HİDROLİK VE YENİLENEBİLİR ENERJİ ÇALIŞMA GRUBU BİYOKÜTLE ENERJİSİ ALT ÇALIŞMA GRUBU RAPORU

HİDROLİK VE YENİLENEBİLİR ENERJİ ÇALIŞMA GRUBU BİYOKÜTLE ENERJİSİ ALT ÇALIŞMA GRUBU RAPORU Aralık 2007 Ankara

BİYOKÜTLE ENERJİSİ ALT ÇALIŞMA GRUBU Başkan, Raportör: N.Funda AKDAĞ Katkılarından dolayı Sn. Prof. Dr. Ali BAŞÇETİNÇELİK ( Çukurova Üniversitesi Ziraat Fakültesi, Tarım Makinaları Bölümü, Adana / TÜRKİYE), Dr. Figen AR a (DEK TMK- PANKOBİRLİK) teşekkür ederiz.

İÇİNDEKİLER 1. BİYOKÜTLE ENERJİSİ...3-5-1 1.1 Biyokütle Kaynakları...3-5-1 1.1.1 Bitkisel Kaynaklar...3-5-1 1.1.2 Hayvansal Atıklar...3-5-1 1.1.3 Şehir ve Endüstri Atıkları...3-5-1 1.2 Biyokütle Kaynaklarının Kullanımının Sınıflandırılması...3-5-2 1.2.1 Klasik Biyokütle Kullanımı...3-5-2 1.2.2 Modern Biyokütle Kullanımı...3-5-2 2. TÜRKİYE NİN BİYOKÜTLE POTANSİYELİ...3-5-2 2.1. Bitkisel Üretimden Elde Edilen Hammadeler...3-5-2 2.2. Bitkisel Üretim Sonucunda Arta Kalan Atıklar...3-5-3 2.3. Hayvansal Üretim Sonucunda Arta Kalan Atıklar...3-5-4 2.4. Orman Ürünleri ve Orman Ürünlerinden Arta Kalan Artıklar...3-5-4 2.4.1. Türkiye nin Orman Varlığı ve Biyokütle Potansiyeli...3-5-4 2.5. Tarım Ürünlerinin İşlenmesi Sonucunda Açığa Çıkan Atıklar...3-5-6 3. BİYOKÜTLE ÇEVRİM TEKNOLOJİLERİ...3-5-6 3.1 Biyokütle Enerji Dönüştürme Sistemleri...3-5-7 3.1.1. Fizikokimyasal Dönüştürme...3-5-7 3.1.2. Biyokimyasal Dönüştürme Yöntemi...3-5-7 3.1.3. Termokimyasal Dönüştürme...3-5-8 4. BİYODİZEL...3-5-8 4.1. Biyodizelin Avantajları...3-5-9 4.2. Biyodizel Üretim Yöntemi...3-5-9 4.3. Biyodizelin Çevresel Özellikleri...3-5-11 4.4. Türkiye nin Biyodizel Projeksiyonu...3-5-11 5. BİYOETANOL...3-5-12 5.1. Biyoetanolün avantajları...3-5-13 5.2. Biyoetanolün dezavantajları...3-5-13 5.3. Biyoetanol Üretim Yöntemi...3-5-13 5.4. Biyoetanolün Çevresel Özellikleri...3-5-14 5.5. Biyoetanol Kullanım Yerleri...3-5-14 5.6. Türkiye nin Biyoetanol Projeksiyonu...3-5-14

6. BİYOGAZ...3-5-15 6.1. Biyogaz Üretiminin Yararları...3-5-16 6.2. Biyogaz Üretiminde Kullanılan Organik Atık/Artık Hammaddeler...3-5-16 6.3. Biyogaz Üretiminin Mikrobiyolojisi...3-5-16 6.4. Biyogaz Üretim Sistemlerinde Dikkat Edilmesi Gereken Hususlar...3-5-17 6.5. Biyogaz ve Biyogaz Üretimi Yan Ürünlerinin Kullanım Alanları...3-5-18 6.6. Türkiye nin Biyogaz Projeksiyonu...3-5-19 7. GAZLAŞTIRMA...3-5-19 7.1. Gazlaştırmanın Avantajları...3-5-19 7.2. Gazlaştırmanın Dezavantajları...3-5-20 7.3. Gazlaştırma Teknolojisi...3-5-20 7.4. Gazlaştırmanın Çevresel Özellikleri...3-5-21 7.5. Gazlaştırma Gazının Kullanıldığı Yerler...3-5-21 7.6. Gazlaştırma Sistemleri...3-5-22 7.7. Türkiye nin Gazlaştırma Projeksiyonu...3-5-22 8. TÜRKİYE de BİYOKÜTLE ENERJİSİ ile İLGİLİ MEVZUATLAR...3-5-24 8.1. Genel Mevzuat...3-5-24 8.2. Biyodizeli Kapsayan Mevzuatlar...3-5-26 8.3. Biyoetanolü Kapsayan Mevzuat...3-5-27 8.4. Türkiye'deki Tarımsal Teşvikler...3-5-28 9. KAYNAKÇA...3-5-28

1. BİYOKÜTLE ENERJİSİ Biyokütle 100 yıllık periyottan daha kısa bir sürede yenilenebilen, karada ve suda yetişen bitkiler, hayvan atıkları, gıda endüstrisi ve orman yan ürünleri ile kentsel atıkları içeren tüm organik maddeler olarak tanımlanmıştır. Bitkisel biyokütle, yeşil bitkilerin güneş enerjisini fotosentez ile kimyasal enerjiye dönüştürerek depolaması sonucu meydana gelen biyolojik kütle ve buna bağlı organik madde kaynakları olarak tanımlanmaktadır. klorofil CO 2 + H 2 O + Güneş ışınları (CH 2 O) + O 2 [1] 470 kj Çevreyi kirletmeyen yenilenebilir enerji kaynakları arasında, özellikle gelişmekte olan ülkeler için uygulama alanı en geniş olan enerji kaynaklarından birisi de biyokütledir. Biyokütle yalnız yenilenebilir olması ile değil, her yerde yetiştirilebilmesi, sosyo-ekonomik gelişme sağlaması, çevrenin korumasına katkısı, elektrik enerjisi üretimi, kimyasal madde ve özellikle içten yanmalı motorlu taşıtlar için yakıt elde edilebilmesi nedeni ile stratejik bir enerji kaynağı sayılmaktadır. Dünyada fosil enerji kaynaklarının ömürlerinin kısıtlı olması ve çevre üzerindeki olumsuz etkileri nedeniyle biyokütle giderek önem kazanmaktadır. 1.1. Biyokütle Kaynakları Biyokütle kaynaklarını; bitkisel kaynaklar, hayvansal atıklar, şehir ve endüstri atıkları şeklinde sınıflandırabiliriz. 1.1.1. Bitkisel Kaynaklar Bitkisel kaynaklar olarak; orman ürünlerini, yetiştiricilik dönemi 5-10 yıl, verimlerinin ise 15-35 t/ha olan ağaç türlerini içeren enerji ormanlarını, enerji tarımı yetiştiriciliğine konu olan sorgum, şeker kamışı, mısır gibi C4 bitkilerini, buğday, arpa, çavdar, şeker pancarı gibi C3 bitkilerini, şeker ve nişasta ihtiva eden bitkileri (şeker pancarı, patates vb.), yağlı tohumlu bitkileri (kanola, aspir, ayçiçeği, soya vb.), bazı su otlarını ve algleri sayabiliriz. Enerji Tarımı amaçlı yetiştirilen bitkiler, tarım ve orman artıkları enerji elde etmek amacıyla değerlendirilen bitkisel kaynaklardır. Bu biyokütle kaynaklarının ısıl değeri 3800-4300 kcal/kg arasında değişmektedir. 1.1.2. Hayvansal Atıklar Hayvansal gübrenin enerji eldesi amacıyla kullanımı söz konusudur. Hayvansal gübrenin geleneksel yöntemlerle değerlendirilmesinde, samanla karıştırılıp kurutulması suretiyle elde edilen tezeğin köylerde yakıt olarak kullanımı oldukça yaygındır. Hayvansal gübrenin oksijensiz ortamda fermantasyonu ile üretilen biyogazın dünyada kullanımı da oldukça yaygındır. Biyogazın ısıl değeri, karışımdaki metan yüzdesine bağlı olarak 1900 ile 27500 kj/m 3 arasında değişmektedir. 1.1.3. Şehir ve Endüstri Atıkları Çöp depolama alanlarındaki yerlerdeki, katı, evsel ve endüstriyel atıkların, evsel atık su arıtma tesislerinde oluşan arıtma çamurlarının aerobik organizmalarla metan gazına dönüştürülmesiyle değerlendirilmesidir. Elde edilen biyogazın doğal gaz dağıtım sisteminde kullanılması, gaz temizleme işleminin pahalı olması nedeniyle fazla uygulanmamaktadır. Depolama alanından oluşan 1 metreküp gazın ısıl değeri ise yine çöpün bileşenlerine bağlı olarak 18-27 MJ/Nm 3 arasında değişmektedir. 3-5-1

