İstanbul Esenler Belediyesi'nin kentsel katı atığının yanabilirliğinin araştırılması ve enerji potansiyelinin değerlendirilmesi

T.C.

DÜZCE ÜNİVERSİTESİ

FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

İSTANBUL ESENLER BELEDİYESİ’NİN KENTSEL KATI

ATIĞININ YANABİLİRLİĞİNİN ARAŞTIRILMASI VE ENERJİ

POTANSİYELİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ

MEHMET AKİF USLU

YÜKSEK LİSANS TEZİ

MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI

DANIŞMAN

DOC. DR. FATİH TAŞPINAR

BEYAN

Bu tez çalışmasının kendi çalışmam olduğunu, tezin planlanmasından yazımına kadar bütün aşamalarda etik dışı davranışımın olmadığını, bu tezdeki bütün bilgileri akademik ve etik kurallar içinde elde ettiğimi, bu tez çalışmasıyla elde edilmeyen bütün bilgi ve yorumlara kaynak gösterdiğimi ve bu kaynakları da kaynaklar listesine aldığımı, yine bu tezin çalışılması ve yazımı sırasında patent ve telif haklarını ihlal edici bir davranışımın olmadığını beyan ederim.

25 Haziran 2018

TEŞEKKÜR

Bu projenin hazırlanmasında süresince gösterdiği her türlü destek ve yardımdan dolayı çok değerli hocam Doç. Dr. Fatih Taşpınar’a en içten dileklerimle teşekkür ederim. Bu tez çalışması boyunca çalışma arkadaşlarıma da desteklerinden dolayı teşekkür ederim. Ayrıca her zaman yanımda olan aileme ve arkadaşlarıma sonsuz teşekkürlerimi sunarım. Bu tez çalışması, Düzce Üniversitesi BAP 2017.06.02.584 numaralı Bilimsel Araştırma Projesiyle desteklenmiştir.

İÇİNDEKİLER

ŞEKİL LİSTESİ ... ix

ÇİZELGE LİSTESİ ... xi

KISALTMALAR ... xii

SİMGELER ... xiii

ÖZET ... xiv

ABSTRACT ... xv

1. GİRİŞ ... 1

2. KATI ATIKLAR ... 4

2.1. KATI ATIK TARİHÇESİ ... 4

2.2. KATI ATIKLARIN SINIFLANDIRILMASI ... 6

2.2.1. Evsel Katı Atıklar ... 6

2.2.2. Tehlikeli Atıklar ... 7

2.2.3. Endüstriyel Atıklar ... 8

2.2.4. Tarımsal ve Bahçe Atıkları ... 9

2.2.5. Tıbbi Atıklar ... 10

2.2.6. İnşaat Artığı Moloz Atıkları ... 10

2.3. KATI ATIK YÖNETİMİ ... 11

2.3.1. Atık Üretimi ... 12

2.3.2. Biriktirme ... 12

2.3.3. Toplama ... 13

2.3.4. Katı Atık Taşıma ... 13

2.3.4.2. Demir Yolu ile Taşıma ... 15

2.3.4.3. Su Yolu ile Taşıma ... 15

2.3.4.4. Katı Atıkların Boru İçinde Taşınması ... 15

2.3.5. Katı Atık Taşıma Optimizasyonu ... 16

2.3.5.1. İki Ayrı Bertaraf Etme Tesisi Bulunan Bölgelerde Taşıma Optimizasyonu ... 16

