermektedir. En yaygın olarak bilinen kirlenme türü, fosil yakıtların kullanılmasından kaynaklanmaktadır. Fosil yakıtlar, kullanılmaları sırasında atmosfere bıraktıkları kükürt 479

5 dioksit, azot oksitler, karbonmonoksit ve karbondioksit gibi gazlarla büyük ölçüde hava kirliliğine neden olmaktadır. Bu kirliliğin atmosferdeki etkileri ise bir yandan küresel ısınmaya ve iklim değişikliğine, diğer yandan asit yağmurlarına yol açmaktadır. Küresel ısınma, ısınmanın giderek artması, hem havadaki CO 2 gazının çoğalmasına hem de ormanların zamanla azalmasına bağlanmaktadır. CO 2 gazının diğer gazlarla birlikte sera etkisi yaparak güneş ışınlarını yeryüzünün yakınında tuttuğu, dolayısıyla dünyayı ısıttığı genelde kabul edilen bir görüştür. Bu nedenle havadaki CO 2 birikimi geleceğe yönelik karamsar kestirimlere konu olmaktadır. Dünyanın yüzey ısısının artması; zamanla buzulların erimesine, deniz suyu seviyesinin yükselmesine, tarım topraklarının zamanla sular altında kalmasına, yağış düzeninin bozularak azalmasına, kimi ülkelerde çölleşmeye kadar varabilen çevre sorunlarının başlamasına neden olacaktır [1]. Sera gazlarının (en önemlilerinden biri CO 2 ) yüksek miktarlarda emisyonu nedeniyle görülen iklim değişikliğinin sebep olduğu potansiyel tehdit, genel olarak yenilenebilir enerji kaynakları için temel bir avantaj haline gelmiştir [2]. Yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı sırasında, diğerlerine oranla kıyaslanmayacak kadar az olmakla birlikte, belli zararların ortaya çıktığını da belirtmek gerekir. Ancak unutmamak gerekir ki, bu sınırlı sakıncalar kolayca giderilebilir ve bu kaynaklar küresel bir çevre sorununa neden olabilecek yapısal özelliklere sahip değildir [1]. 2. BİYOKÜTLE Temel olarak odun formundaki biyokütle, insanlarca kullanılan en eski enerji formudur. Elektrik üretimi, evlerin ısıtılması, taşıtların yakıtı ve endüstriyel tesisler için proses ısısının sağlanmasını içeren türlü enerji ihtiyaçlarını karşılamak için kullanılır [3]. Biyokütle; enerji kültür bitkileri ve atıklar olmak üzere iki tipe ayrılabilir. Enerji kültüründe biyokütle, özellikle verimli arazi veya sularda enerji eldesi amacıyla yetiştirilir. Atıklar ise; ormanlık alanlar, parklar veya bahçelerden, hayvan yetiştiriciliğinden veya insanlardan, endüstrilerden (odun, tekstil vb.) veya perakendecilikten ve son kullanım zincirinden (kentsel katı atık) kaynaklanmaktadır. İlk tipte, tüm biyokütle zinciri (büyüme, hasatlama, taşınım, ön- 480