Tablo 1. Biyokütle Kaynaklarının Fiziksel ve Kimyasal İçeriği [1] Odun Tahıl Kentsel Atık Hayvansal Atıklar (Gübre) Karbon(%) 50,0-53,0 45,0 47,6 35,1 Hidrojen (%) 5,8-7,0 5,8 6,0 5,3 Azot(%) 0-0,3 2,4 1,2 2,5 Kükürt(%) 0-0,1 0 0,3 0,4 Oksijen(%) 38,0-44,0 42,5 32,9 38,7 Uçucu Madde(%) 77,1-87,0 80,0 77,0 76,5 Sabit Karbon(%) 13,0-21,0 0 11,0 0 Kül(%) 0,1-2,0 4,0 12,0 23,5 Nem(%) 25,6-60,0 16,0 20,0 7,0-35,0 H/C Oranı 1,4-1,6 1,5 1,5 1,8 Isıl Değer (MJ/Kg) (Kuru) 19,8-21,0 16,7 19,0 13,4 1.2. Biyokütle Kaynaklarının Kullanımının Sınıflandırılması 1.2.1. Klasik Biyokütle Kullanımı Geleneksel ormanlardan elde edilen yakacak odun, yine yakacak olarak kullanılan bitki ve hayvan artıklarından özellikle de tezekten oluşmaktadır. Klasik biyokütle kullanımının temel karakteri, direkt yakma tekniği ile enerji elde edilmesidir. Biyokütlenin doğrudan yakılmasını sağlayan yakma araçları geliştirilerek modern teknolojilerde de kullanılmaktadır. Doğrudan yakma tekniği özellikle sanayileşmemiş kırsal toplumlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. 1.2.2. Modern Biyokütle Kullanımı Günümüzde biyokütle kaynaklarından daha verimli enerji elde edilebilmek amaçlanmaktadır. Bu nedenle biyokütleden enerji eldesinde modern biyokütle teknolojileri kullanılmaktadır. Modern biyokütle teknolojilerinde hammadde elde etmek amacıyla bitki yetiştiriciliği ön plana çıkmıştır. Enerji ormancılığı ve enerji tarımı ile modern biyokütle teknolojilerine bitkisel hammadde sağlanmaktadır. Enerji tarımında, fiziksel ve kimyasal yapıları itibariyle biyokütleden enerji eldesine uygun olan C3 ve C4 bitkilerinin yetiştiriciliği tercih edilmektedir. Tek yıllık olarak yetiştirilen buğday, arpa, çavdar, şeker pancarı gibi bitkiler C3 bitkileri (verim 10-30 t/ha.yıl, kuru madde 50-200 g/m 2 yaprak.gün); tek veya çok yıllık olarak yetiştirilen sorgum, miscanthus, şeker kamışı, mısır gibi bitkiler C4 bitkileridir(verim 60-80 t/ha.yıl, kuru madde 400-500 g/m 2 yaprak.gün)[2]. Bunun yanı sıra tarım kesiminin bitkisel artıkları ve hayvansal atıkları, kentsel atıklar, tarımsal endüstri atıkları modern biyokütle kaynaklarındandır. Modern biyokütle kaynakları ve teknolojilerinin kullanılması; toprak ve su kirliliğinin azaltılması, sera gazlarının denetimine ve dengelenmesine yardımcı olması, erozyon ve orman yangını denetiminin sağlanması gibi çevresel üstünlükler sağlar. 2. TÜRKİYE NİN BİYOKÜTLE POTANSİYELİ 2.1. Bitkisel Üretimden Elde Edilen Hammadeler Türkiye iklim ve arazi yapısı itibariyle tarım ve hayvancılığın gelişmiş olduğu bir ülkedir. Sanayileşen nüfus dışında kalanlar geçimlerini tarım ve hayvancılıkla sağlamaktadırlar. Bitkisel üretimdeki plansızlıklar, ürün fiyatlarındaki dalgalanmalar, çiftçilerin üretim maliyetlerinin yüksek 3-5-2