2.3.5.2. Aktarmalı Taşıma Halinde Optimizasyonu ... 16

2.3.5.3. Küçük Bölge (Mikro) Güzergâh Araştırması ... 16

2.3.6. Aktarma (Transfer) İstasyonları ... 16

2.3.6.1. Aktarma İstasyonu ve Çalışma Şekli ... 16

2.3.6.2. Aktarma İstasyonları Tipleri ... 17

2.3.7. Katı Atıkların Termal Bertarafı ... 18

2.3.8. Kalorifik Değer Analizinde Kullanılan Yöntemler ... 19

2.3.8.1. Termogravimetrik Yöntemler ... 19

2.3.8.2. Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC) ... 20

2.3.8.3. Bomba Kalorimetresi ... 21

2.4. KENTSEL ATIKTAN ENERJİ POTANSİYELİ ... 22

3. ATIK YAKMA VE GAZLAŞTIRMAİLE ENERJİ ÜRETİMİ ... 24

3.1. KÜTLESEL ATIK YAKMA PROSESİ ... 25

3.2. EVSEL ATIĞIN ISIL DEĞERİ ... 26

3.2.1. Elementel Analiz ... 27

3.2.2. Atığın Bileşimine Dayanan Analiz ... 27

3.2.3. Yaklaşık Analiz ... 33

3.3. EVSEL KATI ATIK YAKMA TESİSLERİ... 37

3.3.1. Atıktan Enerji Geri Kazanımlı Yakma Tesisleri ... 38

3.3.1.2. Döner Fırınlı Yakma Tesisi ... 41

3.3.1.3. Akışkan Yataklı Yakma Tesisi ... 42

3.3.1.4. Çok Gözlü Yakma Tesisi ... 43

3.3.1.5. Paket (Modüler) Yakma Sistemleri ... 43

3.3.2. Atık Yakma Tesisi Maliyetleri ... 44

3.3.3. Isı Geri Kazanımı ... 46

3.3.4. Piroliz ve Gazlaştırma ... 48

3.3.4.1. Piroliz ... 48

3.3.4.2. Gazlaştırma ... 49

3.3.4.3. Plazma Gazlaştırma ... 53

3.4. KÜTLESEL YAKMA VE ATY (RDF/ATIKTAN TÜRETİLMİŞ YAKIT) YAKMA TESİSLERİ KIYASLAMASI ... 55

3.5. AYRI TOPLANMIŞ KAĞIT VE PLASTİKLERİN YAKILMASI ... 56

4. İSTANBUL ESENLER BELEDİYESİ’NİN KENTSEL KATI

ATIĞININ YANABİLİRLİĞİNİN ARAŞTIRILMASI VE ENERJİ

POTANSİYELİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ ... 58

4.1. KENTSEL KATI ATIK KARAKTERİZASYONU ... 58

4.1.1. Atık Örneklerinin Toplanması ... 59

4.1.2. Atık Bileşenleri Bazında Sonuçların İncelenmesi ... 67

4.1.2.1. Kış Karakterizasyon Verilerinin Atık Türlerine Göre Değerlendirilmesi ... 67

4.1.2.2. Yaz Karakterizasyon Verilerinin Atık Türlerine Göre Değerlendirilmesi ... 70

4.1.2.3. Genel Değerlendirme ... 73

4.2. ESENLER BELEDİYESİ KATI ATIĞININ ENERJİ POTANSİYELİ ... 76

4.3. ATIKTAN ENERJİ SİSTEMİNE UYGUNLUK TESPİTİ ... 92

6. KAYNAKLAR ... 100

7. EKLER ... 103

EK A: TGA Grafikleri ... 104

EK B: DSC Grafikleri ... 110

ix

ŞEKİL LİSTESİ

Sayfa No

Şekil 2.1. Organik atık ve geri dönüştürülebilir malzemeler. ... 7

Şekil 2.2. Tehlikeli atık kontrol yönetmeliğine uygun tehlikeli atık toplama aracı. ... 8

Şekil 2.3. Endüstriyel atık çeşitleri. ... 8

Şekil 2.4. Tarımsal ve bahçe atıkları çeşitleri. ... 9

Şekil 2.5. İnşaat ve moloz artığı geri dönüşümü. ... 11

Şekil 2.6. Katı atık transferi. ... 13

Şekil 2.7. Aktarma istasyonlarında çöp nakli yapan silo. ... 14

Şekil 2.8. Çöp toplama aracı ve çöp toplama işlemi yapan işçiler. ... 14

Şekil 2.9. Stockholm'de otomatik yeraltı atık toplama sistemleri... 15

Şekil 2.10. Aktarma istasyonu ve çalışma şekli. ... 17

Şekil 2.11. Aktarma istasyonu boşaltma tipleri. ... 17

Şekil 2.12. Termogravimetrik analiz sisteminin şematik diyagramı. ... 20

Şekil 2.13. Isı akışlı sistemin şematik diyagramı. ... 21

Şekil 2.14. Bomba kalorimetre ve analiz aşamaları. ... 22

Şekil 3.1. Yakma sisteminin şematik gösterimi……….. 24

Şekil 3.2. KKA’dan enerji üretimi için kullanılan sürekli beslemeli kütlesel yakma prosesi. ... 25

Şekil 3.3. Tanner diyagramı. ... 37

Şekil 3.4. Izgaralı tip evsel katı atık yakma tesisi tipik görüntüsü. ... 39

Şekil 3.5. KKA yakma tesislerinde kullanılan ızgara tipleri: (a) merdiven basamağı şeklinde hareketli ızgara, (b) fırlatmalı ızgara, (c) kademeli zincir-palet tipi ızgaralar. ... 39

Şekil 3.6. KKA yakılmasında fazla yanma havası ve sıcaklık arasındaki ilişki. ... 40

Şekil 3.7. Örnek ızgara tipleri. ... 40

Şekil 3.8. Yakma birimi ızgarasının çalışma düzeneği diyagramı. ... 41

Şekil 3.9. Döner fırınlı yakma tesisi. ... 42

Şekil 3.10. Akışkan yataklı yakma ünitesi. ... 42

Şekil 3.11. Çok gözlü yakma tesisi. ... 43

Şekil 3.12. Modüler yakma sistemi. ... 44

Şekil 3.13. Su duvarının fırın içerisindeki yerleşimi. ... 46

Şekil 3.14. Piroliz ürünlerinin oluşumunda sıcaklık ve zamanın etkisi ... 49

Şekil 3.15. Reaktör içerisinde gazlaştırma aşamaları. ... 50

Şekil 3.16. Gazlaştırma prosesi aşamaları. ... 53

Şekil 3.17. Döner fırınla plazma gazlaştırma tesisi. ... 54

Şekil 4.1. Esenler İlçesinde numune alınan mahalleler. ………...…....60

Şekil 4.2. Karışıklığa sebep olmaması için kapların üzerine yapıştırılan etiketler. ... 61

