ŞEKER ENDÜSTRİSİNDE TEMİZ ÜRETİM OLANAKLARI E. Alkaya, T.H. Ergüder, G.N. Demirer Sunan: Prof. Dr. Göksel N. Demirer Çevre Mühendisliği Bölümü, ODTÜ Şeker Fabrikalarında Atıksu Problemleri, Çözüm Yolları, Atıksu Arıtma Alternatifleri, Verimli Su Kullanımı Semineri 12 Aralık 2006, Ankara
İÇERİK Temiz Üretim Kavramı Türkiye de Şeker Endüstrisi Şeker Endüstrisinde Temiz Üretim Yaklaşımı Şeker Üretim Proses Şeması Prosesi Oluşturan Temel İşlemler Üretilen Yan Ürünler ve Atıklar Temel İşlemlerde Temiz Üretim Olanakları Örnek Uygulamalar
TEMİZ ÜRETİM NEDİR? Birleşmiş Milletler Çevre Programı (UNEP): Bütünsel önleyici bir çevre stratejisinin ürün ve süreçlere sürekli olarak uygulanması ile insanlar ve çevre üzerindeki risklerin azaltılması.
KİRLİLİK ÖNLEME NEDİR? Prosesler için; Hammadde ve enerji kullanımının Toksik madde kullanımının Üretim ve hizmet süreçlerinden kaynaklanan tüm emisyon ve atıkların miktar ve toksisitelerinin Ürünler için; Olumsuz çevresel etkilerinin yaşam döngüsü boyunca (hammadde eldesinden nihai bertarafa kadar) önlenmesi/azaltılması demektir.
Kirlilik Önleme İşçiler Halk Tüketiciler Gelecek kuşaklar üzerindeki çevresel riskleri azaltır. Üretim Arıtma Sağlık giderlerini azaltır. Verimliliği Ürün ya/ya da hizmet kalitesini yükseltir.
TEMİZ ÜRETİM İN ARAÇ VE METODLARI: İşletme Verimliliğinin Arttırılmasına Yönelik Çevre Yönetimi, Ekoverimlilik, Atık Denetleme, Enerji Denetleme, Risk Denetleme, Çevresel Yasa Yönetmeliklerle Uyum Değerlendirmesi, Çevresel Etki Değerlendirme, Yaşam Döngüsü Analizi, Teknoloji Değerlendirme, Kimyasal Değerlendirme, Endüstriyel Ekoloji, Çevre için Tasarım, Çevre için ya da Yeşil Satın Alma, Çevre Yönetim Sistemleri, Çevresel Performans Değerlendirmesi
Firma Alt Sektör Uygulanan Kirlilik Önleme Yöntemi Atık Azaltım Etkinlikleri Atık Azaltımı Tasarruf CFI, Kuzey Karolina, ABD. Boyama, Ağartma Ekipman Modifikasyonu (otomasyon) Boyama tanklarında varolan ancak kullanılmayan debi metreler, aktif hale getirildi. Boyama tanklarına yerleştirilen diferansiyel basınç ileticileri yardımı ile tanklardaki boyama çözeltisi miktarlarının sürekli olarak ölçümü sağlandı. Kullanılan bir bilgisayar programı/otomasyon sistemi yardımı ile boyama tanklarında uygulanan boyama süreçleri otomatik olarak izlenebilir/kontrol edilebilir hale getirildi. Bu otomasyon sistemi, farklı nitelik ve miktarlardaki kumaşların boyanması için gerektiği kadar boya/boyama çözeltisi kullanımına olanak verdi. Su, ısı ve kimyasal kullanımında % 6-16 arasında azaltım sağlandı. Toplam 53.374 m3/yıl su ve 407,8 ton/yıl kimyasal tasarrufu sağlandı. Su kullanımı ve ayrıca arıtılması gereken atık su miktarı da ciddi ölçüde azaldı. 172.755 Dolar/yıl (Amortisman süresi: 4 ay)
Firma Uygulanan Atık Azaltım Etkinlikleri Sağlanan Atık Azaltımı Tasarruf Danimarka, Finlandiya, Norveç ve İsveç teki 15 tekstil firması Yıkama işlemlerinde yapılan gelişmiş süreç kontrolleri ve otomasyon uygulamaları Su kullanımında ortalama % 25 lik bir azaltım sağlanmıştır Belirtilmemiş