olması, kentlere göçler gibi sebeplerden dolayı bitkisel üretimde çoğu zaman dengesizlikler ve yetersizlikler görülmektedir. Arazi varlığı daha verimli bir şekilde kullanılırsa, ürün fiyatları ve ürün yetiştirme maliyetleri dengelenirse bitkisel üretim potansiyelide artacaktır. Türkiye nin toplam tarımsal alanı 23 063 000 [3] hektardır. Bunun % 38 i ekili alan, % 45 i orman, % 10 u nadas alanı, % 7 si meyve ve sebze ekili alandır. Tablo 2 de Türkiye nin arazi varlığı ve kullanımı, biyokütle kullanımına söz konusu olabilecek bitkilerin ekim alanları, üretim ve verimlerine ilişkin bilgiler verilmiştir. Tablo 2.Türkiye nin arazi varlığı ve modern biyokütle enerjisine hammadde oluşturan bitkisel üretim potansiyeli [4] Tarla Alanı Ekilen Alan Nadas Alanı Orman Alanı 23 063 000 ha 18 107 000 ha 4 956 000 ha 21 189 000 ha Bitkisel Ürün Ekilen Alan (ha) Üretim (ton) Verim (kg/ha) Buğday 9 300 000 21 000 000 2 258 Arpa 36 000 00 9 000 000 2 500 Mısır 570 000 3 000 000 5 263 Ayçiçeği 550 000 900 000 1 636 Soya 14 000 50 000 3 571 Aspir 165 150 909 Kanola(kolza) 1 700 4 500 2 647 Şeker pancarı 315 344 13 517 241 42 865 2.2. Bitkisel Üretim Sonucunda Arta Kalan Atıklar Ülkemiz tarım ve hayvancılık açısından yüksek bir potansiyele sahiptir. Tarım ürünleri ve tarımsal üretimden elde edilen artıklar, biyokütleden enerji elde edilebilmesi açısından hammadde kaynağı oluşturmaktadır. Tarla bitkileri yıllık atık miktarının toplam ısıl değeri yaklaşık olarak 228 PJ dür. Bunun içinde en büyük payı % 33.4 ile mısır, % 27,6 ile buğday ve % 18,1 ile pamuk almaktadır. Türkiye deki tarla ürünlerinin yıllık toplam üretimi ve atık miktarları Tablo 3 de verilmektedir [5]. Tablo 3. Türkiye deki Tarla Ürünlerinin Yıllık Toplam Üretimi ve Atık Miktarları [5] Ürünler Atıklar Üretim (ton) Alan (ha) Toplam Atıklar (ton) Teorik Gerçek Kullanılabilir Atık (ton) Kullanılabilirlik (%) Birim Isıl Değeri (MJ/kg) Toplam Isıl Değeri (GJ) Buğday Saman 22439042 9424785 29170755 23429907 3514486 15 17.9 62909300 Arpa Saman 8327457 3732992 9992948 8963012 1344452 15 17.5 23527908 Çavdar Saman 253243 145907 405188 358040 53706 15 17.5 939855 Yulaf Saman 322830 150459 419678 321236 48115 15 17.4 838425 Mısır Sap 5911902 4970259 2982155 60 18.5 55169873 2209601 565109 Sömek 596592 1907307 1144384 60 18.4 21056667 Pirinç Saman 582555 209532 125719 60 16.7 2099510 331563 59879 Kabuk 88527 77747 62198 80 12.98 807327 Tütün Sap 181382 222691 362763 410778 246467 60 16.1 3968113 Sap 6317181 2520281 1512169 60 18.2 27521470 Pamuk Çırçır 2292988 680177 atığı 481527 732220 585776 80 15.65 9167391 Ayçiçeği Sap 836269 545963 2341554 2259121 1355472 60 14.2 19247709 Yerfıstığı Saman 127054 55241 25167 Kabuk 27621 28638 22910 80 20.74 475155 Soya Saman 28795 15064 60468 21872 13123 60 19.4 254595 3-5-3

Ülkemizin bahçe bitkileri yıllık atıklarının toplam ısıl değeri yaklaşık 75 PJ dür. Bunlar içerisinde ise en büyük payı % 55,8 ile fındık ve % 25,9 ile zeytin almaktadır. Türkiye deki bahçe bitkilerinin yıllık toplam üretimi ve atık miktarları Tablo 4 de verilmektedir [5]. Tablo 4. Türkiye deki Bahçe Bitkilerinin Yıllık Toplam Üretimi ve Atık Miktarları [5] Ürünler Atıklar Toplam Atık Birim Toplam Kullanılabilir Üretim Ağaç (ton) Kullanılabilirlik Isıl Isıl Atık (ton) Sayısı (%) Değeri Değeri Teorik Gerçek (ton) (MJ/kg) (GJ) Kayısı Çekirdek 154573 467903 11288357 Budama 1328846 86964 69571 80 19.3 1342719 Vişne Çekirdek 39916 21.75 114466 4446680 Budama 137359 21400 17120 80 19 325279 Zeytin Pirina 673484 829816 746834 90 20.69 15451997 1496630 90208994 Budama 441254 220627 50 18.1 3993345 Antepfıstığı Kabuk 14007 4202 30 19.26 80932 42926 29600005 Budama 209611 167688 80 19 3186080 Ceviz Kabuk 173546 75792 60633 80 20.18 1223584 115698 3737868 Budama 50480 25240 50 19 479563 Badem Kabuk 44366 25784 23205 90 19.38 449716 46701 3631622 Budama 13076 28500 22800 80 18.4 419521 Fındık Kabuk 698499 566437 453150 80 19.3 8745790 652803 286697887 Budama 2177986 1742389 80 19 33105388 Limon Budama 475159 5529038 236852 88465 70772 80 17.6 1245582 Portakal Budama 1180851 11884275 3424439 237686 190148 80 17.6 3346612 Mandarin Budama 592884 8619163 918970 103430 82744 80 17.6 1456294 Greyfurt Budama 126285 894293 14309 11447 80 17.6 201466 2.3. Hayvansal Üretim Sonucunda Arta Kalan Atıklar Ülkemizde tarımsal üretimin yanı sıra hayvancılıkta önemli bir yer tutmaktadır. Hayvan yetiştiriciliğinin büyük bölümünü inek, koyun ve kümes hayvanları oluşturmaktadır. Hayvan yetiştiriciliğinden sağlanan atıkların modern biyokütle teknolojileri kullanılarak enerjiye dönüştürülmesi söz konusudur. İnek, koyun ve kümes hayvanları atıklarının ısıl değerleri sırasıyla yaklaşık 47,8, 3,6, ve 8,7 milyon GJ/yıl olarak bulunmuştur. Tablo 5 te Türkiye deki hayvan sayısı, atık miktarı, atıklardan elde edilebilecek biyogaz miktarı ve ısıl değerleri verilmektedir [5]. Tablo 5. Türkiye deki Hayvan Sayısı, Atık Miktarı, Biyogaz Miktarı ve Isıl Değerleri [5] Hayvan Hayvan Sayısı Atık Miktarı (ton/yıl) Toplam Kuru Gübre Miktarı (ton/yıl) Kullanılabilirlik (%) Kullanılabilir Kuru Madde (ton/yıl) Elde Edilebilir Biyogaz (m 3 /yıl) Isıl Değeri (MJ/m 3 ) Toplam Isıl Değer (GJ/yıl) İnek 12838285 127645932 16211033 65 10537172 2107434345 22.7 47838760 Koyun 29903590 24558323 6139581 13 798146 159629101 22.7 3623581 Kümes 264784050 7731694 1932924 99 1913594 382718866 22.7 8687718 2.4. Orman Ürünleri ve Orman Ürünlerinden Arta Kalan Artıklar 2.4.1. Türkiye nin Orman Varlığı ve Biyokütle Potansiyeli Ülkemizin orman varlığının tespitinde, son yıllardaki değişiklikler göz önüne alınarak yeni bir veri tabanı hazırlanmıştır. Bu veri tabanındaki bilgiler; Orman Bölge Müdürlükleri, İller itibariyle değerlendirerek, orman işletme şekilleri ve kapalılık durumlarına göre çeşitli tablolar halinde aşağıda gösterilmiştir. Bu veri tabanı sonuçlarına göre, Türkiye nin toplam arazi varlığı 77 846 000 hektar, ormanlık alanı ise 21 188 747 hektar olduğu tespit edilmiştir. Ormanlık alan miktarı ülke genel toplam alanının % 27,2 si kadardır. Aşağıda verilen tablolarda; ormanlarımızın bugünkü durumu (Tablo 6), ormanlarımızın biyokütle ve karbon miktarı (Tablo 7), ormanlarımızda ki biyokütle artım miktarı ve oksijen üretimi (Tablo 8), Ülkemizin odun üretimi 3-5-4