Şekil 4.3. Bağlı poşetler açılarak içinde bulunan maddelerin uygun kaplara konulması. ... 62

Şekil 4.4. Karışmayı önlemek için atık kaplarına yapıştırılan etiketli tabela. ... 63

Şekil 4.5. Numunelerin kurutulma işleminin gerçekleştiği etüv. ... 66

Şekil 4.6. Kaba ve ince öğütücü. ... 66

x

Şekil 4.8. Yaz mevsimi A1, B1 ve C1 gruplarının TGA grafiği. ... 77

Şekil 4.9. Kış mevsimi yüksek gelirli A, B, C, D, E numunelerinin TGA grafiği. ... 78

Şekil 4.10. Yaz mevsimi A3, B3, C3 numunelerinin DSC grafiği. ... 79

Şekil 4.11. Yaz mevsimi için Tanner Üçgeni uygulanması. ... 94

Şekil 4.12. Kış mevsimi için Tanner Üçgeni uygulanması. ... 94

xi

ÇİZELGE LİSTESİ

Sayfa No

Çizelge 3.1. Enerji dönüşümleri. ... 27

Çizelge 3.2. KKA bileşenlerinin tipik ısıl değerleri. ... 29

Çizelge 3.3. Kâğıdın değişik tiplerinin ısıl değerleri. ... 32

Çizelge 3.4. KKA’nın tipik nem içeriği. ... 32

Çizelge 3.5. Nihai analiz ve yaklaşık analiz karşılaştırması. ... 33

Çizelge 3.6. KKA bileşenlerinin tipik tahmini analizi. ... 34

Çizelge 3.7. Kentsel katı atıkların tipik madde grubu dağılımı ve yaklaşık ısıl değerleri. ... 35

Çizelge 3.8. Farklı atık türleri için tipik kül ve sudan bağımsız alt ısıl değerler. ... 36

Çizelge 3.9. Yakma tesislerinin uygulama alanları. ... 38

Çizelge 3.10. Katı atık yakma tesisi için yatırım maliyeti (milyon TL). ... 44

Çizelge 3.11. Avrupa ülkeleri yakma ve depolama maliyetleri. ... 45

Çizelge 3.12. İzaydaş A.Ş gider tablosu. ... 45

Çizelge 3.13. KKA’nın yakıt olarak kalitesinin buhar üretimiyle ilişkisi. ... 46

Çizelge 3.14. Enerji geri kazanım sistemlerinin verimleri. ... 47

Çizelge 3.15. Pirolizdeki ana proses değişkenleri. ... 48

Çizelge 3.16. Prosesler arasındaki farklılıklar. ... 51

Çizelge 3.17. Klasik ve plazma gazlaştırma karşılaştırması. ... 54

Çizelge 3.18. Çeşitli yakıtların özellikleri. ... 56

Çizelge 4.1. Kentsel katı atık bileşenleri………. 61

Çizelge 4.2. Esenler Belediyesi 2017 yaz mevsimi katı atık karakterizasyonu. ... 64

Çizelge 4.3. Esenler Belediyesi 2018 kış mevsimi katı atık karakterizasyonu. ... 65

Çizelge 4.4. Yaz mevsimi elementel analiz, kalorimetre ve yaklaşık analiz sonuçları. . 90

Çizelge 4.5. Kış mevsimi elementel analiz, kalorimetre ve yaklaşık analiz sonuçları. .. 91

xii

KISALTMALAR

AB Avrupa Birliği

AYT Atıktan Türetilmiş Yakıt

BTU British Thermal Unit

ÇED Çevresel Etki Değerlendirme

DSC Diferansiyel Scanning Kalorimetre

EPA Environmental Protection Agency

ESF Elektrostatik Filtrelere

Haid Alt Isıl Değer

HHV Higher Heating Value (Yüksek ısıl değer)

KAY Katı Atık Yönetimi

KKA Kentsel Katı Atık

LHV Lower Heating (düşük ısıl değer)

MSW Municipal Solid Wastes

xiii

SİMGELER

kWh Kilo Watt Hour

m Kütle

mWh Mili Watt Hour

pJ Pikojoule (10-12)

