Endüstriyel Simbiyoz ve Ar-Ge

Transkript

1 Endüstriyel Simbiyoz ve Ar-Ge Prof.Dr. Göksel N. Demirer Orta Doğu Teknik Üniversitesi Çevre Mühendisliği Bölümü ENDÜSTRİYEL SİMBİYOZ KONFERANSI Şubat 2014, Ankara

2 ENDÜSTRİYEL SİMBİYOZ KAVRAMININ AR-GE BOYUTU Neden Ar-Ge: - Endüstriyel Simbiyoz çok yeni bir kavram olduğundan, bu alanda yerleşmiş standartlar, protokoller, vb. «yok» denecek kadar azdır. - Konu üzerinde varolan bilgi birikimi yeni uygulamalar için, büyük ölçüde, bir «şablon» değil, «öneri niteliğinde» bir işlev görmektedir. - Endüstriyel Simbiyoz yaklaşımının onlarca endüstriyel sektör/alt sektör, yüzlerce proses ve atık için uygulanması söz konusudur. - Çalışılan her sektör, firma, proses, atık, vd. kendine ait özgün koşullara sahiptir. - Pekçok örnek uygulama söz konusu olmakla birlikte, bu örneklerin diğer firmalara doğrudan uygulanması söz konusu olamamaktadır.

3 Örneğin, «A» sektöründen kaynaklanan «X» atığının «B» sektöründe kullanılabilmesine yönelik bir ön fizibilite çalışması : - «A» ve «B» sektörlerinin prosesleri, girdileri, çıktıları, daha önce bir Endüstriyel Simbiyoz çalışmasına konu olup olmadığı, oldu ise bu çalışmanın detayları, vb. bazlı bir literatür taraması, - «X» atığının karakterizasyonu ve «B» sektöründe girdi olarak kullanılabilmesine yönelik yapılacak karakterizasyon ve laboratuvar çalışmaları. - Bu olası değişimin: o sadece teknolojik yapılabilirlik değil, çevresel ve ekonomik perfomans boyutlarıyla da değerlendirilmesi, o «B» sektöründe varolan üretim süreçlerini, ürün kalitesi, vb.olumsuz etkilemediğinin ilgili bilimsel yöntemler, standardlar, vb. kullanılarak saptanması, - Laboratuvar ölçeğinde olumlu sonuç alınır ise, pilot ve/veya gerçek ölçekte denemelerin yapılması, - Tüm bu çalışmaların performans izleme ve değerlendirmesinin ilgili analitik yöntemler kullanılarak yapılması, - Vd. aşamaları içermelidir. Sektör «A» Atık «X» Sektör «B»

4 Sektör «A» Atık «X» Sektör «B» Söz konusu iki firma arasındaki bir atık değişimi değilde, birçok firma arasındaki olası simbiyotik ilişkiler ise gerekli olan veri toplama, karakterizasyon, analiz, literatür taraması, vb. ar-ge çaşmalarının boyutu daha da artacaktır.

5 110 endüstriyel simbiyoz uygulamasının sektörel dağılımı A T I Ğ I A L A N S E K T Ö R A T I Ğ I V E R E N S E K T Ö R Tekstil Demir Çelik Çimento Gübre Plastik ve Paketleme Cam Gıda Boya Kağıt Kimya Ahşap Ürünleri Termik Santral Metal ve Makina Teksti Demir Çimen Gübr l Çelik to e Plastik ve Paketl eme Ahşa Cam Gıda Boya Kağıt Kimy p a Ürünl eri Term Metal ik ve Santr Makina al Non- Petrol Metalik ve Minerall Kömür er (88) (83) (18) Atık Baskı ve Yöneti Matbaa mi Tarım İnşaa t (89) (1) (2) (5) (42) (43) (41) (110) (95) Hayvan Elektr Yemi onik (46) (92) (45) (44) (47) (6) (81) (9) (85) (99) Eczacıl ık (3) (4) (80) (52) (51) (14, 15) (16) (17) (108) (50, 109) (52) (54) (7) (107) (10) (11) (84) (101) (79) Biyoya kıt/biy Rafin oenerj eri i (59) (8, 35) (73) (77) (70) (36) (38) (37) (39) (40) (74) (12) (93) (13) (19) (63) (87) (64) (62) (61) (28) (22, 29, 90) (21, 30) (23, 31) Non-Metalik Mineraller (24) (25, 26) (91) (27) Petrol ve Kömür Baskı ve Matbaa Atık Yönetimi Tarım İnşaat Hayvan Yemi Elektronik (57) (58) (32) (33) (103) (68) (49) (69) (60) (105) (34) (82) (86) (48) (20) (94) (96) (76) (104) (97) Eczacılık (56) (66) (102) Biyoyakıt/Biyoenerji (106) Rafineri (71) (67) (72) (78) (75) (65) (100)

