Biyokütle Enerjis

Biyokütle, canlılar tarafından üretilen ve bileşim olarak organik karbon içeren maddelere verilen genel isimdir. Tarım ve orman ürünleri, evsel organik atıklar, tarımsal/hayvansal atıklar ve organik endüstriyel yan ürünler/atıklar, yüksek üretim miktarları nedeniyle gündemde bulunan biyokütle kaynaklarıdır. Bahsi geçen biyokütle kaynakları fosil bazlı kaynaklar yerine kullanılarak biyoenerji, endüstriyel kimyasallar ve çeşitli tüketim maddeleri gibi yüksek katma değerli biyoürünlerin üretiminde kullanılabilecek olan maddelerdir.

1973 yılından bu yana temel enerji planları, tam olarak uygulanamamış veya ölçülebilir değerler içermemiş olmasına rağmen, herkes tarafından kabul edilmiştir. Günümüzde ise, enerji senaryosuna ilişkin hedeflenen değerleri gerçekleştirebilmek için yenilenebilir enerji kullanımı düzgün bir oranla arttırılmaktadır. Yenilenebilir enerji tüketiminin yaklaşık %70’i biyokütleden ve özellikle de, %55’i katı biyokütleden karşılanmaktadır. Biyogaz ve diğer biyoyakıtlar ise tüketilen diğer biyokütle enerji kaynaklarıdır. Hedeflenen artış oranı, katı biyokütlenin merkezi güç sistemlerinde kullanımında 9 PJ, ulaşım için sıvı biyoyakıt kullanımında 8 PJ, biyogaz üretiminde 14 PJ artış ile desteklenmektedir. Böylece 2010 yılında toplam elektrik üretimi içinde %33 olan yenilenebilir enerji kaynaklarının payının, 2020 yılında %50’ye ulaşması öngörülmektedir.

Avrupa Birliği (AB) için de, 2020 yılında ulaştırma sektörü enerji talebinin %10 oranında biyokütle ile karşılanması hedeflenmekte, geçmişte olduğu gibi günümüzde de biyoenerji uzun dönem enerji stratejileri içinde her alanda büyük rol oynamaktadır. Bu hedefle, gerek kara taşımacılığı gerekse hava veya deniz taşımacılığında yenilenebilir yakıtların egemen olacağı öngörülebilmektedir. Ancak günümüz biyoyakıt teknolojileri, düzenleyici değişiklikler, hammadde ve son ürün fiyatları ile bu hedefe ulaşılamayacağı görülmektedir. Bu noktada, Avrupa Endüstriyel Biyoenerji Girişimciliği (EIBI) tarafından risklerin belirlenmesi ve olası finans kaynaklarının paylaşılması yardımıyla yenilikçi biyoenerji değer zinciri oluşturulmuş, 2010-2012 uygulama planı hazırlanmıştır. On yılı aşkın süredir AB’de, termokimyasal ve biyokimyasal metotlara dayalı üretim teknolojilerinin geliştirilmesi için önemli çabalar harcanmıştır.

Dünya genelinde ve özellikle Avrupa’da, enerji alanına yönelik modern biyokütle teknolojisi hızla gelişmektedir. Çin ve Hindistan gibi kırsal nüfusu yüksek ülkeler küçük ölçekli ve kalifiye eleman gerektirmeyen uygulamalara giderken, Danimarka, İsveç, Almanya gibi gelişmiş ülkeler ileri teknolojiye dayalı, kombine ısı ve elektrik üretimi gibi yüksek verimli, orta ve büyük ölçekli uygulamalara ağırlık vermektedir. Brezilya da, tropik iklim kuşağında bulunmasının avantajını da kullanarak, özellikle enerji bitkilerinden biyoyakıt

ve atık/atıksuların anaerobik arıtımından biyogaz eldesi konularındaki çalışmalarla dikkat çekmektedir. Dünyada son yıllardaki ağırlıklı çalışma konuları ise biyokütleden hidrojen eldesi, biyoyakıtların daha verimli ve temiz kullanılabileceği akışkan yatak ve yakıt hücresi teknolojileri gibi yöntemlerdir. Biyokütle enerjisi ile ilgili çalışmaların arttırılması ile birlikte ülkeler 2020 yılına kadar, biyoyakıt üretiminin daha verimli bir hale gelmesi, kapasite arttırımı ve kullanım oranının yükseltilmesi konularında hedefler belirlemişlerdir.