W Watt

t Celcius Sıcaklık Derecesi

t Ton

xiv

ÖZET

İSTANBUL ESENLER BELEDİYESİ’NİN KENTSEL KATI ATIĞININ YANABİLİRLİĞİNİN ARAŞTIRILMASI VE ENERJİ POTANSİYELİNİN

DEĞERLENDİRİLMESİ

Mehmet Akif USLU Düzce Üniversitesi

Fen Bilimleri Enstitüsü, Makine Mühendisliği Anabilim Dalı Yüksek Lisans Tezi

Danışman: Doç. Dr. Fatih TAŞPINAR Haziran 2018, 116 sayfa

Ülkemizde AB uyum süreci çerçevesinde atık yönetim mevzuatlarında değişiklikler yapılmış ve düzenli depolama alanlarına gönderilen atık miktarlarının azaltılmasına yönelik politika oluşturulmuştur. Bu doğrultuda, Atıkların Düzenli Depolanmasına Dair Yönetmelik ile biyobozunur atıkların düzenli depolama sahalarında bertarafı ile ilgili kısıtlamalar getirilmiştir. Bu amaçla düzenli depolamaya giden atık miktarlarını azaltmaya yönelik mekanik, biyolojik ve termal işlemlerin uygulaması öngörülmüştür. Bu tez çalışması ile Esenler Belediyesinde oluşan kentsel kat atıkların yakma sistemi ile bertaraf edilmesine uygunluğu, saha ve laboratuvar çalışmaları ile incelenmiştir. Esenler Belediyesi, 16 ilçeden oluşan ve toplam 5.227 hektarlık bir alana sahip İstanbul ilinde şehrin merkezi sayılabilecek bir ilçe olup, 2016 itibariyle nüfusu 57.231'dir. Çalışma sürecinde, Esenler’ de oluşan kentsel katı atıklar için öngörülen termal bertaraf sistemleri incelenmiştir. Bu kapsamda ilçede farklı mahallerde oluşan kentsel katı atıkların mevsimsel karakterizasyonu yapılmıştır. Alınan örneklerin fiziksel ve kimyasal özellikleri araştırılmış, kalorifik değer analizi için bomba kalorimetresi, TGA ve DSC testleri yapılmıştır. Örneklerin elementel analizi ile de kimyasal bileşimi hakkında bilgi edinilmiştir. Tüm bu analizler ve yapılan değerlendirmeler neticesinde Esenler Belediyesi’nde üretilen kentsel katı atıkların direkt veya dolaylı yakmaya uygunluğu değerlendirilmiştir. Kış ve yaz örneklerinin yanma ve kalorifik analizleri farklılık arz etse de oluşan ortalama atığın direkt yakmaya uygun olduğu belirlenmiştir.

xv

ABSTRACT

EVALUATION OF ENERGY POTANTIAL AND COMBUSTIBILITY OF MUNICIPAL SOLID WASTES OF ESENLER MANUCIPALITY IN ISTANBUL

Mehmet Akif USLU Düzce University

Graduate School of Natural and Applied Sciences, Department of Mechanical Engineering

Master’s Thesis

Supervisor: Assoc. Prof. Dr. Fatih TAŞPINAR June 2018, 116 pages

Within the framework of the EU regulations adoptions in our country, waste management legislation has been amended and a policy has been set up to reduce the amount of waste sent to landfills. In this respect, the disposal of biodegradable wastes on landfills have been introduced and restricted with The Regulation on Landfilling of Wastes. Therefore, the use of mechanical, biological and thermal processes to reduce waste amounts is envisaged. The suitability of combustion of municipal solid wastes (MSWs) generated in Esenler Municipality was investigated by field and laboratory studies within this thesis study. Esenler, a municipality in Istanbul Metropolitan City with a total area of 5.227 hectares, 18 districts and a population of the 57.231 by 2016, can be considered as the center of the city in Istanbul. During the study period, the thermal disposal systems for municipal solid wastes in Esenler have been investigated. In this context, seasonal characterization of municipal solid wastes generated in different districts of Esenler was obtained. The physical and chemical properties of the MSW samples were investigated and bomb calorimetry, TGA and DSC tests were performed for calorific value analysis. The elemental analysis of the samples also provided information on the chemical composition. As a result of these analyzes and evaluations, the appropriateness of direct or indirect combustion of MSWs produced in Esenler Municipality has been assessed. Although the composition and calorific value analysis results of winter and summer samples varied, it has been determined that the average MSW menu is suitable for direct waste combustion.

1

1. GİRİŞ

Kentleşme ve nüfusun hızlı artışı ile kentsel katı atık zaman içinde artış göstermektedir. Katı atıkların büyük riskler taşıması zamanla vahşi depolamayı uygunsuz hale getirmektedir. Bu vahşi depolamanın yerine teknolojik bertaraf sistemleri uygulanmakta ve bu sistemler geliştirilmektedir. 1970’li yılların başından itibaren düzenli depolama ve yakma sistemleri uygulamaya alınmış, gazifikasyon ve biyometanizasyon sistemleri 1990 ve 2000’li yıllarda yaygınlaşmaya başlamıştır. AB ülkeleri geri dönüşümü olmayan atıkların düzenli depolama sahalarına götürülmemesi gerektiğini ve bunların termal bertaraf edilmesi gerektiğini 2005 yılında zorunlu kılmıştır [1].

Katı atıkların vahşi depolama yerine gelişen teknolojilerle bertaraf edilmesi yüksek maliyetlere neden olmaktadır. Bu durumda ekonomik olarak değerlendirilebilecek katı atıklar elde edilip edilemeyeceği sorusu gündeme gelmiştir. Atıklara uygulanan işleme bağlı olarak madde geri kazanımı, kompost ve enerji elde edilebilir. Atıkların enerji potansiyelinin yüksek olması atığın geri kazanımı üzerinde en çok çalışılan konulardan biri olmasını sağlamıştır. Son günlerde dünyamızdaki enerji kaynaklarının giderek azaldığı sıkça telaffuz edilmektedir. Bunun aksine teknolojideki gelişmeler ve artan nüfus nedeniyle enerji ihtiyacı giderek artmaktadır. Yalnızca katı atıkların, enerji ihtiyacını karşılaması zor olsa da en azından, atıklar bertaraf edilirken aynı zamanda enerji potansiyellerinin değerlendirilmesi en uygun seçenek olacaktır [1].