6 Avrupa Birliği: Endüstriyel Simbiyoz Endüstriyel Simbiyoz AB nin yerel, bölgesel, ulusal ve uluslar arası politikalarında ekonomik kalkınma, yeşil büyüme, inovasyon ve kaynak verimliliğini sağlamak yönelik bir stratejik araç olarak görülmektedir Avrupa Stratejisinin bir parçası olan «Kaynak Verimliliği Girişimi» çerçevesinde yayınlanan «Kaynak Verimli Avrupa için Yol Haritası» dökümanında Endüstriyel Simbiyoz kavramı çerçevesinde elde edilebilecek kaynak verimliliği artışlarının tüm üye ülkeler için bir öncelik olması gerektiği vurgulanmıştır. Bu kapsamda Avrupa Birliği Ortak Araştırma Merkezlerinde (JRC) konu ile çeşitli Ar-Ge faaliyetleri de yürütülmektedir.

7 Örneğin, Çerçeve Atık Direktifi, sırasıyla, 5. ve 6. maddelerinde (Waste Framework Directive) yan ürün (by-product) ve atık olmaktan çıkarılmayı (end-of-waste) tanımlamıştır. Yan Ürün (by-product): Bir üretim prosesinden birincil ürün olarak üretilmeksizin oluşan maddeler bir geri kazanım prosesinden geçerek yan-ürün olarak kabul edilebilirler. Atık Olmaktan Çıkarılma(end-of-waste): Atıklar bu Direktifte tanımlanan koşullara sahip hale getirildikleri koşullarda atık olmaktan çıkarak diğer tesislerde ham madde olarak kullanılabilirler.

8 İlgili kriterlerin belirlenmesine yönelik yapılan çalışmalara örnekler:

9 Üniversite, araştırma merkezi, vb. bilim ve teknoloji üreten kurumlarla yapılan işbirliği, «Eko-Park Başarı Kriterleri» arasında öne çıkmaktadır.

10 Endüstriyel Simbiyoz Literatüründe Ar-Ge nin Önemi Özellikle madde, enerji ve suyun farklı sektörler arasında geri kazanımı/yeniden kullanımı için varolan ve gelişmekte olan teknolojiler konusunda araştırma etkinlikleri gerçekleştirilmeli ve yeni endüstriyel sinerji olanakları ortaya çıkarılmalıdır. Firmalar arasında oluşturulacak simbiyotik ilişkilerin önündeki en önemli engellerden bir tanesi doğru bilginin doğru kişi ve kurumlarla buluşturulamamasıdır.

11 Eko-endüstriyel etkinliklerin paydaşlara ve çevreye nasıl faydalar sağlayacağının gösterilmesi için daha fazla araştırmaya ihtiyaç vardır. Her durumda kullanılabilecek bir sihirli araç değildir. Bölgesel, ekonomik, sektörel, vb. diğer özellikler çerçevesinde her bir uygulama için özel olarak değerlendirilmelidir.

12 Eko-endüstriyel parkların tasarlanmasına ilişkin daha fazla araştırma gerçekleştirilmelidir. Bir endüstriyel simbiyoz uygulaması için önemli düzeyde bilgi ve deneyim gereklidir. Bunların tümüyle firma bünyesinde bulunması genellikle çok sık rastlanan bir durum değildir. Gerekli bilgi ve deneyim kurumsal işbirlikleri yapılarak sağlanmalıdır. Firmalar arası geri dönüşüm olanaklarının yeterince değerlendirilememesinin en önemli nedenlerinden birisi yeterli araştırma etkinliklerinin yapılmamasıdır.

13 Endüstriyel simbiyoz alanında: - Çeşitli bilimsel dergiler yayınlanmakta - Her yıl sempozyum ve konferanslar düzenlenmekte - Yüzden fazla lisansüstü programda eğitim verilmektedir.

14 Güncel Endüstriyel Simbiyoz Ar-Ge Çalışmalarına Örnekler: Lisansüstü Tezleri

15 Güncel Endüstriyel Simbiyoz Ar-Ge Çalışmalarına Örnekler: Uluslar arası Hakemli Dergi Makaleleri Gıda sektöründe üretilen atık yağlardan biyodizel üretiminin çevresel ve sosyoekonomik olarak değerlendirilmesi Karbon nötral endüstriyel parklar Fotovoltaik modüllerin geri kazanımı Dökümhane kumlarının değerlendirilmesi

16 Distilasyon atıklarının değerlendirilmesi Atık kirecin asfalt yapımında kullanımı Balık işleme atıklarından hayvan yemi eldesi Balık işleme atıklarından gübre eldesi

17 Atık biyokütleden amino asit eldesi Narenciye işleme atıklarından hayvan yemi eldesi Çimento üretimi kaynaklı CO2 in değerlendirilmesi Evsel katı atıklardan plastik eldesi