(Tablo 9) ve orman kaynakları itibariyle üretim miktarları (Tablo 10) güncel rakamlarıyla verilmektedir [6]. Tablo 6. Ormanlarımızın Bugünkü Durumu [6] Normal Bozuk Toplam Durum Hektar % Hektar % Hektar % Koru 8 940 215 6 499 380 15 439 42 31 73 595 Baltalık 1 681 006 8 4 068 146 19 5 749 152 27 Genel Toplam 10 621 10 567 21 188 50 50 100 221 526 747 Tablo 7. Türkiye Ormanlarında Biyokütle ve Karbon Miktarı [6] Biyokütle Miktarı ( Ton) Karbon Miktarı (Ton) Ağaç Toplam Toprak üstü Toplam Orman Türü Servet Toprak Toprak Altı Orman Grupları m 3 ölü ve diri TOPLAM Biyokütle Toprağında Üstü (Kök) Ekosistemin örtü İçindeki ki deki Yapraklı 418503159 334802527 50220379 154009163 539032069 242564431 140687370 383251801 İğne Yapraklı 869621613 493597228 98719446 236926669 829243342 373159504 216432512 589592016 Toplam 1288124772 828399755 148939825 390935832 1368275411 615723935 357119882 972843817 Tablo 8. Türkiye Ormanlarında Biyokütle Artım Miktarı ve Oksijen Üretimi [6] Ağaç Türü Grupları Yıllık Cari Artım m 3 Biyokütle Artım Miktarı ( Ton) Oksijen Üretimi (Ton) Toplam Biyokütle İçindeki Toprak Toprak Altı Üstü (Kök) TOPLAM Yapraklı 12882173 10305738 1545861 11851599 14221919 İğne Yapraklı 23400118 13281907 2656381 15938288 19125946 Toplam 36282291 23587645 4202242 27789888 33347865 Tablo 9. Türkiye Odun Üretimi ( 1990 2005 ) [6] Odun Üretimi Toplam Odun Üretimi Endüstriyel Yakacak Odun Odun 1990 2000 2005 2005 1000 m 3 kabuklu 1000 m 3 kabuklu 1000 m 3 kabuklu 1000 m 3 kabuklu 1000 m 3 kabuklu 1000 m 3 kabuklu 11 836 18 147 36 104 32 024 29 983 2 3-5-5

Tablo 10. Orman Kaynakları İtibariyle Üretim Miktarları [15] 2004 Yılı programı 9 000 000 D.K.GM.( m 3 ) Gerçek. 9 983 647 % 111 Ürt. Verilen 9 843 686 Tomruk ( m 3 ) 3 003 401 Tel Direği( m 3 ) 44 680 Endüstriyel Odun (2004) Yakacak Odun ( Ster) Maden Direği( m 3 ) 434 313 Sanayi Odunu( m 3 ) 741 104 Kağıtlık Odun( m 3 ) 1 651 364 Lif-Yon. Od.( m 3 ) 2 277 428 Sırık ( m 3 ) 13 714 Toplam 8 166 004 Koru(Etadan) 2 124 462 Baltalık(Etadan) 3 056 375 Saha Temizliği,Enkaz v.s. 2 635 095 (2003) Toplam 7 815 932 2004 Yılı programı 7 500 000 End. Od.Toplam ( m 3 ) Gerçek. 8 166 004 (2004) % 109 Yakacak Odun (Ster) (2004) 6 837 386 2.5. Tarım Ürünlerinin İşlenmesi Sonucunda Açığa Çıkan Atıklar Ülkemizde yapılan tarımsal üretimde tahıllar, yağlı tohumlar ve yumrulu ürünler en yaygın ürünlerdir. Tahıllar Türkiye nin orta, doğu ve güney bölgelerinde yaygın olarak yetiştirilmektedir. Ayçiçeği ise Trakya bölgesinde yaygındır. Pamuk ve mısır ise güney (güney ve güney batı Anadolu bölgelerinde) ve batı (Ege bölgesi) bölgelerinde yaygın 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 50-65 Mtep dur. Atıklar tarımsal üretimden sonra tarlada bırakılır. Tahıl samanı çeşitli amaçlar için kullanılır. Örneğin hayvan yemi ve hayvan altlığı olarak kullanılır. Endüstriyel tarımsal ürünlerin üretiminden kalan başlıca atıkları tarlaya bırakılır. Bunlar; pamuk sapı, mısır sapı, ayçiçeği sapı, saman ve tütün sapı vb atıklardır [5]. 3. BİYOKÜTLE ÇEVRİM TEKNOLOJİLERİ Kaynak bazında sınırlı olan ve kullanımında çevre sorunlarına neden olan fosil kökenli enerji eldesine alternatif; biyokütle ve katı atıklarlardan elde edilecek olan enerjidir. Enerji kaynağı olarak biyokütle, fosil enerji kaynaklarından farklı bazı özellikler taşımaktadır. Biyokütle kaynakları genellikle homojen olmayan bir yapıda, yüksek su ve oksijen içerikli, düşük yoğunluklu, düşük ısıl değerlidir. Bu özellikler yakıt kalitesine olumsuz etki etmektedir. Biyokütlenin bu olumsuz özellikleri fiziksel süreçler ve dönüşüm prosesleri ile ortadan kaldırılabilmektedir. Biyokütle kaynağına uygulanan çeşitli dönüşüm prosesleriyle, fosil yakıtların yerine kullanılabilecek daha kullanışlı ve yüksek ısıl değerli katı, sıvı ve gaz yakıtlar ile kimya endüstrisi için önemli ürünler elde edilebilir. Tablo 11 de bilinen biyokülte kaynaklarına uygulanan modern biyokütle çevrim teknolojileri ve bunu sonucunda elde edilebilecek yakıt formları verilmiştir. 3-5-6