Vahşi depolama sahaları yerleşim alanları içerisinde veya yakınında bulunması orada yaşayan canlılar için ciddi sorunlara yol açmaktadır. Bu sebeple özellikle yerleşim alanlarında çevreyle uyumlu entegre bir atık yönetim sistemi uygulanması gerekir. Öncelikle bu sistemin uygun bir şekilde yapılması için güvenilir bir atık envanteri oluşturulması gerekmektedir. Oluşan atıkların bölgenin nüfusuna, ekonomik seviyesine, mevcut sanayi türlerine ve mevsimsel değişikliklere bağlı olarak büyük değişiklikler gösterdiği bilinmektedir. Bertaraf sisteminin belirlenmesinde atık verileri büyük önem teşkil etmektedir [2].

2

Entegre katı atık yönetim sisteminde öncelikli amaç, atığın azaltılmasını sağlamak ve üretilen atığın kompost üretilerek veya geri dönüştürülerek sisteme tekrar dâhil edilmesidir. Organik atıkların komposta dönüştürülmesi ile özellikle İstanbul’da terk edilmiş maden ocaklarının ıslah edilmesi düşünülmekte ve pazara entegre edilmesi ile de ekonomik katkı sağlanacağı beklenmektedir. Kompost üretimi haricinde diğer bir yöntem ise biyometanizasyon işlemi olup bu işlemle organik atıklardan oluşan gaz enerjisinin kullanılması sisteme katkı sağlayabilir. Bunların yanı sıra çeşitli mevzuatlar ile ambalaj atıklarının geri kazanımı ve düzenli depolama sahalarına depolanmasının azaltılması sağlanmalıdır [3].

Entegre katı atık yönetimi belediyeler ve ilgili kuruluşlar için stratejik bir husustur. İlgili kuruluşlar bütçelerinin bir kısmını katı atıkların bertarafı için ayırmaları gerekmektedir. Diğer taraftan bu kuruluşlar bütün katı atıkların bertarafı için oluşan maliyetlerinin en aza indirilmesi için araştırmalar yapmaktadır. Bir başka deyişle belediyeler ve ilgili kuruluşlar toplumun sağlığı ve çevre için katı atıkları bertaraf etmek zorundadırlar. Katı atıkların yönetimi beş faaliyetten oluşmaktadır. Bunlar; toplama, tasıma, isleme, termal bertaraf ve düzenli depolamadır [4].

Sürdürülebilir kalkınma hedefleri kapsamında gelişen ülkeler katı atıkların insan ve çevre için bir tehlike olmaktan çıkarak ekonomiye katkı sağlamasını amaçlamaktadır. Entegre katı atık yönetim sistemi bu hedeflere katkı sağlayarak kaynakta atık azalımı, tekrar kullanım geri dönüşüm ve geri kazanım uygulamaları ile başlayarak, atığın toplanması ve nihai bertarafı ile son bulan bütüncül bir sistemdir. Gelişmiş ülkelerde termal bertaraf sistemleri atık bertarafı amacıyla uzun zamandır kullanılmaktadır. Evsel atık yakma teknolojisi atık bertarafı hiyerarşisinde en son kademede bulunmaktadır [5].

İstanbul Büyükşehir Belediyesi tarafından 2005 yılında hazırlanan İstanbul Katı Atık Stratejik Planında; kaynağında ayrı toplama yapılan nüfus dışındaki il nüfusunun; 2013 yılından itibaren konteynırlarda toplanan katı atıkların aktarma istasyonlarından termal dönüşüm sağlayan tesislere iletilerek hem bertarafı hem de enerji kazanımı yapılması ön görülmüştür. 2005 yılında da hazırlanan Yüksek Maliyetli Çevre Yatırımları Planlanması Projesi Katı Atık Sektörü AB Direktifleri ile Uyumlu Ulusal Master Planı çalışmasında ise düzenli depolama sahaları ihtiyacının azalması ve depolanacak atığın azalması için atıkların %70-80’lik kısmı bertaraf edilerek %20-30’luk kısmının komposta dönüştürülmesi ön görülmüştür [6].

3

Bu çalışmanın genel amacı İstanbul Esenler’de oluşan katı atıkların bertarafı için yapılması planlanan termal bertaraf sistemlerinden yakma teknolojilerinin ayrıntılı biçimde incelenerek, diğer bertaraf sistemlerine göre uygun olup olmayan yönlerinin belirlenmesidir. Bu doğrultuda Esenler’deki katı atık karakterizasyonu yapılmış ve kalorifik değerleri bulunarak enerji potansiyeli araştırılmıştır. Yapılan katı atık karakterizasyonu atık bileşenleri bazında sonuçları incelenmiş; bulunan sonuçlara göre katı atık hafta içi, hafta sonu ve mevsimsel olarak kıyasları yapılmıştır. Kalorifik değer çalışmalarında ise çeşitli laboratuvar analiz sistemleri ile en doğru şekilde sonuca ulaşılması amaçlanmıştır. Kalorifik değer analiz çalışmalarında termogravimetrik analiz (TGA), diferansiyel scanning (taramalı) kalorimetre (DSC) ve bomba kalorimetre yöntemleri kullanılmıştır. Bulunan sonuçlara göre Esenler Belediyesi kentsel katı atığının yanabilirliği ve bunun sonucunda oluşan enerji potansiyeli (atığın alt ve üst ısıl kapasiteleri) araştırılmıştır.