Firma Alt Sektör Uygulanan Atık Azaltım Etkinlikleri Sağlanan Atık Azaltımı Tasarruf Açıklanmamış. Dokuma tekstil ürünleri Kapalı devre ultrafiltrasyon sistemi ile tesiste kullanılan polivinil alkolün (PVA) geri kazanımı ve yeniden kullanımı sağlanmıştır Belirtilmemiş. 540.000 Dolar/yıl (Amortisman süresi: 13 ay)
Türkiye de, ılıman iklim koşullarının etkisiyle şeker üretiminin ana ham maddesi şeker pancarıdır. Türkiye, 2004 verilerine göre 13.965.000 ton/yıl pancar üretimi ile toplam Dünya üretiminin %5.6 sını oluşturmaktadır. 2001-2002 kampanya sonuçlarına göre ülkemiz, pancardan şeker üreten ülkeler arasında 1.630.000 ton/yıl ile Dünyada 8. Avrupa da 4. durumdadır. Ülkemizde kişi başına şeker tüketimi yaklaşık 30 kg/yıl dır. Şeker sanayiinin, GSMH olarak Türkiye genelindeki payı % 0,2, imalat sanayii içindeki payı ise % 0,8 düzeyindedir. Üretim, ihracat ve ithalat değerleri olarak sırasıyla; Gıda sanayii içindeki payı ; % 11,6, % 11,5, % 2,1, İmalat sanayii içindeki payı ; % 2,2, % 1,3, % 0,07, Türkiye geneli içindeki payı ; % 1,6, % 1,2, % 0,06 TÜRKİYE DE ŞEKER ENDÜSTRİSİ Kaynak: SEKİZİNCİ BEŞ YILLIK KALKINMA PLANI GIDA SANAYİİ ÖZEL İHTİSAS KOMİSYONU RAPORU -ŞEKER SANAYİİ ALT KOMİSYON RAPORU- ANKARA-2001
ŞEKER ENDÜSTRİSİNDE TEMİZ ÜRETİM Şeker fabrikası atık suları, çeşitli organik ve inorganik maddeler içererek, alıcı ortamlar için önemli derecede kirlilik meydana getirmektedir. Fabrikalar şeker pancarını işledikleri kampanya döneminde 1 ton pancar için 14-16 m 3 su kullanırlar. Bu kadar suyun temini ve kullanıldıktan sonra arıtılması önemli bir problemdir. Şeker endüstrisi yoğun biçimde enerji kullanır. Fosil yakıtların kullanımıyla ciddi miktarlarda sera gazı salınımına neden olur.
ŞEKER ENDÜSTRİSİNDE TEMİZ ÜRETİM Üretim prosesi, ciddi miktarlarda kireç gerektirdiği için, şeker endüstrisi, önemli bir doğal kaynağın tüketicisi konumundadır. Pancardan şeker üretimi prosesinde, doğru değerlendirildiğinde ciddi ekonomik getirileri olan değerli yan ürünler ortaya çıkmaktadır. Bütün bu unsurlar göz önüne alındığında Temiz Üretim Yaklaşımı, şeker endüstrisi için hem çevresel yükümlülüklerini yerine getirmek hem de verimliliğini arttırarak, üretim maliyetlerini azaltmak için gerekli görülmektedir.
ŞEKER ÜRETİM PROSESİ ve YAN ÜRÜNLER
TEMEL İŞLEMLER Pancarın Fabrikaya İletimi (Yüzdürme) Pancarın İçindeki Yabancı Maddelerin Ayrılması Pancarın Yıkanması Pancarın Kıyılması Haşlama ve Difüzyon Şerbetin Arıtılması(Kireçleme ve Karbonatlama) Tephir (Şerbetin Koyulaştırılması) Pişirim (Kristalizasyon) Bekletme ve Santrifüj
Pancarın Fabrikaya İletimi (Yüzdürme) TEMEL İŞLEMLER Silolarda depolanan pancarların fabrikaya naklinde, su ile yüzdürerek nakil sistemi kullanılmaktadır. Su ile nakil sisteminde pancarlar, silolamadan sonra çeşitli şekillerde yüzdürme kanallarına alınırlar ve fabrikaya kadar bu yüzdürme kanallarında su ile taşınırlar. Yüzdürme kanallarındaki su-pancar karışımının hızı yaklaşık 1m/sn kadardır ve 1 ton pancarı fabrikaya taşımak için 8-10 m 3 su gereklidir.