Tablo 11. Biyokütle Kaynakları ve Çevrim Teknikleriyle Elde Edilen Yakıt Formları Biyokütle Kaynağı Çevrim Yöntemi Yakıt Formu Bitkisel kaynaklar (yağlı tohumlu bitkiler) Fizikokimyasal Sıvı yakıt Algler Orman atıkları Tarımsal atıklar Termokimyasal Sıvı yakıt Gaz yakıt Enerji bitkiler Enerji ormanları Şehir ve endüstri atıkları, organik çöpler Biyokimyasal Termokimyasal Gaz yakıt Sıvı yakıt Hayvansal atıklar Biyokimyasal Gaz yakıt Bitkisel kaynaklar (şeker, nişasta ve selüloz içerikli bitkiler) Biyokimyasal Sıvı yakıt 3.1. Biyokütle Enerji Dönüştürme Sistemleri 3.1.1. Fizikokimyasal Dönüştürme Bitkisel yağ oranı yüksek olan biyokütle hammaddesi yağlı tohumlu bitkilerdir. Yağlı tohumlu bitkilerden elde edilen ham yağ, fizikokimyasal işlemlerden geçirildiğinde sıvı yağ veya yakıt elde edilir. Bu proses besin endüstrisinde sıvı yağ üretiminin temelini oluşturur. Esterleşme (metil ester) prosesi ile üretilen sıvı yakıt biyodizeldir. Biyodizel, enerji amaçlı olarak dizel motorlarda ana yakıta katkı maddesi olarak veya saf halde motorin yerine kullanılır. Biyodizel hakkında detaylı bilgi 4 No lu başlık altında verilmektedir. 3.1.2. Biyokimyasal Dönüştürme Yöntemi Alkol üretiminde (fermantasyon) şeker ya da nişasta oranı yüksek olan biyokütle kaynakları kullanılır. Teknolojisinin çok karmaşık olmasından dolayı selülozün ile alkol henüz ticarileşmemiştir. Ancak konuyla ilgili bilimsel çalışmalar sürdürülmektedir. Biyokütleden alkol üretimi yüzyıllardan beri bilinmektedir. Alkol, benzine katkı maddesi olarak da kullanılmaktadır. Latin Amerika ülkelerinde taşıma sektöründe yaygın olarak benzinle karıştırılmaktadır. Ülkemizde de araçlarda yakıt olarak kullanımı gittikçe önem kazanmaktadır. Hâlihazırda ülkemizde çevre mevzuatına göre %5 e kadar benzinle karıştırılarak kullanılabilen yakıt alkolünün ancak % 2 lik karışım oranı ÖTV den muaf tutulmuştur. Biyoetanol hakkında detaylı bilgi 5 No lu başlık altında verilmiştir. Aneorobik parçalanma yönteminde nem miktarı çok yüksek (%80 ve üstü) olan biyokütle ve diğer organik atıklar kullanılır. Bir kaç teknik probleme rağmen biyogaz teknolojisi çok iyi bilinmektedir. Bu dönüşüm yönteminin ana gayesi, organik atıkların en iyi bir şekilde değerlendirilmesini (örneğin yakıt ve gübre olarak) sağlamaktır. Aneorobik fermantasyon sonucu elde edilen metan ve CO 2 'den oluşan gaz karışımı motor ve kazanlarda yakıt olarak kullanılır. Biyokütle dönüşüm verimi oldukça düşük, enerji maliyeti yüksek ve maliyet azaltma potansiyeli azdır. Aneorobik parçalanma yöntemiyle elde edilen yakıt biyogaz olarak adlandırılmaktadır. Biyogaz hakkında detaylı bilgi ise 6 No lu başlık altında verilmiştir. 3-5-7

Şekil 1. Biyokimyasal İşlemlerin Sınıflandırılması [10] BİYOKİMYASAL İŞLEMLER Fermantasyon Etanol Havasız ortamda bozundurma Biyogaz Biyofotoliz Hidrojen 3.1.3. Termokimyasal Dönüştürme Biyokütlenin doğrudan yakılarak enerji üretilmesi, bilinen en eski yöntem olmasına karşın, son yıllarda verimi yükseltmek için yeni yakma sistemleri geliştirilmiştir. Hemen her türlü biyokütle kaynağını doğrudan yakmak olanaklıdır. Ancak, nem oranı yükseldikçe elde edilen ısıl değer de azalır. Biyokütleye uygulanan termokimyasal süreçlerin amacı, fosil yakıtlara alternatif, kararlı özelliklere sahip, kolay depolanabilir ve taşınabilir yakıtlara ulaşmaktır. Yanma, biyokütle içindeki yanabilir maddelerin oksijenle hızlı kimyasal tepkimesi olarak tanımlanır. Örneğin mısır, ayçiçeği sapları gibi tarım atıkları içindeki yanabilir maddeler, karbon, hidrojenin yanı sıra potasyum gibi bazı metalik elementlerdir. Kimyasal tepkime sonucu ortaya çıkan atık maddeler ise; karbondioksit, su buharı ve bazı metal oksitlerdir. Türkiye de gazlaştırma ile tarımsal kökenli biyokütle kaynaklarından enerji elde edilebilir. Tarımsal kökenli biyokütle kaynaklarından enerji eldesine en uygun sistemler, küçük ölçekli sitemlerdir. Termokimyasal dönüştürme ile gaz yakıt elde edilen gazlaştırma hakkında detaylı bilgi 7 No lu başlık altında verilmiştir. Şekil 2. Yakma Teknolojileri [10] 4. BİYODİZEL Hammaddesi bitkisel yağlar, hayvansal yağlar ve bu yağların atıkları olan biyodizel; dizel yakıtlara eşdeğer yenilenebilir bir enerji kaynağıdır. Biyodizel üretiminin çeşitli metodları olmakla birlikte günümüzde en yaygın olarak kullanılan yöntem transesterifikasyon yöntemidir. Transesterifikasyon; yağ asitlerinin bir katalizör eşliğinde alkol (metanol,etanol vb.) ile esterleşme reaksiyonudur. Biyodizel petrol içermez; fakat saf olarak veya her oranda petrol kökenli dizel yakıtlarla karıştırılarak dizel motorlu taşıtlarda kullanılabilir. Düşük harmanlama oranlardaki biyodizelin (%20 ye kadar) dizel yakıtlarla karıştırılmasıyla elde edilen yakıt türü 3-5-8

herhangi bir dizel motorlu taşıtta, motor üzerinde herhangi bir modifikasyona gerek kalmadan kullanılabilir. Yüksek karışım oranlarında ise bazı küçük modifikasyonlar gerekebilir. Biyodizel - dizel yakıt karışım oranları şu şekilde adlandırılmaktadır: B5: % 5 Biyodizel + %95 Dizel, B20: % 20 Biyodizel + %80 Dizel, B50 : % 50 Biyodizel + %50 Dizel, B100: %100 Biyodizel 4.1. Biyodizelin Avantajları Biyodizelin alevlenme noktası dizel yakıttan daha yüksektir. Bu özellik biyodizelin, kullanım, taşınım ve depolanmasında daha güvenli bir yakıt olmasını sağlar. Biyodizelin setan sayısı dizel yakıtın setan sayısından daha yüksektir, bu nedenle biyodizelle çalışan dizel motorlar daha az vuruntu ile çalışır. Motordaki yağlanma derecesini artırır, motor gücünü azaltan birikintileri çözer. Yanma sonucu oluşan çevreye zararlı gazların emisyon değerlerini düşürür. Bitkisel üretim sürecinde fotosentez olayında karbondioksit kullanıldığı için çevreye olumlu etkisi vardır. Biyodizel zehirli değildir. Toplumsal fayda açısından ise; biyodizel stratejik bir yakıttır. Ülkemizin petrol açısından dışa bağımlılığını azalacak bir öneme sahiptir. Biyodizel basit bir üretim metoduyla büyük ve küçük ölçekteki tesislerde üretilebilir. Çiftçimiz kendi ürettiği mahsulden kendi mazotunu elde edebilir. Bitkisel üretim yanlızca kırsal nüfusu değil enerji dahil birçok sanayi sektörünü etkileyeceğinden büyük şehirlerin ekonomilerine kadar tüm ülke ekonomisini de ilgilendirmektedir. Kırsal üretim etkinliğinin arttırılması ile bölgeler arası ve kentlerle kırsal alanlar arasındaki sosyal ve kültürel farklılıkların azaltılabilecektir. Kırsal alana ileri teknolojinin kullanıldığı durumda da, bölgeye sanayi dallarının girmesi ile kırsal nüfusta eğitim ve sosyo-ekonomik düzeyin yükselmesi sağlanmış olacaktır. 4.2. Biyodizel Üretim Yöntemi Biyodizel üretiminin çeşitli metodları olmakla birlikte günümüzde en yaygın olarak kullanılan yöntem transesterifikasyon yöntemidir. Transesterifikasyon; yağ asitlerinin (bitkisel yağlar, evsel atık yağlar, hayvansal yağlar) bazik bir katalizör eşliğinde alkol (metanol,etanol vb.) ile esterleşme reaksiyonudur. Bu yöntem ile biyodizel üretiminde aşağıdaki işlem basamakları takip edilmektedir. a) Alkol ve katalizörün karıştırılması: Katalizör olarak sodyum hidroksit (kostik soda) veya potasyum hidroksit kullanılır. Katalizör standart bir karıştırıcı ve mikser kullanılarak alkol içerisinde çözülür. 3-5-9