4

2. KATI ATIKLAR

Katı atıkların genel tanımı her türlü insan faaliyeti sonucu üreticisi tarafından kullanılmayacak ve istenmeyen katı maddelerdir. 14 Mart 1991 tarihinde Resmi Gazete’de yayınlanan Katı Atıkların Kontrolü Yönetmeliği’nde ise katı atığın tanımı “Üreticisi tarafından atılmak istenen ve toplumun huzuru ve özellikle çevrenin korunması bakımından düzenli bir şekilde bertaraf edilmesi gereken katı maddeler” şeklinde yapılmıştır. Genel anlamda, uluslararası terminolojide belediye sorumluluğu altında olan alanların atıkları anlamına gelen MSW (Municipal Solid Wastes) harfleri ile gösterilmektedir [1].

2.1. KATI ATIK TARİHÇESİ

Katı atıklar, insanlar tarafından üretilerek atmosfere karışan atıkların dışında kanalizasyon sistemine boşaltılan atıklardır. İnsanoğlu, M.Ö. 10000’de göçebe hayatı bırakıp yerleşik hayata geçişmesiyle birlikte katı atık üretmeye başlamıştır. M.Ö. 2100’lü yıllarda insanlar katı atıklardan tuvalet olarak kullanılan çukurlara gömerek kurtuluyordu. Katı atıklarla ilgili sağlık kuralları M.Ö. 1600’lü yıllarda Hz. Musa tarafından yazılmış ve günümüzde de kısmen geçerliliğini sürdürmektedir. M.Ö. 800’lü yıllarda eski Kudüs’te kanalizasyonlar kullanılmaya başlanmıştır. M.Ö. 200’lü yıllarda Çin’in bazı şehirlerinde katı atıkları yok etmeye yönelik kurallara uyulmasını sağlamak için “sıhhiye polisleri” görev yapmaya başlamıştır. Buna karşılık şehirlerde çoğu insan atık ve pislikler içinde yaşamaktaydı. Ancak zamanla bu durum tehlikeli olmaya başlamış ve korunma yolları geliştirilmesine ihtiyaç duyulmuştur. M.Ö. 500’lü yıllarda Yunanlılarda atıkların şehirden en az 1 mil uzağa atılmasını zorunlu hale getiren bir kanun yürürlüğe geçmiştir. Aynı şekilde Romalılarda M.S. 14’te benzer problemler yaşamış ve atık toplama programı geliştirmek zorunda kalmıştır. Orta çağda Avrupa ülkelerinde de pislikten kaynaklanarak veba salgını başlamış ve bu salgın, 1800’lü yılların ortasında gerçekleşen sanayi devrimine kadar şehir nüfuslarında azalmaya sebep olmuştur.

19. Yüzyıldaki Avrupa şehirlerinde fakirlik ve yaşam şartları Charles Dickens ve dönemin diğer yazarları tarafından kaleme alınmıştır. Örneğin Manchester’da ortalama

5

200 kişiye tek tuvalet düşmekteydi. Avukat Edwin Chadwick, 1840’larda hastalıklarla pislik arasında doğrudan bir bağlantı olduğunu savunmuş, John Snow da Broad Street su kaynağından pompalanan suyun koleraya sebep olduğunu belirtmiş ve bunun da asıl sebebinin pis atıkların bu suya karışmasından kaynaklandığını ortaya koymuştur. 1800’lü yıllarda geri dönüştürme kişisel yapılıyordu. İnsanlar değerli eşyaları toplayıp tekrar kullanıyorlardı. İlk organize atık dönüştürme programı 1874’te Baltimore’de yapıldı ve başarısız oldu.

1657’de New Amsterdam (şimdi ki New York) şehrinde çöplerin sokaklara atılması yasaklanmış, 1866’da New York’taki Metropolitan Sağlık Birimi tarafından çöplerin ve hayvan ölülerinin sokağa atılmasına karşı mücadele başlatılmıştır. Yeni Dünyadaki ilk yok edici New York’taki Governer’s adasında 1887 yılında inşa edilmiştir. 1895 yılında ise atık problemi politik bir sorun haline gelerek şehirlerin temizlenmesi için büyük çaba harcanmıştır. Bu konuda en çok tanınmış ve iyi organize edilen belediye atık toplama sistemi New York şehrinde George Waring tarafından kurulmuştur. Bu sistemde Waring toplanan çöplerin ayrıştırılarak işe yarayanların satılmasını öngörüyordu. Planı atıkların kül, çöp ve diğerleri başlıkları altında ayrıştırılacak malzemelerin toplanmasını içeriyordu. Uygulamasından birkaç yıl sonra halkın kuvvetli tepkisi yüzünden malzeme dönüşüm sistemi yok edildi.