TEMEL İŞLEMLER Pancarın İçindeki Yabancı Maddelerin Ayrılması Yüzdürme kanallarına alınan pancarlar arasında %5-10 kadar ve bazen daha fazla ot, yaprak, sap, taş, toprak, kum gibi yabancı maddeler vardır. Bu maddelerin fabrikaya girmeden önce temizlenmesi gerekir. Pancarların yıkanmasından önce bu yabancı maddeler temizlenir. Bu amaçla kullanılan sistemler: Ot tutucular Taş tutucular Kum tutucular
TEMEL İŞLEMLER Pancarın Yıkanması Pancarın işlemeye alınmadan önce üzerinde yapışık haldeki tüm toprak ve kumun ayrılması gerekir. Aksi halde daha sonraki aşamalarda çeşitli sorunlar ortaya çıkar. Yüzdürme kanallarında yüzeyindeki çamur büyük ölçüde temizlenen pancarın tamamen temizlenmesi için özel yıkama sistemlerinden yararlanılır. Bu sistemler üç grup altında toplanabilir: Pancar yıkama tekneleri Tamburlu tipte yıkayıcılar Basınçlı su püskürten yıkama sistemleri
TEMEL İŞLEMLER Pancarın Kıyılması Pancar hücrelerinde bulunan şeker, difüzyon metodu ile sıcak suda çözündürülerek alınmaktadır. Sıcak suyun pancar hücrelerine girebilmesi için hücreleri çevreleyen tabakaların parçalanması gereklidir. Bu nedenle, difüzyon işleminin etkin olarak yapılması için önce pancarı doğrayarak ince kıyımlar haline getirmek gerekir. Yıkama sisteminde iyice yıkanan pancarlar, kıyılmak üzere bir elevatörle pancar bıçaklarına verilirler.
TEMEL İŞLEMLER Haşlama ve Difüzyon Bıçaklarda kıyılan pancar, difüzöre gitmeden önce haşlama teknesine girer. Haşlama teknesinde kıyımlar, kule difüzörden döndürülen % 300-350 oranındaki 68-72 o Csıcaklığındaki ham şerbetle karıştırılarak haşlanır. Burada şerbetin bir bölümü çekilerek arıtılmak üzere şerbet arıtım istasyonuna gönderilirken kalan kısım kıyımla birlikte difüzyon kulesinin altından kuleye verilir. Difüzyon kulesinde kıyımlar yukarı doğru çıkarken, yukarıdan verilen difüzyon besleme suyu ile temas eder. Ters akım prensibi ile sürekli ve etkin bir kütle aktarımı gerçekleştirilir. Bu işlem bir döngü içerisinde devam eder.
TEMEL İŞLEMLER Şerbetin Arıtılması Difüzörden gelen ham şerbet, içerisinde şeker dışı yabancı maddeler de bulunduran %12-15 şeker içeren bulanık bir sıvıdır. Şerbet arıtımının temel amacı, ham şerbette bulunan kolloid ve diğer şeker dışı maddeleri uzaklaştırmaktır. Arıtım, kireçleme ve ardından karbonatlama olmak üzere iki temel işlemden oluşur.
TEMEL İŞLEMLER A-Kireçleme Kireç, kireç taşının kireç ocaklarında yakılmasıyla elde edilir. Ortaya çıkan sönmemiş kireç, suyla söndürülerek kireç sütü haline dönüştürülür. Kireç sütü ham şerbetle karıştırılarak kireçleme işlemi gerçekleştirilir. Kireçlemenin amacı kolloidal bir çözelti elde etmek ve şeker dışı maddeleri çöktürmektir. Kirecin çöktürücü etkisi: I. Kalsiyum iyonları ile organik asitleri çöktürmesi II. Hidoksil iyonları ile pektin ve proteinlerin koagülasyonunu sağlaması
B-Karbonatlama TEMEL İŞLEMLER Karbonatlamanın amacı kireçli şerbetteki kireç fazlasını CO2 yardımı ile, çözünmeyen CaCO3 a dönüştürüp onu şerbetten ayırmaktır. Ca(OH) 2 + CO 2 CaCO 3 Bu sırada şeker dışı maddeler de CaCO3 kristallerinin yüzeyine tutunarak CaCO3 ile birlikte çöker. Sistemde kullanılan saf CO2, kireç ocağında kireç sütü elde etmek için kireç taşının yakılmasından çıkan CO2 gazının arıtılması ile elde edilir. Karbonatlama sonrası sulu şerbet, filtreden geçirilerek tephir bölümüne gönderilir.