18 ODTÜ Çevre Mühendisliği Bölümünde Gerçekleştirilen Endüstriyel Simbiyoz Ar-Ge Çalışmalarına Örnekler Evsel atıksulardan tarımsal sulama suyu eldesi Yüksek fırın cürufunun atıksu arıtımında kullanımı

19 Çeşitli Atıklardan Gübre (Struvite) Eldesi Atıksu arıtma tesisi çamurlarından Hayvansal atık (küçükbaş) ve arıtma çamurlarından Hayvansal atıklardan (büyükbaş)

20 Şeker Endüstrisi Atıklarınan Biyohidrojen Eldesi

21 Çeşitli Atıklardan Biyogaz Eldesi Zeytin yağı üretimi atıklarından Hayvansal atıklardan Şeker üretimi atıklarından Pamuk atıklarından Peynir üretimi atıklarından Hayvansal atık ve tarımsal artıklardan Arıtma tesisi çamurlarından Evsel katı atıklardan

22 Çeşitli Atıklardan Uçucu Yağ Asidi Eldesi Şeker endüstrisi atıklarınan (şeker endüstrisi atıksuyu ve pancar küspesi) Evsel katı atıklardan Hayvansal atıklardan

23 ÖRNEK PROJE: Mikroalgal ve anaerobik mikrobiyel kültürlerin kullanımı ile entegre besiyer madde giderimi, sera gazı mitigasyonu ve biyo-yakıt ve biyoürün eldesi TÜBİTAK Çevre, Atmosfer, Yer ve Deniz Bilimleri, Proje No: 111Y205

24 NEDEN ALG? Arazi gereksinimi ve su ihtiyacı bazında algal biyokütle diğer olası protein kaynaklarına göre çok daha uygun bir seçenek oluşturmaktadır.

25 Algler büyümek için atıksulardaki azot ve fosfor bileşiklerini kullabilmektedir.

26 Algler büyümek için atık gazlardaki CO2 i kullanabilmektedir.

27 Alg biyokütlesi pekçok sektör için hammadde olarak kullanılabilmektedir.

28 Alg biyokütlesinden pekçok biyoyakıt elde edilebilmektedir.

29 TÜBİTAK Çevre, Atmosfer, Yer ve Deniz Bilimleri Proje No: 111Y205 Mikroalgal ve anaerobik mikrobiyel kültürlerin kullanımı ile entegre atıksu arıtımı, sera gazı mitigasyonu ile biyo-enerji ve biyo-ürün eldesi Azot ve fosfor kaynağı olarak evsel ve endüstriyel atıksu CO2, NOx ve SOx içeriği azaltılmış baca gazı Biyogaz Chlorella Vulgaris ve Karışık doğal kültür Algal biyokütle Biyohidrojen Biyodizel Lipid CO2 kaynağı hava ve demir çelik endüstrisi baca gazı Azot ve fosfor içeriği azaltılmış atıksu Hayvan Yemi Atıksu ve bacagazı artımı Biyoyakıt ve biyoürün eldesi

30 Deneysel Düzenek ve Elde Edilen Sonuçlardan Özetler

31 Evsel Atıksulardan Azot ve Fosfor Giderimi 12 a) X1 reaktöründe, toplam azot ve toplam amonyak azotu verileri göz önüne alındığında, yüksek giderim değerlerine ulaşıldığı görülmektedir. Reaktörde toplam azot için %81-90, amonyak azotu için ise %83-91 giderim değerlerine ulaşılmıştır. Ayrıca, %68-83 gibi yüksek bir fosfor giderim değeri de sağlanmıştır ph Optik Yoğunluk (685 nm) ,7 1,8 0,9 0, b) c) d) e) Klorofil-a Feofitin-a O.Y. (664/665) TN TN Giderimi (%) TKM TUKM TUKM (%TKM) ,6 1,4 1, TKM (%UKM) O.Y. (664/665) Konsantrasyon (mg/l) f) g) TAN TAN Giderimi (%) PO4-P PO4-P Giderimi (%) Giderim (%) h) KOI KOI Giderimi (%) Zaman (gün)

32 Biyogaz Üretimi Evsel atıksu arıtımı yapılan reaktörlerde büyüyen algal biyokütle (Chlorella vulgaris) nin kullanılması ile 442 ml biyogaz / g VS düzeyinde biyogaz üretilmiştir. Bu düzey literatürde rapor edilen performans düzeyleri ile karşılaştırılabilir düzeydedir. Üretilen biyogazın metan içeriği ortalama %50 nin üzerinde bulunmuştur.

33 Projemiz kapsamında: - Ön arıtımı ve co-digestion yöntemleri ile algal biyokütleden elde edilecek biyogaz miktarlarının artırılması, - CO2 mitigasyonu, - Biyohidrojen üretimi, - Endüstriyel atıksu arıtımı çalışmaları sürdürülmektedir.

34 TEŞEKKÜRLER Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi Tel: Faks: e.posta: