BİYOKÜTLE-BİYOGAZ
BİYOKÜTLE NEDİR? Biyokütle yakıt olarak kullanılabilen ağaç, bitki, gübre ve atıklar gibi biyolojik malzemelerden elde edilen enerji anlamında kullanılmakta olup; yenilenebilir, her yerde yetiştirilebilen, sosyo-ekonomik gelişme sağlayan, çevre dostu, elektrik üretilebilen, taşıtlar için yakıt elde edilebilen stratejik bir enerji kaynağıdır
BİYOGAZ NEDİR? Biyogaz organik maddelerin oksijensiz ortamda, farklı mikroorganizma gruplarının varlığında, biyometanlaştırma süreçleri (havasız bozunma- biyolojik bozunma - mikrobiyal bozunma - anaerobik fermentasyonun kontrollü süreci) ile elde edilen bir gaz karışımıdır. FOTOSENTEZ-BİYOGAZ ÜRETİMİ KULLANIMI DÖNGÜSÜ
ÇÖP GAZI NEDİR? Çöp gazı (LFG) katı atıkların çözünmesinin yan ürünüdür. Kontrol edilmediği takdirde LFG, küresel ısınmaya, güvenlik ve sağlık sorunlarına neden olabilir
BİYOGAZ VE ÇÖP GAZI KAYNAKLARI Hayvancılık atıkları Zirai atıklar Orman endüstrisi atıkları Deri ve tekstil endüstrisi atıkları Kağıt endüstrisi atıkları Gıda endüstrisi atıkları (çikolata, maya, süt, içecek üretimi ) Sebze, meyve, tahıl ve yağ endüstrisi atıkları Bahçe atıkları Yemek atıkları Hayvan gübreleri ( büyükbaş hayvancılık, küçükbaş hayvancılık, tavukçuluk) Şeker endüstrisi atıkları Evsel katı atıklar Atık su arıtma tesisi atıkları
ATIKTAN ENERJİYE Batı ülkelerinde 1980 lerin ortalarından itibaren çöplük gazının(lfg) borularla toplanması sürecine başlandı. AMAÇ: Çöplük gazının kontrolsüz olarak doğaya yayılmasının küresel ısınma üzerindeki olumsuz etkilerini engellemek Çöplüklerden gelen pis kokuların ve hijyenden uzak ortamın çevrede yaşayanları rahatsız etmesini önlemek
ATIKTAN ENERJİ PROJELERİ NEDEN CAZİPTİR?... YEREL VE GLOBAL FAYDALARI Yerel hava kalitesi (Daha az kötü koku) Daha az haşere Yeraltı sularını korunması Daha az alevlenme, patlama Görüntü kirliliğinin önlenmesi Çevresel gelişim ile civarda yaşayan ve/veya çalışanlarının güvenliği Elektrik üretimi
ATIKTAN ENERJİ PROJELERİ NEDEN CAZİPTİR? EKONOMİK FAYDALARI Teknoloji transferi Yabancı yatırımların ilgisi Enerji üretimiyle ek gelir (opsiyonel) ÇEVRESEL FAYDALARI Sera gazı emisyonunu azaltır Kötü kokuyu ve kendiliğinden tutuşmayı önler Yeraltı sularının kirlenmesini önler SOSYAL FAYDALARI Yeni teknolojiler sayesinde insan kaynaklarını geliştirir İstihdam yaratıcı etki (inşaat ve operasyon)
Birim hacimdeki biyogazda yaklaşık %70 oranında metan gazı bulunur. Hayvan gübresinin biyogaza dönüştürülmesinin avantajları. Fermente olmuş gübre % 20-25 oranında daha fazla verim sağlar. Kırsal kesimde yaşayan ailelerin enerji kaynağı ihtiyacı büyük ölçüde karşılanır. Yapılan hesaplamalar, 10 inek, 30 koyun ve birkaç tavuk besleyen bir çiftçi ailesinin, bunların gübresinden elde edeceği biyogazdan, elektrik, traktör ve otomobil yakıtı, pişirme ve ısınma yakıtı ihtiyacını karşılayabileceğini ortaya koymuştur. (TOTEM - Total Energy Model). Biyogaz ısıtma, aydınlatma, pişirme ve elektrik üretiminde kullanılabilir: Doğrudan yakarak ısınma ve ısıtmada Motor yakıtı olarak kullanımıyla ulaşımda Türbin yakıtı olarak kullanımıyla elektrik üretiminde Doğalgaza katılarak maliyetlerin düşürülmesinde Yakıt pillerinde kullanımı
Biyogazın üstünlükleri Ucuz - çevre dostu bir enerji ve gübre kaynağıdır. Atık geri kazanımı sağlar. Biyogaz üretimi sonucunda hayvan gübresinin kokusu, hissedilmeyecek ölçüde yok olmaktadır ki bu durum kullanım kolaylığı sağlar. Hayvan gübrelerinden kaynaklanan insan sağlığını ve yeraltı sularını tehdit eden hastalık etmenlerinin büyük oranda etkinliğinin kaybolmasını sağlamaktadır. Biyogaz üretiminden sonra atıklar yok olmamakta, üstelik çok daha değerli bir organik gübre haline dönüşmektedir. Kırsal ortamda sürdürülebilirliği sağlar.