Chicago şehri için günde ortalama 1530 m3 _{çöp ve istenmeyen malzemeler çöpçüler} tarafından toplanmaktaydı. 1916 yılında belediye atık toplama çalışanları, bu miktarın 10 katına çıkan atıkları toplamaya yetişemediğinden at arabalarından oluşan bir atık toplama sistemi oluşturuldu.

Belediyelerin atıkları illegal olarak denize atmalarıyla sahiller kirlenmiştir. Bu yüzden atıklar gömülmeye başlanmış, ilk modern atık gömme işlemi 1935 yılında California’da yapılmıştır. Daha sonra Amerika Birleşik Devletleri Çevre Koruma Ajansı Fonu (EPA’s) zararlı atıkların listesi açıklanmış, 1959’da Amerikan İnşaat Mühendisleri Birliği tarafından hazırlanan mühendislik kılavuzunda sağlıklı gömmenin nasıl yapılacağı anlatılmıştır.

Yıllar sonra atık çeşitlerinin ve içeriğinin değişmesiyle atık toplama yönetimi de değişiklikler göstermiştir. Aşağıda çeşitli atık çeşitlerinin hayatımıza girme yılları verilmiştir.

6

1913 Paketlemede buruşturulmuş kartonlar kullanılmaya başladı, 1924 Yüzle ilgili kâğıt mendiller satılmaya başlandı,

1935 İlk bira kutusu üretildi, 1944 Köpük icat edildi,

1953 Swanson ilk hazır yemeği tanıttı, 1960 Çekerek açılan bira kutusu icat edildi, 1963 Alüminyum bira kutusu geliştirildi, 1977 Pet şişeler cam şişelerin yerini aldı.

Bugünün şehirlerinde katı atıklar yok etme veya tekrar dönüştürme merkezlerine gönderilmekte. Geliştirilen yöntemler yararlı olsa da en iyi yöntem atığı merkezinde üretmemektir. Oluşan değişimler hem ekonomik şartların hem halkın duruşu olarak ortaya çıkmaktadır [4].

2.2. KATI ATIKLARIN SINIFLANDIRILMASI

Katı Atıkların Kontrolü Yönetmeliği’nde katı atık kavramı “üreticisi tarafından atılmak istenen ve toplumun huzuruyla özellikle çevrenin korunması bakımından, düzenli bir şekilde bertaraf edilmesi gereken katı maddeleri ve arıtma çamurunu ifade eder.” şeklinde tanımlanmaktadır. Ayrıca yönetmelik katı atık kavramı içerisinde iri katı atık ve evsel katı atıkları da katmaktadır [7].

Katı atıkların oluştukları yere göre farklı sınıflandırmaları mevcuttur. Katı atıklar kaynağına göre; evsel katı atıklar, endüstriyel atıklar, tehlikeli atıklar, park-bahçe ve tarım atıkları, inşaat artığı ve moloz atıkları ve tıbbi atıklar şeklinde sınıflandırılmaktadır [7]. 2.2.1. Evsel Katı Atıklar

Tek veya çok sayıda ailelerin yaşadığı meskûn alanlar, ticarethaneler ile park ve bahçelerden müteşekkil ve içerisinde tehlikeli atık bulundurmayan katı atıklar evsel atık olarak tanımlanır. Evsel atıklar organik ve inorganik olarak ikiye ayrılır. Organik maddeler mutfak atıkları, kâğıt-karton, plastik, tekstil, deri, bahçe ve ağaç atıklarından; inorganik maddeler ise kül, cam, porselen, konserve kutuları, alüminyum ve diğer maddelerden oluşmaktadır (Şekil 2.1) [8].

7

Çevreden alınan birtakım hammaddeler işlenip son ürünlere çevrilmekte, son ürünlerin kullanımı sonucunda da evsel atıklar ortaya çıkarak bunlar yine çevreye verilmektedir. Geri kazanılabilecek malzemelerin kaynakta ayrılarak çöpe dönüştürülmesi engellenmelidir. Bu sistem, çöpün miktarını azaltacak ve azalan çöp miktarlarıyla beraber, ilk yatırım maliyetleri de işletme maliyetleri de azalacaktır. Evsel atıkların çevreye olan zararlarının azaltılması için atık azaltımı, tekrar kullanımı, geri dönüşümü ve kaynağında ayrıştırılması gibi öneriler verilebilir [7].

2.2.2. Tehlikeli Atıklar

Tehlikeli atık, çevreye ve insan sağlığına zarar veren toksik, kanserojen, parlayıcı, tutuşabilen, tahriş edici ve korozif gibi özelliklerden bir veya birçoğunu gösteren atıklara denir. Tehlikeli atıkların toplama aracı Şekil 2.2’de verilmiştir.

Çevre Kanunu’nun 2. Maddesine göre tehlikeli atıklar “Fiziksel, kimyasal ve/veya biyolojik yönden olumsuz etki yaparak ekolojik denge ile insan ve diğer canlıların doğal yapılarının bozulmasına neden olan atıklar ve bu atıklarla kirlenmiş maddeler” olarak tanımlanmaktadır.

