Biyogaz üretim tesisleri; tarımsal biyogaz tesisleri, atık su arıtma tesisleri, belediye katı atık arıtma tesisleri, endüstriyel biyogaz tesisleri ve katı atık geri kazanım tesisleri olmak üzere 5 sınıfta toplanabilir.
Tarımsal biyogaz tesisleri de kendi arasında sınıflara ayrılmaktadır. Bunlar; aile ve çiftlik tipi ile merkezi biyogaz tesisleridir. Bu tesisler genel olarak Çin ve Hindistan’da yaygın olarak kullanılırken Avrupa’da da bu tesislere benzer örnekleri görmek mümkündür. Ancak tesislerin yaygınlaştırılması aşamasındaki bilincin geç oluşması ve metan gazı oluşumunun özel yöntemler uygulamayı gerektiren bir iş olması nedeniyle biyogaz üretim tesislerinde sıcaklık değişikliklerinin, yağış parametrelerinin, pH’ın ve kimyasal mikroorganizma kontrollerinin yapılması gerekmektedir.
2.9.1 Tarımsal biyogaz tesisleri
a. Aile Tipi Biyogaz Tesisleri: Aile tipi biyogaz tesisleri özellikle Çin'de çok yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Aile tipi biyogaz tesisleri dışındaki diğer tesislerin çoğunda biyogazın oluştuğu ortamın (fermantör) ısıtılması optimum biyogaz üretimi için gerekli olmakta, biyogaz üretiminde ortam sıcaklığının 35 ºC civarında olması istenmekte, biyogaz tesislerinde ısı kontrolünün sağlanması amacıyla güneş enerjisinden yararlanılabileceği gibi en pratik ve yaygın kullanılan sistem olarak tesisin içine yerleştirilen sıcak sulu serpantinlerden yararlanılmaktadır (Anonim 2017a).
28
b. Çiftlik Tipi: Bir çiftlikte üretilen hammaddelerin bu tesiste kullanılmasından dolayı bu şekilde isimlendirilmektedir. Bu şekilde üretim yapan birçok tesis metan verimini artırmak için balık, sebze ve yağ endüstrisi atıklarını da kullanmaktadır. Bu tarz kurulan tesisler komşu bir veya birkaç çiftlikten de hayvansal atığını bir boru hattıyla alabilmekte ve kullanabilmektedir. Dünyada ve özellikle Almanya, Avusturya ve Danimarka gibi birçok Avrupa ülkesinde bu tesisleri görmek mümkündür. Günümüzde birçok Avrupalı çiftçi yatırımcı sadece biyogaz ve değerli gübre çıktısından değil aynı zamanda yeni iş alanları yarattığı içinde bu tesislere yatırım yapmaktadır. Çiftlik tipi biyogaz tesisleri farklı şekillerde, tasarımlarda ve ölçülerde inşa edilebilmektedir (El Seadi vd. 2008). Çiftlik tipi bir biyogaz tesisi temel olarak atık ve gaz tankları, reaktör, kojenerasyon ünitesi ve güç dağıtım ünitelerinden oluşmaktadır (Heck 2011).
c. Merkezi biyogaz tesisleri: Birçok çiftlikten gelen hayvansal ve bitkisel atıklar merkezi bir toplama alanında toplanmakta, tesisler bu toplama alanına kurulmaktadır. Bu tesisler biyogaz ve gaz transferinde tesis maliyetlerini, işgücünü ve zaman kayıplarını azaltmayı hedeflemektedir. Merkezi biyogaz tesislerinde sindirilebilir tarımsal atıklar, gıda ve balık endüstrisi atıkları, ayrı toplanan organik evsel atıklar ve kanalizasyon atıkları kullanılabilmektedir. Bu tesisler hayvancılığın yoğun olarak yapıldığı dünyanın birçok yerinde özellikle Danimarka’da yaygın olarak kullanılmaktadır.