Tephir (Şerbetin Koyulaştırılması) TEMEL İŞLEMLER Şeker sanayiinde sulu şerbetin koyulaştırılmasında kademeli buharlaştırıcılar kullanılmaktadır. Filtre edilmiş sulu şerbet ısıtıcılardan geçirilerek sıcaklığı 120-125 o C'ye çıkarılır. Isıtılan şerbet I. Kademe tephire gönderilir. Şerbet burada yoğunluğu artarak kendi akışıyla daha düşük basınçtaki bir sonraki kademeye geçer. Bu kademeye ısıtma buharı olarak birinci kademenin şerbet buharı beslenmektedir. İşlem bu şekilde devam ederek son kademede şerbet yoğunluğu % 60-65 'e ulaşır. Sıcaklığı ise 88-90 o C civarındadır. Bu şerbete koyu şerbet adı verilir.
Pişirim (Kristalizasyon) TEMEL İŞLEMLER Pişirim işlemi şeker fabrikalarının rafineri ünitelerinde yapılır. Bu amaçla vakum kazanı diye isimlendirilen silindirik aparatlar kullanılır. Vakum kazanı içerisinde vakum oluşturularak standart şurup vakum kazanına alınır. Buhar kamarasına buhar açılarak pişirim işlemine başlanır. Rafineri ünitesinde kristal şeker pişirimi işlemi koyu şerbetin, kristal beyaz şurubu, orta şeker ve rafine şeker ilavesini takiben hazırlanan standart şurubun kuru madde içeriği % 92-93 oluncaya kadar koyulaştırılması işlemidir. Bu işlem sırasında şeker kristallenir.
Bekletme ve Santrifüj TEMEL İŞLEMLER Pişirim işlemi sonucunda elde edilen lapa, tevzii(dağıtma) teknesine ve buradan da refrijerant denilen bekletme kazanlarına alınır. Daha sonra santrifüjlerde işlenerek kristal şeker şuruptan ayrılır. Santrifüjlerde aynı anda yıkama da yapılır. Santrifüjlerden elde edilen kristal şeker kurutulup elendikten sonra piyasaya verilmek üzere 50 kg. lık polipropilen torbalara doldurularak ambalajlanır.
Yan Ürünler A- Melas B- Küspe ÜRETİLEN YAN ÜRÜNLER VE ATIKLAR Melas, artık içerisinden ekonomik olarak daha fazla şeker alınamayan şeker fabrikası yan ürünüdür. Santrifüj sonunda elde edilen kristal şekerin yanı sıra üretilir. Kaynak: MOLASSES - GENERAL CONSIDERATIONS (1983) Difüzyondan çıkan şekeri alınmış pancar kıyımlarına küspe adı verilir. Küspenin preslenme öncesi kompozisyounu aşağıdaki gibidir. Kaynak: ANAEROBIC BIODEGRADATION OF SUGAR BEET PULP (2000)
ÜRETİLEN YAN ÜRÜNLER VE ATIKLAR C- Karbonatlama Çamuru Karbonatlama çamuru, kireçleme ve karbonatlama sonucu oluşup çöken çamurun pres filtrelerden geçirilmiş son halidir. Karbonatlama çamurunun fiziko-kimyasal ve besiyer madde (nutrient) içeriği aşağıdaki gibidir. Kaynak: SURVEY OF WASTES SPREAD ON LAND - EU COMMISION (2001)
ÜRETİLEN YAN ÜRÜNLER VE ATIKLAR Atıklar A- Atık Sular Türkiye deki bir şeker fabrikasının, bir kampanya döneminde alınmış sonuçlara göre atık su kompozisyonu: Atıksuyun Cinsi ph KOİ BOİ TAKM N (toplam) P(toplam) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) Pancar Toprağı Sevk Suyu 6,81 4700 3500-55 2,60 Çöktürülmüş Filtrasyon Çamuru Suyu (Çöktürme Sonrası) 7,2 8400 5200 450 - - Filtre Torbası Yıkama Suları 9,7 8100 5100 - - - Fabrika Temizlik Suları 7,4 6900 4500 550 58,5 1,45 Kaynak: ŞEKER FABRİKALARINDA PROSESTE KULLANILAN SULAR,FABRİKALARIN KİRLİ ATIKSULARI VE ARITIM STRATEJİLERİ, D.SÜRAL
ÜRETİLEN YAN ÜRÜNLER VE ATIKLAR B- Baca Gazı Emisyonları 425.000 ton/yıl pancar işleyen ve yakıt olarak fuel-oil ya da doğal gaz kullanan bir şeker fabrikasının baca gazı emisyonları aşağıda verilmiştir. Kaynak: IMPROVING THE ECONOMIC AND ENVIRONMENTAL PERFORMANCES OF THE BEET SUGAR INDUSTRY IN SLOVENIA (2006)
ÜRETİLEN YAN ÜRÜNLER VE ATIKLAR Aşağıdaki şekilde bir şeker fabrikasının yan ürün ve atık miktarları görülmektedir. kt/a: bin ton/yıl Kaynak: IMPROVING THE ECONOMIC AND ENVIRONMENTAL PERFORMANCES OF THE BEET SUGAR INDUSTRY IN SLOVENIA (2006)
Yüzdürme ve Yıkanma TEMİZ ÜRETİM OLANAKLARI Pancarın depolanması ve yüzdürme kanallarına taşınması sırasında üzerinde, kırıklar veya çatlaklar meydana gelebilir. Yüzdürme ve yıkanma esnasında bu çatlaklardan yıkanma sularına şeker kaybı gerçekleşir. Bu sular daha sonra atıksu arıtma tesisine iletildiği için, içerisindeki şeker miktarı arıtma tesisine fazladan organik yük gelmesine neden olur. Depolanma ve taşınma esnasında pancara verilen zarar azaltılırsa, şeker kaybı azaltılır. Bu azalma arıtma tesisine gelen organik yükün azalması anlamına gelmektedir. Arıtma tesisine gelen organik yükün azaltılması da arıtımı kolaylaştırmanın yanı sıra arıtma maliyetini de azaltacaktır.
TEMİZ ÜRETİM OLANAKLARI Yüzdürme ve yıkama öncesi pancara verilecek zararın azaltılabilmesi için kamyonlardan pancar boşaltılmasında ve silolarda saklanması esnasında gerekli özen gösterilmelidir. Taşıma ve yıkama suları çöktürme tanklarında çöktürülüp tekrar kullanılabilir. Taşıma ve yıkama sularından gelip çöktürme tanklarında biriken maddeler (taş, toprak vs.) yol yapımında ya da inşaat işlerinde değerlendirilebilir. Kıyılma ve Difüzyon Difüzyon besleme suyu olarak ham su kullanmak yerine, tephir aşamasında oluşan kondanse suyu ve küspenin preslenmesinden sisteme geri döndürülen su kullanılabilir. Kaynak: IPPC REFERENCE DOCUMENT ON BEST AVAILABLE TECHNIQUES IN THE FOOD, DRINK AND MILK INDUSTRIES (2006)
TEMİZ ÜRETİM OLANAKLARI Difüzyon esnasında kullanılan ısıl işlemin yerini alabilecek ve bu sayede enerjiden tasarruf sağlanabilecek sistemler geliştirilmektedir. Bu teknolojilerden birisi de electroporation dır. Konvansiyonel sistemlerde difüzyonun yüksek sıcaklıklarda (68-72 o C) yapılmasının nedeni, şekerin pancar hücrelerinin dışına çıkışını kolaylaştırmaktır. Electroporation sisteminde, kıyılma öncesinde pancar hücrelerini parçalamak için bütün haldeki pancarlara elektrik akımı uygulanır. Bu sayede difüzyon aşamasında yüksek sıcaklıklara gerek kalmadan difüzyon besleme suyuna şeker transferi kolaylıkla sağlanabilir. Kaynak: INNOVATIVE EXAMPLES OF ENERGY EFFICIENCY IN GERMAN SUGAR INDUSTRY (2002)
TEMİZ ÜRETİM OLANAKLARI Aşağıdaki resimde sırasıyla electroporation uygulanan ve uygulanmayan pancarlar karşılaştırılmıştır. Kaynak: INNOVATIVE EXAMPLES OF ENERGY EFFICIENCY IN GERMAN SUGAR INDUSTRY (2002)
Şerbetin Arıtılması TEMİZ ÜRETİM OLANAKLARI Şerbetin arıtılmasında kullanılan kireç, kireç ocağında kireç taşının yakılması ile elde edilir. Bu işlem için fosil yakıtları kullanılır ve baca gazı emisyonları salınır. Kireç kullanımını minimuma indirmek, enerji tüketimini ve emisyon miktarını azaltacak ve arıtma verimini yükseltecektir. Fabrikanın Çevresel Performans Göstergeleri incelenerek, sistemin verimliliğini ve ürün kalitesini etkilemeden kireç kullanımı optimuma çekilmelidir. Proses kontrol ekipmanlarının düzenli kontrol, bakım ve onarımları sistemde gereğinden fazla kireç kullanımını engelleyerek kaynak kullanımını ve oluşan atık (karbonatlama çamuru) miktarını azaltacaktır.