Şekil 3. Biyodizel Proses Akım Şeması [8] Biyodizel Proses Akim Semasi Biyodizel Kurutucu Metanol Yag Katalizör Reaktör Separatör Metil Esterleri Metanol Uzaklastirma Nötralizasyon Ve Yikama Asit Gliserin (50%) Asit Su Yikama Suyu. Serbest yag asidi Asitlendirme ve Separasyon Metanol/Su Ayirimi Ham Gliserin (85%) Metanol Uzaklastirma Metanol Su b) Reaksiyon: Alkol/katalizör karışımı reaksiyonun gerçekleşeceği hazne içerisine alınır ve bitkisel/atık bitkisel veya hayvansal yağ ilave edilir. Daha sonra alkol kaybını önlemek amacıyla sistem tamamen atmosfere kapatılır. Karışım belirli sıcaklık, süre ve devirde karıştırılarak reaksiyonun tamamlanması sağlanır. c) Ayırma: Reaksiyon tamamlandıktan sonra gliserin ve biyodizel olan iki ana ürün elde edilir. Aynı haznede bulunan gliserin fazının yoğunluğu, biyodizel fazınınkinden çok daha fazla olduğundan bu iki faz gravite ile ayırılabilir ve gliserin fazı çöktürme kabının dibinden kolayca çekilebilir. Sistem uygunsa biyodizel ve gliserin santrifüj kullanılarak da ayırılabilir. d) Alkolün uzaklaştırılması: Gliserin ve biyodizel fazları ayrıldıktan sonra her bir fazdaki fazla alkol bir flaş buharlaştırma veya distilasyon prosesi ile uzaklaştırılır ve reaksiyon karışımı nötralize edilir. Gliserin ve ester fazları ayırılır. Her iki durumda da alkol distilasyon kolonu kullanılarak geri kazanılır ve tekrar kullanılır. e) Gliserin nötralizasyonu: Gliserin yan ürünü, kullanılmamış katalizör ve bir asit ile nötralize edilmiş sabunlar içerir ve ham gliserin olarak depolanmak üzere depolama tankına gönderilir. Bazı durumlarda bu fazın geri kazanılması sırasında kullanılan kimyasallar nedeniyle oluşan tuz, gübre olarak kullanılmak üzere geri kazanılır. Pek çok durumda tuz gliserin içerisinde bırakılır. Su ve alkol, ham gliserin olarak satışa hazır olan % 80-88 saflıkta gliserin elde etmek amacıyla uzaklaştırılır. Daha sofistike işlemlerde gliserin %99 veya daha yüksek saflığa kadar distile edilir ve kozmetik ve ilaç sektörüne satılır. f) Nötralizasyon ve Yıkama işlemi: Gliserinden ayırıldıktan sonra hem biyodizel içerisindeki kalıntıları bertaraf etmek hem de nötralize edebilmek için hazırlanan asit solüsyonla birlikte yıkama işlemine tabii tutulur. Suyu uzaklaştırılan biyodizel depolamaya gönderilir. 3-5-10

Biyodizel üretiminde hammadde olarak, ham bitkisel yağların yanısıra; atık bitkisel yağlar, hayvansal yağlar ve yüksek asitli yağlarda kullanılmaktadır. Farklı hammaddelerden üretilen biyodizel aşağıdaki şekilde de görüleceği gibi farklı ön işlemlerden geçirilmektedir [7]. Şekil 4. Biyodizel Üretiminde Farklı Hammaddelere Göre Proses Değişikliği [8] HAM YAG RAFINE YAG HAYVANSAL, ATIK VE YÜKSEK ASITLI YAGLAR Ham yag Islenmesi Esterlesmis Ürün Katalizör Transesterlesme Esterlesme Taze Metanol Metanol Sitrik Asit Reaksiyon Karisimi Asitlendirilmis Sulu Metanol Sitrik Asit Solüsyonunun Hazirlanmasi Metil Ester Ayirma Gliserinle muamele Yag Asidi Sulu Metanol Metanol Giderme Sulu Metanol Metanol Distilasyonu Kuru Metanol Su BIYODIZEL GLISERIN Su Kuru Metanol DESEMET BALLESTRA 4.3. Biyodizelin Çevresel Özellikleri Biyodizel, tarımsal bitkilerden elde edilmesi nedeniyle, biyolojik karbon döngüsü içinde, fotosentez ile CO 2 'i dönüştürüp karbon döngüsünü hızlandırdığı için sera etkisini artırıcı yönde etki göstermez. Yani biyodizel CO 2 emisyonları için doğal bir yutak olarak düşünülebilir. Ayrıca CO, SOx emisyonlarının, partikül madde ve yanmamış hidrokarbonların (HC) daha az salındığı kanıtlanmıştır. Dizel yakıta alternatif bir yakıt olan biyodizel, dizel yakıta nazaran % 78 daha az CO 2 vererek yanar. Biyodizelde partikül madde emisyonu dizel yakıta oranla % 30 daha azdır. Biyodizelin NOx emisyonları dizel yakıta göre daha fazladır. Emisyon miktarı kullanılan dizel motorun biyodizel yakıta uygunluğuna bağlı olarak değişir. NOx emisyonlarının %13 oranına kadar arttığı test edilmiştir. Bununla birlikte biyodizel kükürt içermez. Bu yüzden NOx kontrol teknolojileri biyodizel yakıtı kullanan sistemlere uygulanabilir. Konvansiyonel dizel yakıtı kükürt içerdiği için NOx kontrol teknolojilerine uygun değildir. Biyodizelde toplam hidrokarbon emisyonu motorinden % 93 daha azdır. Kanserojen etkisi olan aromatik hidrokarbonlar ise %75-90 oranında daha azdır. Biyodizelin yanması sonucu ortaya çıkan CO oranı ve ozon tabakasına olan olumsuz etkiler dizel yakıta nazaran % 50 daha azdır. Asit yağmurlarına neden olan kükürt bileşenleri biyodizel yakıtlarda yok denecek kadar azdır [16]. 4.4. Türkiye nin Biyodizel Projeksiyonu Biyodizel dizel yakıta alternatif olan stratejik bir yakıttır. Ham yağdan üretilen biyodizelin üretim maliyetinin yüksek olmasına karşın, satış fiyatının dizel yakıttan daha düşük olması üreticilerin ilgisini çekmiştir. Bu konuda aceleci davranan üreticilerimiz mevzuat durumu ve teknolojik altyapısı daha olgunlaşmadan, standardı bilinmeyen biyodizel üretip satışını yapmışlardır. Bu üretim sürecinde prosesin yeterince bilinmemesi, üretim tesislerinin standartlara uygun olmaması, o dönemde ülkemizde henüz biyodizele ait bir standart ve mevzuat olmaması 3-5-11