6 tasfiye, dönüşüm, son kullanım) konu edilirken ikincisinde bunların son üçü konu edilmektedir [4]. Biyokütle yerli bir enerji kaynağıdır, çoğu ülkede mümkündür ve uygulanması daha güvenli bir enerji teminini sağlayabilen çoğu durumda, yakıt teminini değiştirir. Biyokütle üretimi, istihdam üretebilir ve yoğun tarım daha az yoğun yönetilen enerji ürünleriyle yer değiştirirse gübrelerin azaltılmış liçlenmesi ve pestisitlerin azaltılmış kullanımı gibi çevresel faydalar muhtemeldir. Bundan başka, eğer uygun ürünler seçilirse bozulmuş arazilerin restorasyonu mümkün olabilir. Kullanılan ürünlere ve biyokütlenin yetiştirilme yoluna dayanarak, mevcut tarımsal uygulamayla mukayese edildiğinde arttırılmış biyolojik çeşitlilik tespit edilebilir [2]. Sürdürülebilir anlamda üretildiğinde biyokütle, dönüştürme esnasında, bitki büyümesi esnasında alınan miktarda karbonla hemen hemen aynı miktarda karbonu dışarı verir. Bu sebeple biyokütlenin kullanımı, atmosferdeki CO 2 in birikimine katkıda bulunmaz [2]. Biyokütlenin enerji üretimi için kullanılması, enerji üretiminin ve kullanımının küresel çevre üzerindeki etkisini azaltmak için kullanılabilecek yenilenebilir enerjinin bir formudur [5]. Biyokütlenin küresel ısınmayı azaltmaya yardımcı olmak için kullanımı düşünüldüğünde sıklıkla gözden kaçan önemli bir faktör, yakılan fosil yakıtlardan aniden açığa çıkan karbondioksit ve onun biyokütle olarak son alınımı arasındaki birçok yıl gereken zaman aralığıdır. Gelişmiş dünyanın yüz yüze kaldığı çıkmazlardan biri, bu zaman gecikmesini kabul etme ve gecikme periyodunu azaltmak için uygun önlem alma ihtiyacıdır. Gelişen dünyanın yüz yüze kaldığı eş bir çıkmaz, biyokütle kaynaklarını yakıt için kullanmaları fakat yenileme yetiştirmesi programı uygulamamalarıdır [2]. 3. BİYOKÜTLE YETİŞTİRİLMESİ Biyokütle yetiştiriciliği enerji ormanlarına ve enerji bitkilerine bağlı olarak yapılmaktadır. Bu yetiştiriciliğin amacı, modern biyokütle yakıt hammaddesini elde etmektir. Ormancılık ve tarıma dayalı bu yetiştiriciliğin temelinde enerji çevrimi olarak fotosentez yatmakta, hızlı fotosentezle çabuk büyüyen bitkiler üzerinde durulmaktadır [6]. Enerji ormanlarında doğal orman veriminden yüksek verim aranmaktadır. Enerji ormanlarının verimi t/ha arasında olup, yetiştiricilik dönemi 4-8 yıl kadardır. Enerji ormanları için 481

7 uygun ağaç türleri, özellikle onların öze yakın yıllık halkalarını içeren hızla büyüyen genç odunları dikkate alınarak seçilir. Bu seçimde, yerli türlere öncelik vermek koşulu ile bölgeye en iyi uyabilecek türlerin seçiminde iyi sürgün verme özelliğine, ayrıca mantar ve böcek zararlılarına karşı dayanıklı olmalarına dikkat olunur. Yapraklı ağaçlar ibrelilerden daha iyi görülmektedir. Çünkü, yapraklıların genç odun büyümeleri daha hızlıdır. Bugün dünyada enerji ormancılığında, karakavak, balzam kavakları, titrek kavaklar, söğüt, okaliptus gibi ağaçlar kullanılmaktadır. Odun yongalanmış biçimde veya brikete dönüştürülerek modern biyokütle yakıt olarak değerlendirilmekte, kömür termik santrallarında yongası kömüre karıştırılarak kullanılmaktadır. Ayrıca, odundan modern biyokütle yakıtlar olarak metil alkol, etil alkol, jeneratör gazı ve piroliz katranı elde edilebilmektedir [6]. Enerji tarımı ise tek yıllık veya çok yıllık C4 bitkileri ile yapılmaktadır. C4 tipi bitkiler grubuna tatlı darı, miscanthus, şekerkamışı ve mısır gibi çok çeşitli bitkiler girmekte olup, ürünlerinden etanol, sentetik petrol, gaz yakıt ve katı yakıt elde olunmakta, ısı ve elektrik üretiminde kullanılabilmektedirler [6]. Şeker kamışı gibi hızlı büyüyen türlerin enerji veren ürünler için ekonomik bir seçenek olacağı önerilmektedir [7,8]. Çam gibi yüksek kalite odunsu hammaddeler de göz önünde tutulmaktadır [8,9]. Buğday, arpa, çavdar, şeker pancarı gibi C3 bitkilerinde yıllık üretim t/ha.yıl ve birim yaprak yüzeyi başına günlük kuru madde üretimi gr/m 2 yaprak.gün iken, C4 bitkilerinin verimi t/ha.yıl ve kuru madde üretimleri gr/m 2 yaprak.gün düzeyindedir. Ayrıca, yine bir yıllık endüstri bitkilerinden yağ üretiminde kullanılan bitkiler de enerji tarımı türleri arasındadır. Enerji bitkileri yetiştirme sürecinde ikinci ürün olmalıdır. C4 tipi bitkiler diğer bitkilere göre CO 2 ve suyu daha iyi kullanmakta, kuraklığa dayanıklı olmakta, fotosentetik verimleri de yüksek bulunmaktadır. Alkol üretiminde en yüksek verim lt/ha.yıl ile şeker kamışından sağlanmakta, bunu lt/ha.yıl ile odun, lt/ha.yıl ile sorgum izlemektedir. Mısırda bu değer lt/ha.yıl düzeyindedir [6]. Genel olarak ideal enerji ürün karakteristikleri şunlardır; yüksek üretim (hektar başına maksimum kuru madde üretimi), üretim için düşük enerji girdisi, düşük maliyet, en az kirletici bileşimi, düşük besin ihtiyaçları. İstenen karakteristikler aynı zamanda yerel iklim ve toprak koşullarına da bağlıdır. Su kullanımı, dünyanın çoğu alanında temel bir kısıtlayıcı olabilir ve ürünün kuraklığa dayanımını önemli bir faktör yapabilir. Diğer önemli karakteristikler, zararlılara dayanım ve gübre ihtiyaçlarıdır [2]. 482