TEMİZ ÜRETİM OLANAKLARI İtalya daki bir şeker fabrikasında yapılan çalışmada, proseste ciddi bir modifikasyon yapmaksızın gerekli önlemler alınmış ve kireç kullanımı %25 mertebelerinde azaltılabilmiştir. Kaynak: ERIDANIA FERRARA, ITALY
TEMİZ ÜRETİM OLANAKLARI Şerbetin arıtılmasından arta kalan karbonatlama çamuru, yüksek miktarda kalsiyum karbonat (CaCO 3 ) içerir. Ve kireç kullanımı gerektiren birçok endüstride kullanılabilir. Karbonatlama çamuru toprak iyileştirici olarak ve asidik toprakların nötralizasyonu için de kullanılabilir. Karbonatlama çamuru, ayrıca toprak için yararlı besin maddelerinden magnezyum, fosfat ve potasyum içerir. Bu nedenle gübre katkı maddesi olarak da kullanılabilir. Çamur, mantar üretiminde dahi denenmiş ve başarılı sonuçlar alınmıştır. Kaynak: www.britishsugar.co.uk
TEMİZ ÜRETİM OLANAKLARI Karbonatlama çamuru, aynı zamanda kağıt endüstrisi için ham madde olarak da kullanılabilmektedir. İngiltere de 2003 yılında yapılan bir araştırmanın ilk aşamasında kağıt üretim ham maddesi olarak, %16 oranında karbonatlama çamuru kullanılmıştır.
TEMİZ ÜRETİM OLANAKLARI Aynı çalışmanın ikinci aşamasında ise kagıt üretimi ana ham maddesi olan selülozun yanı sıra, %23 karbonatlama çamuru ile %10 kurutulmuş küspe kullanılmıştır Kaynak: OVERVIEW OF THE ENVIRONMENTAL PROBLEMS IN BEET SUGAR PROCESSING: POSSIBLE SOLLUTIONS (2005)
TEMİZ ÜRETİM OLANAKLARI Araştırmanın sonucu olarak her iki denemede de, 1. kalitede beyaz kağıt olmasa bile, kullanılabilir kalitede kağıt üretilebilmiştir. 10 ton/gün pancar işleyen bir işletmenin bir yılda ambalajlama ve paketleme amaçlı 400 ton kağıt tükettiği düşünüldüğünde, kendi atıklarını kendi kullanımı için işlemesi olası görülmektedir.
TEMİZ ÜRETİM OLANAKLARI Şerbetin arıtılması için günümüzde kullanılan kireçleme-karbonatlama prosesinin yerini alabilecek, inovatif teknolojiler içeren çevre dostu prosesler geliştirilmektedir. Bu prosesler: Direct crystallization of raw juice Crystallization of the micro-filtered raw juice Chromatographic separation Combination of the two previous technologies Prosesin tamamen değiştirilmesi hususunda daha detaylı araştırmalar ve fizibilite çalışmaları yapılmalıdır. Kaynak: OVERVIEW OF THE ENVIRONMENTAL PROBLEMS IN BEET SUGAR PROCESSING: POSSIBLE SOLLUTIONS (2005)
TEMİZ ÜRETİM OLANAKLARI Tephir (Şerbetin Koyulaştırılması) Tephirden çıkan kondanse suyu yıkama ve taşıma proseslerinde yeniden kullanılabilir. Literatürdeki bir çalışmada '5-6 m 3 /ton pancar' miktarındaki kondansör soğutma suyu prosesin başına verilerek yüzdürme ve yıkama suyu olarak kullanılabilmiştir.
Santrifüj TEMİZ ÜRETİM OLANAKLARI Santrifüj işleminin yan ürünü olarak üretilen melas bir çok endüstride kullanılabilecek değerli bir üründür. Melasın kullanım alanları: Fermantasyon endüstrisi İlaç yapımı Bio-alkol üretimi Maya üretimi Sitrik asit üretimi Hayvan besini Farklı kullanımların farklı kazanımlara yol açacağı çerçevesinde, olası alternatifler için fizibilite çalışmaları gerçekleştirilmelidir.
Küspenin Preslenmesi TEMİZ ÜRETİM OLANAKLARI Küspenin preslenmesinden kazanılan su, difüzörlere besleme suyu olarak döndürülebilir. Küspe kurutularak ya da kısmen melas ile karıştırılarak çiftlik hayvanları için besin olarak kullanılabilir. Şerbetin arıtılması kısmında da bahsedildiği gibi küspe karbonatlama çamuru ile birlikte kullanılarak kağıt üretimi için değerlendirilebilir.
Küspenin Preslenmesi TEMİZ ÜRETİM OLANAKLARI Difüzyon kısmında vurgulanan electroporation teknolojisinin, küspenin preslenmesinde de verimliliği büyük ölçüde arttırdığı kanıtlanmıştır. Konvansiyonel sistemlerde, preslenerek küspenin kuru madde içeriği maksimum %30-35 seviyelerine arttırılabilirken, electroporation uygulanan sistemlerden çıkan küspe, preslenerek kuru madde içeriği %45 seviyelerine arttırılabilmektedir. Bu sayede küspe preslenmesinden sisteme döndürülen su miktarı %30-40 oranında arttırılmış olur. Kaynak: INNOVATIVE EXAMPLES OF ENERGY EFFICIENCY IN GERMAN SUGAR INDUSTRY (2002)
ÖRNEK UYGULAMALAR - CST Şeker Fabrikası CST Şeker Fabrikasında Proses Optimizasyonu Projesi Tunus 1993 Tam Ölçek 1993 te başlayan Tunus Temiz Üretim Programı nın bir parçası olan proje, United States Agency for International Development (USAID) ve United Nations Environment Program(UNEP) desteği ile sürdürülmüştür. CST Şeker Fabrikası, 658 çalışanı ile yılda 70 işgünü işletilmektedir. 36.000 ton/yıl şeker üretim kapasitesine sahip olan işletme, proje döneminde 18.000 ton şeker üretimi gerçekleştirmiştir.
ÖRNEK UYGULAMALAR - CST Şeker Fabrikası İşletmenin üretim prosesi genel anlamda Türkiye de kullanılan prosesler ile paralellik göstermekte ve 7 ana üniteden oluşmaktadır: Yüzdürme ve Yıkanma: Şeker pancarları, yüzdürme kanalları ile yıkama teknelerine ulaştırılmaktadır. Kıyılma: Yıkanmış pancarlar pancar bıçakları ile difüzyona hazır kıyımlar haline getirilmektedir. Difüzyon: 85 o Csıcaklıkta ters akım prensibiyle difüzyon gerçekleştirilmektedir.
ÖRNEK UYGULAMALAR - CST Şeker Fabrikası Şerbetin Arıtılması: Kireçleme-karbonatlama işleminden sonra, ion-exchange yöntemi ile şeker dışı maddeler sistem uzaklaştırılmaktadır. Şerbetin Koyulaştırılması: Arıtılmış şerbet 4 kademeli bir tephir sisteminde koyulaştırılmaktadır. Kristalizasyon: 3 aşamalı kristalizasyon sistemi kullanılmaktadır. Santrifüj: Kristal şeker, son aşama olan santrifüj ile elde edilmektedir.
ÖRNEK UYGULAMALAR - CST Şeker Fabrikası CST Şeker Fabrikası, çevresel problemlerini çözmek, üretim prosesini optimize etmek ve atıklarını azaltabilmek için Temiz Üretim programı başlatmayı karar almıştır. Temiz üretim olanaklarını belirlemeye yönelik yapılan Atık Denetimi sonucu fabrikanın sorunları 4 ana başlıkta listelenmiştir: Atık suda standartların üzerinde BOİ ve KOİ değerleri Aşırı enerji ve su kullanımı Tehlikeli madde (hazardous material) kullanımı Düşük üretim verimliliği
ÖRNEK UYGULAMALAR - CST Şeker Fabrikası Gerekli çalışmalar yürütülerek, temel işlemlerin bir bölümünü kapsayan Temiz Üretim Olanakları belirlenmiş ve belirlenen opsiyonlar kısa sürede uygulamaya konulmuştur. Geri Kazanım: Çalışmaz durumdaki geri kazanma sistemi sistemi onarılarak devreye alınmıştır. Bu sayede üretime iletilemeyen ve şeker içeren pancar parçaları atık olmaktan çıkmıştır. Difüzyon ve Şerbet Arıtımı: Difüzör sıcaklığı gibi bazı işletim parametreleri kontrol edilerek optimizasyonu sağlanmıştır.