ÇEŞİTLİ ATIKLARIN BİR TONU İÇİN BİYOGAZ ÜRETİM POTANSİYELLERİ VE ENERJİ EŞDEĞERLERİ Atık 1 ton/gün atığın üretilmesi için gereken hayvan sayısı Katı Madde İçeriği (%) Biyogaz Verimi (m3/ton atık) Enerji Değeri (MJ/m3 biyogaz) Sığır 20-40 12 25 23-25 Domuz 250-300 9 26 21-25 Yumurta Tavuğu 8000-9000 30 90-150 23-27 Et Tavuğu 10000-15000 60 50-100 21-23 Gıda Sektörü Atıkları - 15 46 21-25 MJ=Megajoule 13
Bir Biyogaz Projesini Yürütmeye Karar Vermeden Önce Sorulması Gereken Bazı Sorular: Projenin gerçekleştirilmesi düşünülen yörede üretilen atık/artıkların içerik ve miktarı nedir? Bu atık/artıklardan hangileri biyogaz eldesi için uygundur? Bunlar biyogaz tesisine nasıl ulaştırılacak? Eğer tesisin kurulması düşünülen yörede ortaya çıkan atık/artıklar, yeterli düzeyde bir enerji, ürün ya da gelir eldesi için yeterli değil ise, birden fazla yerleşim yeri ya da çifliğin atık/artıklarını işleyebilecek bir tesisin işletimi olası mı? Ne tür bir reaktör tipi kullanılması gerekir? 14
Biyogaz tesisinin ilk yatırım, işletme ve bakım maliyetleri ne kadar olacak? İşletimi yürütecek personelin eğitimi nasıl sağlanacak? Tesisin işletimi kapsamında elde edilecek fayda/gelir, yapılacak ilk yatırım maliyetini ne kadar sürede amorti edebilecek? Elde edilecek biyogaz ne için kullanılacak? Öngörülen bu kullanım(lar) için ek bir yatırım gerekecek mi? Kullanılmayacaksa, satışı olası mı? Biyogaz dışında ortaya çıkacak diğer ürünler (fiber, toprak iyileştiricisi ve gübre) nasıl kullanılacak? Kullanılmayacaksa, satışı olası mı? 15
Aşağıdaki konulardaki gerekli danışmanlık hizmetleri nasıl sağlanacak? Uygun atık/artık türlerinin belirlenmesi Bunların karakterizasyonu ve kompozisyonlarının belirlenmesi Uygun atık/artıkların hangi bileşim ve katı madde içeriği ile reaktöre verileceğinin belirlenmesi Laboratuar ölçekli biyogaz üretim potansiyellerinin belirlenmesi Uygun reaktör türünün belirlenmesi Tesisin projelendirilmesi Tesisin inşası Tesisin işletmeye alınması Tesisi işletecek personelin eğitimi
Ülkemizde çeşitli sektörlerden üretilen organik atıklar Organik Atık Türü Organik evsel katı atık 10,9 Miktar (milyon ton/yıl) Bitkisel artık 50,0-65,2 Hayvansal atıklar 11,1* Peynir Üretimi 2,8 Zeytin/Zeytinyağı üretimi 875.621 m 3 Süt ve Süt Ürünleri (peynir dışında)? Dondurulmuş Meyve-Sebze? Nişasta ve Nişasta Bazlı Şekerler Üretimi? Şeker Üretimi? Mezbahalar? Distile Alkollü İçkiler? TOPLAM 75 +? * kuru madde cinsinden, bu miktara karşılık gelen hacmin 50-60 milyon ton olduğu tahmin edilmektedir. 17