Ülkemizdeki yoğun tarım ve hayvancılık faaliyetleri, önemli orman varlığı ve tarıma elverişli topraklar dikkate alındığında, biyokütle enerji teknolojisi ve bu konuyla ilgili kurulabilecek sistemler sürdürülebilirlik kapsamında önem kazanmaktadır. Biyokütle enerjisi potansiyel açısından, ülkemiz için en önemli ve avantajlı yenilenebilir enerji kaynaklarından biridir. Ülkemizin coğrafik yapısı ve topraklarının biyokütle üretimi açısından elverişli olması, halkımızın tarımsal faaliyetlerle iç içe yaşaması ve başta kırsal bölgeler olmak üzere biyokütle enerjisi ile ilgili taleplerin artması, biyokütle enerjisini ön sıralara taşımaktadır. Türkiye toplam nüfusunun (yaklaşık 74 milyon) yaklaşık %35’lik kısmı, tarımsal faaliyetlerle ilgilenmektedir. Ülkemiz topraklarının yaklaşık %55,6’sı ekilebilir alanlardan oluşurken, bu alanın %15’ini de ormanlar kaplamaktadır. Kullanılan tarım ve orman alanlarının toplamı yaklaşık 60 milyon hektardır. 21,2 milyon ha orman alanına sahip ülkemizde, orman atık/artıklarının değerlendirilmesi sonucunda 35,7 milyon GJ enerji elde edilmesi mümkün olabilecektir.

Türkiye’nin yaklaşık 36,6 milyon hektar olarak belirtilen toplam tarım alanının, 4 milyon hektarının çeşitli sebeplerden dolayı kullanılmadığı ve hali hazırda ekili alanın 28 milyon hektar olduğu rapor edilmiştir. Kullanılmayan alanlarda enerji bitkileri yetiştiriciliğinin yapılması durumunda, 320 PJ/yıl kadar enerjinin geri kazanılabileceği öngörülmektedir. Ülkemizde bulunan 36,6 milyon hektar alan tam kapasite ile kullanılabilir ise, 77 milyon ton tarımsal biyokütle potansiyeli ortaya çıkacaktır. Tarımsal üretim açısından ülkemizde ilk başta %76 oran ile tarla ve bahçe bitkileri yetiştiriciliği yer alırken, bunu sırasıyla hayvan yetiştiriciliği, ormancılık ve balıkçılık takip etmektedir. Bu dağılıma göre, ilk başta yer alan tarla bitkileri yetiştiriciliğinin %67, sebze yetiştiriciliğinin %20 ve meyve yetiştiriciliğinin %14 oranda gerçekleştirildiği göz önüne alındığında, elde edilen artık potansiyelinin de sırasıyla, %88, %9 ve %3 olduğu dikkat çekmektedir.

Ülkemiz genelinde yaygın olarak yetiştirilen tarla bitkilerinden yılda 110.554.660 ton artık elde edilmektedir (Tablo 1). En fazla atık/artık buğday ve arpa yetiştiriciliği sonrası ortaya çıkmakta, bunları mısır ve pamuk atık/artıkları izlemektedir. 2017 yılı verilerine göre, bu bitkilerin üretimi sonrası yaklaşık 96,5 milyon ton/yıl olarak verilen toplam artık miktarının potansiyel enerji

karşılığı, 454,6 milyon GJ olarak belirlenmiştir. Meyve üretimi atıklarının toplam yıllık enerji değeri ise yaklaşık 75 milyon GJ’dür. Bu değerin, %56’sını fındık ve %30’unu da zeytin atıkları oluşturmaktadır. Genel olarak irdelendiğinde, tarla ve bahçe bitkileri yetiştiriciği sonrasında açığa çıkacak atık/artıkların kullanılmasıyla, yaklaşık olarak 909 PJ/yıl enerji üretimi mümkün olabilecektir.

Tablo 1. Tarımsal Artık Potansiyelinin Dağılımı (Tarla Bitkileri Yetiştiriciliği)

Bitki Türü Artık Miktarı (ton/yıl) Illere Göre Dağılım Sırası

Mısır 29.972.983,5 Konyaİzmir

Sakarya

Buğday 29.882.593,5 ŞanlıurfaKonya

Ankara

Şeker Pancarı 15.012.147,0 KonyaYozgat

Aksaray

Pamuk 9.103.680,0 ŞanlıurfaAdana

Aydın

Arpa 10.643.770,5 AnkaraKonya

Şanlıurfa

Fiğ 6.486.854,5 ErzurumSamsun

Kars

Ayçiçeği 2.979.596,8 KonyaEdirne

Adana

Diğerleri 6.473.034,6

TOPLAM 110.554.660,4

Ancak potansiyel olarak yüksek olan tahıl ürünlerinin gıda endüstrisinde kullanılması ve aynı zamanda besin değerlerinin yüksek olması, biyokütle enerji kaynağı olarak kullanımlarını engellemektedir. Bu durum, ikinci nesil biyoyakıtlara yönelimi sağlamıştır. İkinci nesil biyoyakıt üretiminde, gıda değeri olmayan ve başka alanlarda verimli bir kullanım olanağı bulunmayan biyokütle kaynakları (bitkilerin değerlendirilmeyen sap, koçan, dal gibi parçaları, kullanılmayan otsu bitkiler, sucul bitkiler vb.) baz alınmakta, böylece birinci derecede önemli olan gıda ürünlerinin bu amaçla kullanımı önlenebilmektedir. Bu şekilde, biyoyakıtın daha değerli ve verimli olarak elde edilmesi mümkün olabilmektedir.

Hayvancılık faaliyetleri açısından ülkemizin durumu irdelendiğinde, 2017 TÜİK verilerine göre ülkemizde yaklaşık 11.5 milyon büyükbaş ve 33 milyon küçükbaş hayvan ile 314 milyon kümes hayvanı mevcuttur. Hayvan üretim

değerlerinin, hayvancılığın en yoğun yapıldığı illere göre dağılımı, Tablo 2’de görülmektedir.

Tablo 2. Hayvan Üretim Değerlerinin Dağılımı

Büyükbaş Kümes Hayvanları Küçükbaş

1 Konya 801.225 Bolu 37.791.876 Van 2.372.499

2 Erzurum 625.635 Manisa 31.419.925 Konya 2.027.205

3 Kars 596.552 Afyon 28.193.880 Ağrı 1.300.000

4 Balıkesir 532.991 Sakarya 26.710.212 Mersin 1.065.751

5 İzmir 473.938 Balıkesir 26.148.721 Muş 989.116

6 Samsun 445.856 İzmir 16.497.028 Diyarbakır 984.171

7 Muş 428.412 Mersin 11.557.411 Bitlis 904.857

8 Aydın 364.435 Konya 10.519.602 Balıkesir 825.229

9 Ardahan 361.371 Düzce 9.461.334 Ankara 817.324

10 Diyarbakır 342.546 Çorum 9.362.805 Antalya 813.219

Dikkat edilecek olursa, büyükbaş hayvan sayısının %33’lük kısmı ile kümes hayvan sayısının %65’lik kısmı 10 ilde yer almaktadır. Toplam hayvansal atık potansiyelinin yaklaşık %75’i büyükbaş, %19’u küçükbaş ve %6’sı ise kümes hayvanları yetişticiliğinden elde edilmektedir. Çiftlik hayvanlarından elde edilebilecek katı atık miktarı, ortalama 162 milyon ton olarak hesaplanmakta ve uygun şekilde bertaraf edilmedikleri takdirde çevresel ve sosyal problemlere neden olabilmektedir. Bu atıkların biyogaz üretiminde kullanılmasıyla, yaklaşık 2,92 milyar m3 _{biyogaz üretimi ve 193.370 TJ/yıl teorik enerji potansiyeli}

ortaya çıkmaktadır. Ancak elde edilen atığın tamamının biyogaz üretiminde kullanılamayacağı göz önüne alındığında, teknik biyogaz potansiyeli 104.970 TJ/ yıl olarak hesaplanmaktadır. Aynı zamanda, tarımsal faaliyetlerde önemli bir yer tutan organik gübre üretimi de sağlanmaktadır. Ülkemizde mevcut tarımsal artık/ atık miktarına bağlı olarak, biyogaz üretim potansiyelinin; hayvansal atık için 1.7 milyar m3 _{biyogaz/ yıl, bitkisel artık için ise 7 milyar m}3 _{biyogaz/ yıl olabileceği}

değerlendirilmektedir. Tüm potansiyelin kullanılabilmesi durumunda, olası kurulu gücün 1900 MW_e olabileceği tahmin edilmektedir, ki bu da 250 kW ve üstü güçte 7145 biyogaz sisteminin kurulabileceği anlamına gelmektedir. Türkiye’nin sosyo- ekonomik yapısı gereği, tarımsal atık/artık potansiyeli yüksek olan kırsal alanlar için küçük ölçekli biyogaz sistemlerinin kullanımının yaygınlaşması son derece önemlidir. Bunun nedenle, teknik, ekonomik ve sosyal yönden sürdürülebilirliği mümkün sistemlerin, son kullanıcılara sunulması gerekmektedir. Bu kapsamda, ülkemizde tarımsal atık/artıkların tür ve miktarlarına bağlı olarak 100 kW ve üstü güçte kurulabilecek biyogaz tesis sayısının illere göre dağılımı incelenmiştir (Şekil 5). Hayvansal atıkların (tavuk ve sığır atıkları) yanı sıra tarla bitkileri yetiştiriciliğinden ortaya çıkan artıkların değerlendirilebileceği tesis sayısında

gözlenen artış dikkat çekicidir. Bu kapsamda, hayvansal ve bitkisel atık/artıkların değerlendirilebileceği sistem sayısı genel olarak irdelendiğinde ise Konya, Şanlıurfa ve İzmir illerinin ilk üç sırada yer aldığı görülmektedir.

Türkiye’de tarımsal üretim sonucunda açığa çıkan atık/artıklardan, hayvan çiftlikleri, ormancılık ve ağaç işleme endüstrisi ile belediyelere ait atıklardan toplam geri kazanılabilir biyoenerji potansiyelinin yaklaşık 16,92 MTEP olduğu tahmin edilmektedir. Kaynak çeşitliliği ve potansiyelin fazla olmasına rağmen, ülkemizde biyokütle enerjisi konusunda faaliyet gösteren 56 adedi biyogaz üretimine yönelik olmak üzere, 69 adet biyokütle gazlaştırma, atık ısı ve pirolitik yağ enerji santralı bulunmaktadır. Ayrıca 5 adedi biyodizel ve 3 adedi biyoetanol olmak üzere, sıvı biyoyakıt üretimi gerçekleştiren toplam 8 adet firma mevcuttur.

Şekil 5. Tarımsal Atık Potansiyeline Bağlı Olarak 100 kW ve Üstü Kurulabilecek Biyogaz Tesis Sayısının İllere Göre Dağılımı

Ülkemiz için biyokütle enerjisinin kullanımı, sadece enerji bağımlılığının azaltılması değil, aynı zamanda tarımsal ve endüstriyel atıklardan kaynaklanan kirliliğin önlenmesi açısından da önem taşımaktadır. Ayrıca biyokütle enerjisinin önemli avantajlarından biri, ülkemiz sanayi alt yapısının mevcut haline uygun prosesler içermesidir. Bu da yerel üretime yeni bir pazar olanağı sunmakta, istihdam kapasitesinin arttırılabilmesine imkan sağlamaktadır.