Biyokütle Enerjisi

Biyokütle tanımı, fotosentez yapan bütün organik canlılar için kullanılır. Fotosentez klorofil de meydana gelir. Klorofil, güneş enerjisini kullanarak havadaki karbondioksit ve suyu, karbonun bileşenlerinden oluşan karbonhidrat, hidrojen ve oksijene dönüştürür. Bu karbonhidratlar yakıldığında tekrar su ve karbondioksite çevrilmiş olurlar. Biyokütle, bu yol ile güneş enerjisinin depolanması için doğal batarya görevi görmüş olur (Sıram ve diğ., 2005).

Biyogaz, bitki ve hayvan atıkları gibi organik maddelerin havasız ortamlarda fermantasyonu sonucu oluşan ve bileşiminde % 60 –70 metan, % 30-40 karbondioksit ve az miktarda hidrojen sülfür, hidrojen, karbon monoksit ve azot bulunan renksiz ve yanıcı bir gaz karışımıdır. Biyogazın ısıl değeri bileşimindeki metan oranına bağlı olarak değişmekle birlikte genel olarak 4700 – 6000 kcal/m3 kadardır. Bu nedenle ısınma, aydınlatma ve su ısıtılması gibi amaçlarla kolayca kullanılabilen temel enerji kaynaklarına alternatif olabilecek bir enerji kaynağıdır. Öte yandan biyogaz üretimi sonunda elde edilen fermente gübrenin, bir başka deyimle biyo gübrenin tarım uygulamalarında kullanılması durumunda verimin yaklaşık olarak % 25 oranında arttığı belirlenmiştir. Biyogaz, bütün bu yararların yanı sıra biyogaz üretiminde kullanılan hayvan gübrelerinin kokusu proses esnasında kaybolduğundan ve insan sağlığını tehdit eden bir çok unsur ortadan kalktığından, biyogaz üretiminin gerçekleştirildiği alanlarda yaşayan insanlara temiz ve sağlıklı bir çevre kazandıracaktır (EİE,2007).

Dünya’da da birincil enerji tüketim kaynağı % 15’lik oranla biyokütledir. Bu miktar gelişmekte olan ülkelerde % 38 düzeyindedir. Özellikle biyo enerji gelişmekte olan ülkelerde kırsal bölgelerde enerji temin amacıyla kullanılmaktadır. Hindistan’da kırsal bölgelerde yemek pişirme enerjisi toplam enerjinin % 80’ini oluşturmaktadır (Öztürk, 2005).

Biyogaz üretimi için organik içerikli maddeler kullanılmaktadır. Bunlar;

Hayvansal atıklar: Sığır, at, koyun, tavuk gibi hayvanların dışkıları, mezbahana atıkları ve hayvansal ürünlerin işlenmesi sırasında ortaya çıkan atıklar özellikle kırsal kesimler için önerilen biyogaz tesislerinde kullanılmaktadır. Tablo 4.7.’de hayvan sayılarına bağlı olarak kurulabilecek biyogaz tesis kapasiteleri verilmiştir (EİE, 2007).

Tablo 4.7 Hayvan sayılarına bağlı olarak kurulabilecek biyogaz tesisi kapasiteleri (EİE, 2007).

Hayvan Sayısı Tesis Büyüklüğü (m3) Yaş Gübre İhtiyacı (kg-yaş/gün)

Biyogaz Miktarı (m3/gün)

2500 Tavuk 15 200 17

10 Büyükbaş hayvan 10 150 5

Bitkisel atıklar: İnce kıyılmış sap, saman, anız ve mısır artıkları, şeker pancarı yaprakları ve çimen artıkları gibi bitkilerin işlenmeyen kısımları ve bitkisel ürünlerin işlenmesi sırasında ortaya çıkan artıklarıdır. Bitkisel artıkların kullanıldığı biyogaz tesislerinin işletilmesi sırasında proses kontrolü büyük önem taşımaktadır. Bu nedenle kırsal kesimlerde bitkisel artıklardan biyogaz elde edilmesi önerilmemektedir (EİE, 2007).

Organik İçerikli Şehir ve Endüstriyel Atıklar: Kanalizasyon ve dip çamurları, kağıt sanayi ve gıda sanayi atıkları, çözünmüş organik madde derişimi yüksek endüstriyel ve evsel atık sular biyogaz üretiminde kullanılmaktadır. Bu atıklar özellikle belediyeler ve büyük sanayi tesisleri tarafından ileri teknoloji kullanılarak tesis edilen biyogaz üretim merkezlerinde kullanılan atıklardır (EİE, 2007).