ÖRNEK UYGULAMALAR - CST Şeker Fabrikası Eşanjör ve Buharlaştırma: işletim parametrelerinin düzenli izlenmesi ve kontrolü sayesinde tephir işlemi optimize edilerek proses etkinliği arttırılmıştır. Şeker Saflık Kontrolü: melasın saflığı kristalizasyon prosesinin optimize edilmesi ile azaltılmıştır. Bilinmeyen kayıplar: Boruların ve pompaların bakımları yapılarak sızıntılar engellenmiştir. Bu sayede kayıplar önlenmiştir.
ÖRNEK UYGULAMALAR - CST Şeker Fabrikası Sonuçlar A- Çevresel Kazanımlar Belirtilen önlemlerin alınması sonucunda 1.690 ton/yıl şeker, geri kazanılarak atık olmaktan kurtulup, şeker üretim verimliliğinde %6.5 artışa neden olmuştur. Yıllık fuel-oil tüketimi 150 ton azaltılabilmiş, bu sayede enerji tüketiminde %2.1 azalma gerçekleştirilmiştir. 2000 ton/yıl pancar parçasının atık olarak katı atık depolama sahalarına gönderilmesinin önüne geçilmiştir.
ÖRNEK UYGULAMALAR - CST Şeker Fabrikası B- Ekonomik Kazanımlar Toplam 35.000 USD yatırım maliyeti gerektiren projenin, fabrikaya yıllık getirisi 1.400.000 USD olmuştur. Bu getirinin %85 civarı proses ve ürün verimliliğinin arttırılmasından kaynaklanmıştır. Geri kalan %15 lik pay ise ham madde ve enerji kullanımındaki tasarruftan kaynaklanmaktadır. Kaynak: MANUFACTURE OF FOOD PRODUCTS AND BEVERAGES # 41 UNEP IE (1997)
ENERJİ VERİMLİLİĞİ- Almanya
Şeker Üretiminde Sıfır Atık Kavramı- Slovenya
Şeker Üretiminde Sıfır Atık Kavramı- Slovenya kt/a: bin ton/yıl
Şeker Üretiminde Sıfır Atık Kavramı- Slovenya Toprak (36300 ton/yıl) Taş (4800 ton/yıl) Yaprak, sap, kabuk, vb. (4500 ton/yıl) Küspe (19100 ton/yıl) Melas (12400 ton/yıl)? Karbonatlama Çamuru (21500 ton/yıl) Atıksu (546500 ton/yıl) Sıcak su Hava Emisyonları (12400 ton/yıl)
Şeker Üretiminde Sıfır Atık Kavramı- Slovenya
Entegre Kirlilik Önleme ve Kontrolü Direktifi
Entegre Kirlilik Önleme ve Kontrolü Direktifi Yiyecek, İçecek ve Süt (YİS) Endüstrileri için En İyi Teknikler (EİT) Referans Dökümanı Tüm YİS Endüstrileri için genel EİTler Sektörel EİTler
Entegre Kirlilik Önleme ve Kontrolü Direktifi Yiyecek, İçecek ve Süt (YİS) Endüstrileri için En İyi Teknikler (EİT) Referans Dökümanı Şeker pancarının temizlenmesi (üzerindeki toprağın azaltılması) Küspenin kurutulması Su ve enerji kullanımının azaltılması Su ve hava emisyonlarının düşürülmesi Suyun proses içinde yeniden kullanılması Konularında En İyi Teknikler içermektedir.
ÇEVRESEL PERFORMANS İNDİKATÖRLERİ (ÇPİ) Herhangi bir Temiz Üretim Çalışmasının ilk aşaması ilgili sektör için ÇPİ lerin belirlenmesidir. Şeker Endüstrisi için birkaç ÇPİ aşağıdaki tablolarda verilmektedir.
ÇEVRESEL PERFORMANS İNDİKATÖRLERİ (ÇPİ)
TEŞEKKÜRLER Prof. Dr. Göksel N. Demirer Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi Tel: 210 58 67, 210 26 41 Faks: 210 26 46 e.posta: goksel@metu.edu.tr