sebebiyle, üretilen biyodizel kaliteden uzak ve dizel motorlu taşıtlara zarar veren bir mamül olmuştur. AB uyum yasaları çerçevesinde biyoyakıtlar devlet gündemine hızla oturmuş ve bu konuda mevzuat çalışmalarına hız verilmiştir. Buna rağmen oluşturulan mevzuatlar üretimlerin gerisinden gelmiştir. Bu aradaki zamanda biyodizel üretimi, standardı ve pazarlaması hakkındaki sorular cevapsız kalmıştır. Bu açıklığı farkeden Elektrik İşleri Etüt İdaresi Genel Müdürlüğü (EİE) biyoyakıtlar ile ilgili tanıtım ve bilinçlendirme çalışmalarına başlamıştır. Kurum bünyesinde 150 litre kapasiteli, pilot ölçekli, kesikli bir biyodizel üretim tesisi kurulmuştur. Tesis MTA da bulunan enerji Parkında tanıtım ve bilinçlendirme amaçlı sergilenmiştir. Yine kurum tarafından yürütülecek projelerde kullanılmak üzere aynı kapasitede bir biyodizel üretim tesisi satın alınmıştır. Ülkemizde biyodizel üreticilerinin biyodizel üretebilmeleri için Enerji Piyasası Düzenleme Kurumundan İşleme Lisansı almaları zorunludur. Eylül 2007 itibariyle 49 biyodizel üreticisi firma EPDK dan İşleme Lisansı almış durumdadır. Ülkemizde hâlihazırda biyodizel üretimi için kurulu kapasitelerinin 1,5 milyon ton/yıl civarında olduğu tahmin edilmektedir. Biyodizel üretim maliyeti yüksek olan bir yakıttır. Yağlı tohumlu bitkilerin hammadde olarak kullanıldığı tesislerde, biyodizel maliyetindeki en büyük paya sahip olan unsur hammaddedir. Atık yağı hammadde olarak kullanan işletmelerde üretim maliyeti göreceli olarak daha azdır. Üretim maliyetini düşüren unsurlar üretim sırasında elde edilen yan ürünlerin (küspe ve gliserin) değerlendirilmesidir. Özellikle gliserin biyodizel üretim maliyetini belirleyen ve tesisin mali faydasını direkt etkileyen bir yan üründür. Gliserinin saflaştırılarak pazarlanması işletmenin kar marjını artırır. Ayrıca saflaştırma sırasında elde edilen gübrenin de ekonomik değeri vardır. Ülkemizde yerli tarım ürünlerinden elde edilen biyodizelin, dizel yakıta %2 oranında karıştırılması durumunda ÖTV muafiyeti sağlanacağı mevzuatlarda ifade edilmiştir. Tablo 12 de toplam motorin tüketimimiz ve bu tüketimin %2 si kadar biyodizel ihtiyacımızı öngören rakamlar verilmiştir. Tablo 12. Türkiye nin Motorin Tüketimi ve %2 lik Kullanımda Biyodizel Gereksinimi 2006 yılında tüketilen akaryakıt dağıtım şirketlerinin satışa sundukları motorin miktarı [9] Motorin tüketiminin % 2 oranında biyodizelden karşılanmasında üretilmesi gereken biyodizel miktarı 11 975 000 ton 239 500 ton NOT: 02.11.2007 Tarihli ve 26 688 Saylı Resmi Gazetede yayımlanan Bakanlar Kurulu Kararı ile biyodizele 0,72 YTL/lt ÖTV uygulanmaktadır. 5. BİYOETANOL Biyoetanol; şeker,nişasta veya seluloz içerikli bitkilerden fermentasyon ve distilasyon ile elde edilen bir alkoldür. En önemli hammaddeler şeker pancarı, mısır ve buğdaydır. Bunu yanısıra şeker kamışı, sorgum, patates, tarımsal atıklar, seluloz içerikli olan odun veya belediye atıkları da hammadde olarak kullanılmaktadır. Benzine alternatif bir yakıttır. Biyoetanol yüksek oktanlı bir yakıttır, genellikle benzinin oktanını yükseltmek ve emisyon kalitesini iyileştirmek için kullanılır. Biyoetanolün ısıl değeri 21.1 MJ/L, benzinin ısıl değeri ise 31.5 MJ/L dür [16]. Yıllardan beri OTTO Motorlarda kullanıldığı gibi, benzin ile çalışan motorlarda karışım halinde veya dizel motorlarda dizelle karıştırılarak kullanılabilir. Biyoetanol içten yanmalı benzinli motorlara herhangi bir modifikasyona ihtiyaç duyulmadan %10 miktarında harmanlanarak kullanılabildiği bilinmektedir. Benzinle harmanlanması petrol dağıtım firmasının ana depolarında enjeksiyon yöntemiyle yapılmaktadır. Biyoetanol %85 (E85) oranında yeni nesil ileri teknoloji benzinli araçlarda kullanımı mevcuttur. 3-5-12

5.1. Biyoetanolün avantajları İçeriğindeki oksijen sebebiyle daha verimli ve temiz bir yanma sonucu oluşan çevreye zararlı gazların emisyon değerlerini düşürür. Hava kirliliğinin azaltılmasına katkıda bulunur. Biyoetanolün talebinin artmasıyla hammadde olarak kullanılan bitkilerin değeri artacak, bu da ekonomiyi geliştirecek ve tarımsal alanda daha geniş piyasa imkânları yaratacaktır. Kullanım oranı kadar benzinle ikame edilebileceğinden ekonomiye katkı sağlayacaktır. Biyoetanolün oktanı benzinden daha yüksektir. Yüksek oktan ise, daha fazla basınç meydana getirerek motorun ısıl verimini yükseltir. Hammadde kullanımında yut içi kaynaklar değerlendirildiğinde stratejik bir yakıt olacak ve ithal yakıta bağımlılığın azaltılmasını sağlayacaktır. 5.2. Biyoetanolün dezavantajları Biyoetanol ile ilgili olarak, uzun süreli depolamalarda sorunlar yaşanabilir. Hareketsiz kalan biyoetanol ve depoda bulunabilecek su, benzinden ayrışıp deponun dibine çökebilmektedir. Bunu önlemek için depolama öncesinde yakıt sistemi tamamen boşaltılarak temizlenmelidir. Ayrıca, boşaltma sonrasında yakıt deposuna bir benzin stabilizörü de koyulabilir. Biyoetanol kullanılan araçlarda, soğuk havalarda çalışma zorlaşırken, sıcak havalarda buhar tıkacı oluşması olasılığı da vardır. 5.3. Biyoetanol Üretim Yöntemi a) Hidroliz: Karbonhidratların (selüloz ve hemiselüloz) konsantre ve seyreltik sülfirik asitle belli sıcaklıkta şekere dönüştürülmesidir. b)fermentasyon: Hidroliz aşamasında açığa çıkan şekerin maya ile etanole dönüştürülmesidir (C6H12O6 + maya 2 C2H5OH + 2 CO2). Fermentasyonda, şeker solüsyonu soğutulur, PH ayarlaması yapılır ve sürekli fermentörlere verilir. Maya eklenir ve eklenen maya şekeri %8 oranında etanole çevirir. Oluşan solüsyon santifrüjlere aktarılarak istenmeyen maddelerin çökelmesi sağlandıktan sonra distilasyon işlemine gönderilir. c) Saflaştırma : Çözelti ön ısıtmaya tabii tutulur ve iki seri distilasyon kolonuna verilir. İlk kolon suyu ayırırken, ikincisi ise kalan suyu safsızlıklarla beraber ayırır ve fusel yağı elde edilir. Taşıt motorları su ve etanolün karışmasından zarar görebilir bu yüzden üretilen biyoetanolün kurutulmasında yarar vardır. d) Kurutma: Daha sonra solüsyon soğutulur ve zeolit içeren bir absorpsiyon kolonundan geçirilerek geriye kalan suyun ayrılması sağlanır ve bu kolon içindeki zeolitin yeniden kullanıma hazır hale gelmesi 24 saat sürer. Kurutulan biyoetanol depolama için hazırdır. Şekil 5. Biyoetanol Proses Akım Şeması Şeker Özlü Biyokütle Nişasta Özlü Biyokütle Enzimatik Hidroliz Fermentasyon Selüloz Özlü Biyokütle Asidik/Enzimatik Hidroliz Saflaştırma BİYOETANOL 3-5-13

5.4. Biyoetanolün Çevresel Özellikleri Biyoetanol doğaya zarar vermeden çözünür, egzoz emisyonlarını azaltır, ozon tabakasının azalmasına yol açan, hidrokarbon emisyonlarında büyük ölçüde düşüş sağlar, yüksek seviyeli biyoetanol karışımları azot oksit emisyonlarında %20 e kadar düşüş sağlar, yüksek seviyeli biyoetanol karışımlarının kullanılması ile Uçucu Organik Madde (VOCs) lerde %30 ve üstü azalma sağlanmaktadır (VOC s yer seviyesi ozon tabakasının oluşmasının en önemli sebeplerindendir), kanserojen etkisi bulunan benzen ve butadin emisyonlarını %50 oranında azaltır, kükürt dioksit ve partikül emisyonlarında belirgin bir düşüş sağlar. Etanolun yapısında bulunan oksijen benzinin daha verimli ve temiz yanmasına yardımcı olur. Araçlarda kullanıldığında CO 2 dahil tüm emisyonların azaldığı kaydedilmiştir. Yanma ürünü olan CO 2 in azalmasına rağmen ürünün yetiştirilmesi sırasında da CO 2 absorblanır. Bu nedenle etanol ürünleri çevre için sera etkisi yaratmayan doğal döngüye sahiptir. 5.5. Biyoetanol Kullanım Yerleri Ulaşım sektörü, elektrik santralleri, kojenerasyon uygulamaları, ev aletleri (fırınlarda, ısıtma ve soğutma ünitelerinde), kimyasal madde üretimi (etilen, hidrojen, glikol eterler, etil akrilat, asetik asit, etil asetat, aset aldehit, etil eter, etil klörür), ulaşım sektöründe, benzin ile harmanlanarak, dizel motorlarda katkı maddesi olarak, son teknolojik araçlarda (hibrid, yakıt hücreli), tarım makinalarında, fosil yakıtlı tesislerdeki NO X emisyonlarının azaltılmasında, CO 2 ticareti amaçlı olarak, buhar enjeksiyonlu gaz türbinlerinde, dizel güç jeneratörlerinde, suyun tuzluluğunun giderilmesinde (1 ton etanolle 600 100 m3 su tuzdan ayrıştırılabiliyor) kullanılmaktadır 5.6. Türkiye nin Biyoetanol Projeksiyonu Ülkemizde yerli tarım ürünlerinden elde edilen biyoetanolün, benzine %2 oranında karıştırılması durumunda ÖTV muafiyeti sağlanacağı mevzuatlarda ifade edilmiştir. 2007 yılı içinde yapılan yatırımlarla kurulu biyoetanol kapasitesinin yaklaşık 200 000 m 3 /yıl olacağı tahmin edilmektedir. Hali hazırda Tarımsal Kimya Teknolojileri A.Ş.(TARKİM) tarafından buğday ve mısırdan biyoetanol üretilmekte ve Petrol Ofisi aracılığı ile piyasaya verilmektedir. Tarkim e ait biyoetanol fabrikası Bursa nın Kemal Paşa ilçesinde kuruludur ve üretim kapasitesi 40000 m 3 /yıl dır. Türkiye nin şeker pancarından biyoetanol üretecek ilk fabrikası Pankobirlik çatısı altında bulunan Çumra Şeker Fabrikası kompleksinde üretilecektir. Üretim kapasitesi 84 000 m 3 /yıl olan tesiste halihazırda deneme üretimlerine başlamış olup 2007 yılı sonunda ürün piyasaya sürülecektir. Pankobirlik, yeni şeker rejimi nedeniyle daraltılan şeker pancarı tarım alanlarında biyoetanol üretimine dönük şeker pancarı üreterek enerji tarımına örnek olmaktadır. Adana da Tezkim e ait, 40 000 m 3 /yıl kapasiteli tesis de 2007 yılı içerisinde işletmeye alınacaktır. Tablo 13 de toplam benzin tüketimimizin % 2 ve % 5 i kadar biyoetanol ihtiyacımızı öngören rakamlar, biyoetanol hammaddeleri ve üretim tesisinin yatırım maliyetini gösteren rakamlar verilmiştir. Ülkemizde biyoetanol üretim tesislerinin yanı sıra bazı şeker fabrikalarımızda (Erzurum, Eskişehir, Turhal, Malatya ve Amasya Şeker Fabrikaları) etil alkol üretimi yapılabilecek prosesler mevcuttur. Ancak bu tesislerden elde edilen alkol % 96,5 lik alkoldur ve yakıt alkolü olarak kullanılamaz. Mevcut alkol üretim tesislerine susuzlaştırma üniteleri eklenerek en az %99,5 saflıktaki alkol üretimi gerçekleştirildiğinde yakıt alkolü kullanılabilmektedir. Söz konusu fabrikalardaki toplam etanol üretim kapasitesi 68 500 m 3 /yıl olup Şeker Fabrikaları Genel Müdürlüğünden alınan bilgiye göre Eskişehir Şeker Fabrikasında susuzlaştırma ünitesi için yatırım yapılması planlanmaktadır. Ülkemizde şeker pancarı tarımı 32 milyon dekar (da) sulanabilir arazide yapılabilmektedir. Şeker pancarı bir münavebe bitkisidir ve aynı tarlaya 4 yılda bir kez ekilmektedir. Bu durumda her yıl 8 milyon dekar arazide şeker pancarı tarımı yapılabilecektir. Yeni şeker rejimine göre kotaya uygun şeker pancarı tarımı 3,5 milyon dekar arazide yapılmaktadır. Geriye kalan 4,5 milyon dekar arazi biyoetanol üretimine dönük şeker pancarı üretimi için kullanılabilir. Dolayısıyla her 3-5-14