Tablo 4.8 Çeşitli kaynaklardan elde edilebilecek biyogaz verimleri ve biyogazdaki metan miktarları (EİE, 2007).

Kaynak

Biyogaz Verimi (Litre/kg)

Metan Oranı (Hacim %’si)

Sığır Gübresi 90-310 65 Kanatlı Gübresi 310-620 60 Domuz Gübresi 340-550 65-70 Buğday samanı 200-300 50-60 Çavdar samanı 200-300 59 Arpa samanı 290-310 59 Mısır sapları ve artıkları 380-460 59

Keten & Kenevir 360 59

Çimen 280-550 70

Sebze Artıkları 330-360 Değişken

Ziraat atıkları 310-430 60-70

Yerfıstığı kabuğu 365 -

Dökülmüş ağaç yaprakları 210-290 58

Algler 420-500 63

4.2.3.1. Biyokütle Enerjisinin Avantajları

• Ucuz–çevre dostu bir enerji ve gübre kaynağıdır. • Atık geri kazanımı sağlar.

• Biyogaz üretimi sonucu hayvan gübresinde bulunabilecek yabancı ot tohumları çimlenme özelliğini kaybeder.

• Hayvan gübrelerinden kaynaklanan insan sağlığını ve yer altı 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 (Bilgin, 2003).

4.2.3.2. Biyokütle Enerjisinin Dezavantajları

Biyokütle enerjisi, genelde çevreye uyumlu bir enerji kaynağı olmakla birlikte, kullanılan biyokütle türüne göre bazı çevresel etkiler yaratabilmektedir. Biyokütle gazlaştırma prosesinde katı yakıt deposu, yanabilen tozlar, yakıtın kurutulması ve üretilen gaz temel risk faktörlerini oluştururlar. Renksiz ve kokusuz olan karbon monoksit gazı solunduğunda tehlikeli bir toksit etki yaratır (EİE, 2007).

4.2.3.3.Türkiye’nin Biyokütle Enerjisi Potansiyeli

Türkiye’de değerlendirilmeyen birçok tarım atığı bulunmaktadır. Bunun başlıca nedenleri arasında, dağınık şekilde bulunan bu atıkların taşıma ve işçilik maliyetleri gelmektedir. Tarımsal atıklar üç grupta incelenebilir. Bunlar; bitkisel üretim sonucunda arta kalan atıklar, hayvansal üretim sonucunda arta kalan atıklar ve tarım ürünlerinin işlenmesi sonucu ortaya çıkan atıklardır.

“Türkiye’nin toplam tarımsal alanı yaklaşık 26.350 milyon hektardır. Bunun % 38.4’ü ekili alan, % 44,1’i orman, % 10.4’ü nadas alanı, % 7.1 meyve ve sebze ekili alanıdır. Tahıllar, yağlı tohumlar ve yumrulu ürünler Türkiye’de en yaygın ürünlerdir. Tahıllar Türkiye’nin orta, doğu ve güney bölgelerinde yaygın olarak yetiştirilmektedir. Tahminen en yüksek atık miktarı buğday ve arpa yetiştiriciliğinden açığa çıkmaktadır. Bununla birlikte mısır ve pamuk yetiştiriciliğinde açığa çıkmaktadır. Türkiye’de yıllık toplam tarımsal atık miktarı yaklaşık olarak 50–65 Mtep’dir. Atıklar tarımsal üretimden sonra tarlada bırakılır” (Çukurova Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarım Makineleri Bölümü, 2005).

“Türkiye’deki tarla ürünlerinin yıllık toplam ısıl değeri yaklaşık olarak 2.28 PJ’dur. Toplam ısıl değeri içerisinde payı en fazla olan temel ürünler sırasıyla % 33.4, buğday % 27.6 ve pamuk % 18.1’dir.

Türkiye’de tarla bitkileri atıklarının ısıl değerlerinin bölgelere göre dağılımı sırasıyla, Akdeniz %24.8, Marmara % 18, Güneydoğu Anadolu % 16.3, İç Anadolu % 13.7, Karadeniz % 13, Ege % 10.6 ve Doğu Anadolu % 3.6’dır. Bahçe bitkilerinin atıklarının ısıl değerlerinin bölgelere göre dağılımı ise sırasıyla, Karadeniz % 48.2 , Ege % 20.4 , Marmara % 12.7 , Akdeniz % 10.8 , Güneydoğu Anadolu % 5.3 , İç Anadolu % 1.34 ve Doğu Anadolu % 1.25’dir. Türkiye’deki bahçe bitkilerinin yıllık ısıl değeri yaklaşık olarak 75 PJ’dür. En büyük ısıl değere sahip ürünler % 55.8 ile fındık, % 25.9 ile zeytindir. Türkiye’de inek, koyun ve kümes hayvanlarının atıklarının yıllık toplam ısıl değerleri sırasıyla 47.8, 3.6 ve 8.7 milyon GJ’dir. Hayvansal atıkların toplam ısıl değerlerinin bölgelere göre dağılımı sırasıyla, Karadeniz % 23.8, Akdeniz % 19.1, Ege % 15.6, Marmara % 12.4, Güneydoğu Anadolu % 12.2, İç Anadolu % 11.4 ve Doğu Anadolu % 5.5’dir” (Çukurova Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarım Makineleri Bölümü, 2005).

Bunların yanında Türkiye’de enerji ormancılığı yönünden de ekonomik değeri yüksek ve hızlı büyüyen yerli ağaç türleri arasında, akkavak, titrek kavak, kızılağaç, kızılçam, meşe, dişbudak, fıstık çamı, karaçam, sedir ve servi ağaçlarını saymak olanaklıdır. Bugün için biyogaz üretim potansiyeli olan açık maddeler, kırsal atıklar, yüksek kirlilik içeren endüstriyel atıklar, atık su arıtma tesislerinden biyolojik arıtma süreci sonunda elde edilen çamurlar, katı atıkların organik özellik taşıyan bileşenleri ve bu atıklara benzer özellikteki diğer atıklar şekline sıralanabilir. Bu atıkların biyogaz üretimi için kullanılmasıyla bir yönüyle atık bertarafı gerçekleştirilirken, diğer yönüyle de enerji elde edilmiş olur.

Organik bir kaynak niteliğindeki atıklardan gübrenin tezek olarak yakılması ulusal ekonomi için büyük zarardır. Bu bağlamda biyogaz tesislerinin yaygınlaştırılması önemlidir. Biyogaz tesislerinin yanı sıra, şebeke ile bağlantılı çalışan “çöp termik santralleri” ile elektrik üretimi sağlanabilmektedir. Bir tür biyogaz materyali olan çöpün, çöp termik santralleriyle enerji üretiminde kullanılması, özellikle kentsel çöpün ortadan kaldırılmasıyla birlikte iki tür işlevi içermektedir. Böylelikle çöp yığınlarında açılan özel sondaj kuyuları ile metan gazı elde edilmektedir. Doğal biçimde, çöplerin fermantasyona uğraması sonucunda oluşan metan gazı, çöp yığınlarından sızmama durumunda patlamalara neden olduğu gibi, atmosfere dağılması durumunda da sera etkisine yol açmaktadır. Metan sondaj kuyuları ile alınan gaz çevre sorunu oluşturmadan, gaz türbinli bir santralde yakıt olarak değerlendirilebilmektedir (TMMOB, 2007). Türkiye'de son zamanlarda organik atık, biyokütle ve biyogazdan enerji eldesine yönelik kamu ve özel sektör yatırımları artmaya başlamıştır. Öncelikle Büyükşehir belediyeleri çöp atıklarının çözümüne yönelik olarak atık yakma ve enerji üretim tesisleri kurmaya başlamışlardır. Türkiye’de yapımı tamamlanan biyokütle ve atık yakıt kaynaklı kojenerasyon tesisleri Tablo 4.9’da verilmiştir.

Tablo 4.9 Türkiye'de yapımı tamamlanan biyokütle ve atık yakıt kaynaklı kojenerasyon tesisleri (MMO 2007).

Kurum Adı Bölgesi Yeri Kapasite (MW) Yakıt Tipi

AKSA Enerji Bursa Bursa 1.2 Çöp

Belka Ankara Ankara 3.2 Biogaz

İstaç İstanbul Kemer-Burgaz 6 Çöp

İzaydaş İzmit Köseköy 5.2 Çöp