Download Biyokütle Enerjisi ve Biyogaz Üretim Prosesi and more Summaries Biochemistry in PDF only on Docsity!
BİYOKÜTLE ENERJİSİ VE
BİYOGAZ ÜRETİM PROSESİ
Biyokütle enerjisi, 100 yıldan daha az bir sürede kendini yenileyebilen karada veya suda yetişen herhangi bir bitki de dahil olmak üzere, kentsel, ormancılık ve gıda endüstrileri tarafından üretilen atık, organik malzemelerden enerjinin geri kazanılmasını ifade eder. Biyokütle enerjisinin temeli, bitkilerin güneşten aldıkları enerjiyi fotosentez yoluyla kimyasal enerji biçiminde depolamalarıdır, süreç tam olarak böyle başlar. Kimyasal enerjinin biyolojik organizmalardan biyokütle enerjisine transferi çeşitli işlemlerle gerçekleşir. [1] Biyokütle enerjisi, çevre dostu, sürdürülebilir enerji üretimi ve çevre yönetimi sağlayan gelişim ve sürekliliği hedefleyen özellikleri ile tüm dünyada geniş bir uygulama alanı ve yeni gelişen bir ilgi alanı bulmuştur. Kolay depolanabilirliği, taşınabilirliği ve her ölçekte enerji verimiyle tüketim tiplerine uyumluluğu, biyokütle enerjisinin yakın gelecekte en önemli kaynak değeri göreceğine işaret eder. Biyokütle enerjisi, mevcut enerji tüketim yapılarının tamamen ortadan kaldırılmasını gerektiren diğer yenilenebilir teknolojilere kıyasla, kısa vadede ekonomik olarak daha
avantajlıdır ve etkilidir. Yani, biyokütlenin önemli bir avantajı, Türkiye'nin mevcut tarımsal ve endüstriyel altyapısının uygun üretim süreçlerine hali hazırda sahip olmasıdır. Diğer taraftan, Türkiye güneş alma süresi, potansiyel ekilebilir arazi ve su kaynakları gibi nitelikleriyle biyokütle üretimi için oldukça uygundur. Türkiye'de geleneksel yönteme bağlı olarak, biyokütle enerjisi ticari olmayan yakıtlar şeklinde kullanılmaktadır. Ancak son yıllarda modern biyokütlenin kullanım miktarlarının artması, yerel kalkınma, iş yaratma ve küresel ısınmanın önlenmesi açısından önemli bir gelişmedir. Biyokütle enerjisinin Türkiye için kullanılması, dış enerjiye bağımlılığın azaltılması ve tarım/sanayi kirliliğinin önlenmesine yardımcı olmaktadır. [2] Biyokütle enerjisi, geleneksel ve modern üretim formları olarak kullanım alanına göre iki ana gruba ayrılmaktadır. Geleneksel biyokütle, genellikle gelişmekte olan ülkelerde ve kırsal alanlarda ısıtma-pişirme amaçlı kullanılan hayvansal ve tarımsal atıklardan üretilir, düşük verimli enerji sağlayan doğrudan yakma yöntemi kullanılır. Öte yandan, modern biyokütle, ileri kimyasal dönüşüm teknikleriyle üretilen ve elektrik üretimi ve akaryakıt için kullanılan biyogaz, biyoetanol, biyodizel ve sentetik yağ gibi biyoyakıtlardan oluşmaktadır. [1]
KİMYASAL ve BİYOLOJİK PROSESLER
BİYOGAZ
Şekil 2: Anaerobik Biyolojik Arıtma Yöntemleri İçin Sınıflandırma
Biyogaz Üretiminde Kullanılan Sistemler
a.) Kesikli (Batch) Fermantasyon Tesisin fermantörü (üretim tankı) hayvansal ve/veya bitkisel atıklar ile doldurulmakta ve alıkoyma - bekletme süresi kadar bekletilerek biyogazın oluşumu tamamlanmaktadır. Kullanılan organik maddeye ve sistem sıcaklığına bağlı olarak bekleme süresi değişmektedir. Bu süre sonunda tesisin fermantörü (reaktörü) tamamen boşaltılmakta ve yeniden doldurulmaktadır. b.) Beslemeli - Kesikli Fermantasyon (Ardışık) Burada fermantör başlangıçta belirli oranda organik madde ile doldurulmakta ve geri kalan hacim fermantasyon süresine bölünerek günlük miktarlarla tamamlanmaktadır. Belirli fermantasyon süresi sonunda fermantör tamamen boşaltılarak yeniden doldurulmaktadır. c.) Sürekli Fermantasyon Bu fermantasyon biçiminde fermantörden gaz çıkışı başladığında günlük olarak besleme yapılır. Sisteme aktarılan karışım kadar gazı alınmış çökelti sistemden dışarıya alınır. Organik madde fermantöre her gün belirli miktarlarda verilmekte, alıkoyma süresi kadar bekletilmekte ve aynı oranlarda fermente olmuş materyal günlük olarak fermantörden alınmaktadır. Böylece günlük beslemelerle sürekli biyogaz üretimi sağlanmaktadır. [5] Anaerobik çürütme proseslerinde, kompleks organik maddelerin metan gazına dönüştürülmesinde çeşitli tür ve özellikte mikroorganizma grupları yer almaktadır. Bu kompleks organiklerin anaerobik ayrıştırılarak metan gazına dönüştürülmesi üç aşamada gerçekleşmektedir. [3]
- Sıvılaşma Aşaması (Asitojen veya Hidroliz): Kompleks organik maddeler, fermantatif ve hidrolitik bakteri grupları tarafından daha basit yapıda çözülebilir uçucu organik (lipitler, proteinler, karbonhidratlar, suda çözünen şeker, yağ asidi, amino asit, gliserin, alkol, karbonhidrat monomerleri gibi) maddelere parçalanırlar. Hidroliz hızını etkileyen en önemli faktörler pH, sıcaklık ve çamur yaşıdır. Yaş biyokütlede bulunan moleküllere parçalanır.