AMAÇ VE HEDEFLER Yenilenebilir enerji kaynaklarının elektrik üretimi amaçlı kullanımının yaygınlaştırılması, Kaynak çeşitliliğinin artırılması, Bu kaynakların güvenilir, ekonomik ve kaliteli biçimde ekonomiye kazandırılması, Atıkların değerlendirilmesi, Yeni istihdam alanı yaratılması, Sera gazı emisyonlarının azaltılması, Etrafa yayılan kötü kokunun önlenmesi,
Çevresel Yenilenebilir enerji kullanımı Atıkların değerlendirilmesi Sera gazı emisyonu azaltılması Koku probleminin yok edilmesi Ekonomik Belediye için ek gelir kaynağı Kaynak çeşitliliği Sosyal İstihdam Çevre bilinci için örnek uygulama
BİYOGAZ TESİSİ ÜNİTELERİ 1. Ham Madde Deposu 2. Otomatik Yükleme Tankı 3. Besleme Pompası 4. Fermentör 5. Isıtıcılar 6. Karıştırıcılar 7. Gaz Deposu 8. Kojeneratör, Trafo, Şebeke Bağlantısı 9. Separatör 10. Gübre İşleme ve Depolama
1. AŞAMA: HİDROLİZ veya ÖN ASİTLENDİRME Fermantatif ve Hidrolitik Bakteriler, Karbon Hidratları, Proteinleri ve Yağları, Karbon Dioksit, Asetik Asit ve Uçucu Organik Maddelere dönüştürürler. Uçucu Organik Maddelerin çoğunluğu, yağ asitleri olduğu için bu aşamaya Ön Asitlendirme adı verilir.
2. AŞAMA: ASETİK ASİT OLUŞUMU Asetojenik Bakteriler, yağ asitlerini, asetik asit ve hidrojene dönüştürürler. Diğer bir kısım asetojenik bakteri gurubu ise ortamda oluşmuş bulunan Karbon Dioksit ve Hidrojeni birleştirerek asetik asit oluştururlar.
3. AŞAMA: METAN OLUŞUMU Bu aşamada Metan Bakterileri; 1. Asetik Asitten, Metan ve Karbon Dioksit oluştururlar. 2. Karbon Dioksit ve Hidrojenden, Metan oluştururlar.
METAN VERİMİNE ETKİ EDEN FAKTÖRLER Ortam Sıcaklığı Hammaddenin türü ve miktarı Ortam Asitliği (ph) Partikül Büyüklüğü Fermantasyon Süresi Karbon/Azot Oranı (C/N) Tesis Tipi Kuru Madde Miktarı
METAN VERİMİNE ETKİ EDEN FAKTÖRLER Ortam sıcaklığı, metan gazı oluşumundaki en önemli faktördür. Metan Bakterileri, ani sıcaklık değişimlerinden çabuk etkilenmektedir. Bu nedenle biyogaz tesisleri sıcak bölgelerde daha verimli çalışır. Soğuk bölgelerde ise ısı izolasyonunun çok iyi yapılması gerekir.
METAN VERİMİNE ETKİ EDEN FAKTÖRLER Anaerobik Bakterilerin en önemli besin maddeleri Karbon ve Azot tur. Mikro-organizma, Karbonu, enerji kaynağı olarak kullanırken, Azotu, yeni hücrelerin oluşturulmasında yapı taşı olarak değerlendirir. Karbon, Azota nazaran 20-30 kat fazla kullanılır. İdeal Karbon Azot oranı 30/1 dir.
SONUÇ - Çevreci Bakış Açısı -ARGE Çalışmaları: Yatırımcı-Üniversite İşbirliği - Net, anlaşılır,uygulanabilir ve ihtiyaçlara göre güncellenebilir yasal düzenlemeler - Kurumlar arası işbirliği ve ortak veri tabanı - Uygulanabilir teşvik mekanizmaları - Uluslararası işbirlikleri
ORTAK AKIL Hiçbirşey Ayağınıza Gelmez. En Azından İyi Olan Hiçbirşey. İstiyorsanız Gidip Almanız Gerekir. Charles Buxton