8 Çoğu bitki türleri potansiyel olarak uygun enerji hammaddeleridir ve maliyetine, net sera gazı emisyonlarına ve tasarlanan enerji dönüşüm proseslerine uygunluğuna ve büyüme çevresine dayanarak seçilebilir [8]. 4. SONUÇLAR Sera gazı emisyonları üzerinde biyoenerjinin etkisi; yayılmanın derecesine ve yapay girdilere, ulaştırma ve enerji dönüşümlerinden kaynaklanan hayat döngüsü emisyonlarına dayanmaktadır [8]. Bitkilerin biyoenerji yakalama mekanizmaları üzerinde teknolojik gelişmeler ve karbonhidrat ürünlerinin enerji taşıyıcılarına sonraki dönüşümü, gelecekteki kabulü belirgin şekilde etkileyecektir [8]. Enerji mahsullerinden etanol eldesiyle, harcanandan 4-5 kat ve elektrik üretilerek muhtemelen 10 kat veya daha fazla enerji elde edebiliriz. Gelecekte, gerçekten bir sürdürülebilir biyokütle enerji sistemi eldesi için fosil yakıtlar, biyokütle ve diğer yenilenebilir yakıtlarla yer değiştirmelidir [10]. Dünya arazilerinin çoğunun gıda üretimi için kullanımı gerektiğinden, enerji eldesi için biyokütle ekim alanı temini ile ilgili zorluklar bulunmaktadır [8,11,12]. Ticari enerji tarımı için birçok ürün önerilmiş veya hala test edilmektedir. Potansiyel enerji ürünleri, odunsu ürünleri ve çimleri/yeşil bitkileri (tüm yıl boyu yetişen bitkiler), nişasta ve şeker bitkilerini ve yağlı tohumları içermektedir [2]. 5. KAYNAKLAR 1. Keleş, R. ve Hammacı, C., Çevre Politikası, İmge Kitapevi, 5. baskı, 427s, McKendry, P., Energy Production From Biomass (Part 1): Overview of Biomass, Bioresource Technology, 83: 37-46,

9 3. Balat, M., Biomass Energy and Biochemical Conversion Processing for Fuels and Chemicals, Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects, 28 (6): , Orecchini, F. and Boci, E., Biomass to hydrogen for the realization of closed cycles of energy resources, Energy, Volume 32 (6): , McKendry, P., Energy Production From Biomass (Part 2): Conversion Technologies, Bioresource Technology, 83: 47-54, Ültanır, M. Ö., 21. Yüzyıla Girerken Türkiye nin Enerji Stratejisinin Değerlendirilmesi, TÜSİAD-Türk Sanayicileri ve İşadamları Derneği, yayın no. TÜSİAD-T/98-12/239, İstanbul, McLaughlin, S. B., Ugarte, D. G. D. L., Garten, C. T., Lynd, L. R., Sanderson, M. A., Tolbert, V. R., Wolf, D. D., High-value Renewable Energy From Prairie Grasses, Environmental Science and Technology, 36 (10): , An Assessment of Biomass Feedstock and Conversion Research Opportunities, GCEP Energy Assessment Analysis, Technical Assessment Report, Stanford University, Global Climate & Energy Project, 2005, 9. Tharakan, P. J., Volk, T. A., Abrahamson, L. P., White, E. H., Energy Feedstock Characteristics of Willow and Hybrid Poplar Clones at Harvest Age, Biomass and Bioenergy, 25 (6): , Yamamoto H., Fujino J., Yamaji K., Estimation of Regional Bioenergy Supply Potential Using A Global Land Use and Energy Model, CRIEPI Report, No. Y98023, Matsumura, Y., Minowa, T., Yamamoto, H., Amount, Availability, And Potential Use of Rice Straw (Agricultural Residue) Biomass As An Energy Resource in Japan, Biomass and Bioenergy, 29 (5): ,