Belirlenen kurulum planına göre hayvansal, bitkisel ve diğer atıklar ön depolama tankından, kanallar veya özel depolama kamyonları ile toplanan atıklar homojenize edilerek fermantasyon tankına gönderilmektedir. Bu sistemde çiftçilerden biyogaz tesisine gönderilen atıkların yerinde depolanması, transferi ve biyogaz tesisinden elde edilen gübrenin çiftçiye ulaştırılması istenmektedir. Çiftçi depolama alanları bazen birkaç çiftçi tarafından ortak kullanılabilmektedir. Mezofilik ve termofilik sürece bağlı olmak koşuluyla bu sistemde hidrolik bekletme süresi yaklaşık 12-25 gün arasında değişmektedir. Besleme sisteminin sürekli ve biyogaz karışımının içeriye pompa ile alınması gerekmekte ayrıca fermantasyon tankından da dışarıya eşit miktarlarda biyogaz karışımının yine pompa ile alımı yapılmaktadır (Gregersen 1999).
Aile tipi biyogaz tesisleri dışındaki diğer tesislerin çoğunda biyogazın oluştuğu ortamın (fermantör) ısıtılması optimum biyogaz üretimi için gerekli olmaktadır (Bilgin 2003).
29
2.9.2 Atık su arıtma tesisleri
Birincil ve ikincil olarak atık su arıtma tesislerinde anaerobik fermantasyon kullanılmakta ve biyogaz üretimi gerçekleştirilmektedir. Bu sistem işlem dengelemesi ve nihai atık miktarını azaltmak için kullanılmaktadır. Avrupa’daki arıtma çamurunun yaklaşık %30-70 kadarı bu anaerobik fermantasyon ile iyileştirilmektedir. Arıtma çamuru tarımsal alanlarda kullanılabildiği gibi yakma ile enerji üretiminde de kullanılabilmektedir (Gregersen 1999).
2.9.3 Belediye katı atık arıtma tesisleri
Dünya da birçok ülkede evsel katı atık ya toplama alanlarında bertaraf edilmekte ya da güç tesislerinde yakılmaktadır. Pratikte bu evsel atıkların büyük bir kısmı anaerobik fermantasyonda kullanılabileceği için ciddi bir enerji kaybıdır hatta bu atıklar toplu olarak biyogaz üretiminde de kullanılmaktadır. Son yıllarda atıkları kaynağında ayırma ve geri dönüşüme olan ilgi artmakta bu durum organik atıklar için en uygun iyileştirme yöntemi olarak görülmektedir. Mutfak atıkları çok ıslak ve aerobik ayrıştırma için uygun bir yapıdan yoksun fakat anaerobik fermantasyon için zengin bir hammadde kaynağıdır. Kaynak kullanımı açısından evsel atıklar dünyada biyogaz üretiminde en yaygın olarak kullanılan atık türüdür. Burada ana amaç organik atıkların depolama alanlarında bertarafını veya yakma ile bertarafını azaltarak geri dönüşüme yönlendirmektir (Yokuş 2011).
2.9.4 Endüstriyel biyogaz tesisleri
Atık suların iyileştirilmesinde ve endüstriyel atıklarda bir yüzyıldan fazladır kullanılmakta olan anaerobik proses bugün gıda işlemeden, tarıma dayalı sanayiye hatta ilaç endüstrisine kadar geniş bir alanda kullanılan standart bir teknolojidir. Ayrıca anaerobik proses nihai bertaraftan önce organik yüklü atık sular içinde kullanılmaktadır. Teknolojideki son gelişmelerden dolayı seyreltilmiş atık sularda da anaerobik proses kullanılabilmektedir. Avrupa bu konumuyla dünyada lider durumdadır. Son yıllardaki enerji ile ilgili hususlar ve çevresel kaygılar organik endüstriyel atıkların anaerobik prosesle iyileştirilmesi ve organik katı atık yönetimini doğrudan ilgilendirmekte bu süreç çevresel yasalarla da kontrol edilmektedir. Atık su arıtmada anaerobik prosesin uygulandığı endüstri alanları;
• Gıda endüstrisi; sebze konserve, süt, peynir, kesimhane ve patates işleme endüstrisi vb. • İçecek endüstrisi; bira, meşrubat, alkollü içki, kahve, meyve suları vb.
30
• Sanayi ürünleri; kâğıt ve karton, kauçuk, kimyasal maddeler, nişasta ve ilaç sanayi vb. birçok alanda kullanılmaktadır (Yokuş 2011).