- Asetojen Aşaması (Asit üretimi): Bu aşamada asetojenik bakteri grupları tarafından birinci aşama hidroliz ürünleri olan uçucu organik maddeler, organik asitlere dönüştürülür. Bakteriler, sıvılaşma aşamasının ürünleriyle beslenerek uçucu yağ asitleri, sirke asidi, hidrojen ve karbon dioksit oluştururlar.
- Metanojenesis Aşaması (Metan Üretimi): Anaerobik arıtmanın son aşamasında ise, diğer iki kademede oluşan ürünler metanojenik bakteriler tarafından metan gazına dönüştürülmektedir. [3]
Metan gazının standart sıcaklık ve basınç altında net ısıl değeri 35.800 kj/m^3 ’tür. Anaerobik çürütücü gazı ortalama olarak yaklaşık %65 oranında metan içerdiğinden, çürütücü gazın ısıl değeri bu değerden daha düşüktür (yaklaşık olarak 22.400 kj/m^3 ). Metan, propan ve bütandan oluşan doğalgaz ile karşılaştırıldığında ısıl değeri düşüktür. Biyogaz, kazanlar ve içten yanmalı motorlar için yakıt olarak kullanılabilir. Biyogaz üretimindeki ve kompost kalitesindeki yüksek verimler, ayrı olarak toplanmış veya kaynağında ayrılmış evsel organik katı atık ile elde edilirken, mekanik olarak ayrılmış evsel organik katı atığın biyogaz üretim verimi daha düşük olmaktadır. Katı atıkların tek başına veya diğer atıklarla (mezbaha, hayvan çiftliği, organik endüstriyel atıklar gibi) birlikte havasız sistemlerde arıtımı, hem biyogaz eldesi ve enerji üretimi hem de düzenli depolama tesislerine gönderilen organik katı atık miktarının azaltılarak Avrupa Birliği biyolojik olarak ayrışabilir atık azaltımı hedeflerinin sağlanması açısından oldukça önemli bir alternatif olarak görülmektedir. [3]
KAYNAKLAR
[1] BAYRAÇ, H, ÖZARSLAN, B. (2018). Biyokütle Enerjisi ve Ekonomik Büyüme Arasındaki İlişkinin Ampirik Bir Analizi: Türkiye Örneği. Yalova Sosyal Bilimler Dergisi, 8 (17), 1-17. Retrieved from: https://dergipark.org.tr/tr/pub/yalovasosbil/issue/39903/ [2] ERSANLI, C, ERCİYES, A, BAŞLAK, C. (2019). Geleceğin Düyasında Bilimsel ve Mesleki Çalışmalar 2019 Matematik ve Fen Bilimleri. Retrieved from: https://issuu.com/isvosjournal/docs/gdbvem_2019-fen_ve_matematik? issuu_product=document_page&issuu_context=action&issuu_cta=like_publication [3] YILDIZ, Ş, SALTABAŞ, F, BALAHORLİ, V, SEZER, K, YAĞMUR, K. (2009). Organik Atıklardan Biyogaz Üretimi (Biyometanizasyon) Projesi – İstanbul Örneği. İSTAÇ A.Ş. İstanbul Büyükşehir Belediyesi Çevre Koruma ve Atık Maddeleri Değerlendirme Sanayi ve Ticaret A.Ş., İstanbul, Türkiye. Retrieved from https://istac.istanbul/contents/44/cevre- makaleleri_130833527436070131.pdf [4] ÜÇGÜL, İ, AKGÜL, G. (2010). Biyokütle Teknolojisi. SDÜ Yekarum e-Dergi, 1 (1). Retrieved from https://dergipark.org.tr/tr/pub/yekarum/issue/21886/
[5] http://www.yegm.gov.tr/yenilenebilir/biyogaz.aspx ELİF BERFİN KAVAK KİMYA MÜHENDİSİ (LİSANS ÖĞRENCİSİ) elifkavak99@gmail.com