Tehlikeli Atıkların Kontrol Yönetmeliği’nin amacı “Tehlikeli atıkların üretiminden nihai bertaraf edilmesine kadar çevreyle uyumlu yönetiminin sağlanması” ve kapsamı ise “Tehlikeli atıkların; toplanması, tesis içinde geçici depolanması, ara depolanması, taşınması, geri kazanılması, nihai bertarafı ithalat ve ihracatına ilişkin yasak sınırlama ve yükümlülükleri, alınacak önlemleri yapılacak denetimleri, tabi olunacak hukuki teknik sorumluluklar” şeklinde belirtilmektedir.

8 2.2.3. Endüstriyel Atıklar

Endüstriyel alanda kullanılmış, işlenmiş veya tüketilmiş malzemelerin artık kullanılmayan, işlenemeyen veya tüketilemeyen arta kalan parçalarına denir (Şekil 2.3). İnsan sağlığını olumsuz yönde etkileyen endüstriyel atıklar, geri dönüşüm yoluyla piyasa tekrar kazandırılmaya çalışır [9].

Şekil 2.2. Tehlikeli atık kontrol yönetmeliğine uygun tehlikeli atık toplama aracı.

9

Endüstriyel atıkları tekrar kazandırmanın amacı, ekonomiye katkı sağlayarak, insan sağlığına olumsuz etkileri en aza indirgemektir. Endüstriyel atıklar teknolojik gelişmelerin sonucunda, kullanımı piyasalardan kalkan ürünler neticesinde de oluşabilir. Bu gibi atıkların geri dönüşümünü yapan ve piyasaya dolaylı yoldan yeniden kazandıran firmalar mevcut olup onlarla çalışılması doğru uygun bir yöntem olacaktır.

Doğaya bırakılan endüstriyel atıklar, zamanla içerisinde bünyelerinde barındırdıkları zararlı bakterilerin çok daha fazlasını atıldıkları yere çekebilir ve toprak da bulunan mineralleri etkileyerek toprak kirliliğine sebep olurlar.

Toprak kirliliğinin yanı sıra atıkların atıldığı akarsular, denizler veya okyanuslar gibi yerlerde suları kirleterek buralarda yaşayan tüm ekosistemi tehdit ederler ve doğanın kirlenmesiyle, canlı popülasyonu düşeşe geçecektir [9].

2.2.4. Tarımsal ve Bahçe Atıkları

Tarımsal atıklar; bitkisel ve hayvansal üretim sonucunda arta kalan atıklar ve tarım ürünlerinin işlenmesi sonucunda çığa çıkan atıklar olarak tanımlanmaktadır (Şekil 2.4).

10

Mısır, pamuk, arpa ve buğday yetiştiriciliğinden fazla atık miktarı açığa çıkmaktadır. Özellikle pamuk ve mısır yetiştiriciliğinden diğer tarım ürünlerine nazaran daha fazla miktarda atık oluşmaktadır. Türkiye’de senelik 50-65 Mtep tarımsal atık miktarına eşdeğerdir. Tarım atıkları tarımsal üretimden sonra tarlada bırakılırlar. Oluşan atıklardan tahıl samanı, hayvan yemi ve altlığı olarak kullanılabilir. Mısır sapı, pamuk sapı, ayçiçeği sapı, tütün ve saman sapı gibi endüstriyel tarımsal ürünlerin atıkları da tarlaya bırakılırlar. Türkiye’de bulunan tarımsal atıkların değerlendirilmesi ile 7.500 MWh enerji elde etmek mümkündür [10].

2.2.5. Tıbbi Atıklar

Sağlık kuruluşlarından tıbbi laboratuvarlar ve araştırma merkezlerinden kaynaklanan enfeksiyöz atıklar, kesici ve delici atıklar, patolojik atıklar yani çevreye kalıcı zarar veren hem de ekolojik dengeyi bozan atıklar sınıfına girmektedir [11].

Tıbbi atıklar;

 Mikrobiyolojik laboratuvarların atıkları,

 Kan ve kana bulaşmış nesneleri,

 Önlük ve eldiven gibi kullanılmış ameliyat giysileri,

 Diyaliz atıkları,

 Karantina atıkları,

 Bakteri ve virüs içeren hava filtreleri,

 Enfekte, organ parçaları, deney hayvanı leşleri, kanı ve bunlarla temas eden tüm nesneleri,

 Organik parçalar, plasenta, kesik uzuvlar vb. (insani patolojik atıklar),

 Biyolojik deneylerde kullanılan kobay leşlerini,

 Enjektör iğneleri,

 İğne içeren diğer kesicileri,

 Bisturileri, -Lam-lameli,

 Kırılmış diğer cam vb. nesneleri kapsamaktadır [11]. 2.2.6. İnşaat Artığı Moloz Atıkları

Yollar tüneller, binalar, köprüler, metrolar, kanallar gibi yapıların inşaatı ve sonrasında çevre olumsuz şekilde etkilenmektedir. Oluşan çevre probleminin çözülmesi amacıyla Çevresel Etki Değerlendirme (ÇED) raporunun hazırlanması gerekmektedir.

11

Büyük ölçekli bir inşaat projesinde ÇED raporunun hazırlanması, yapılan projenin çevreyi olumsuz etkileyecek ve bertaraf edilmesi gereken atıkların da belirtilmiş olması anlamına gelmektedir. İnşaat alanlarında çalışmaya başlanıldığı zamandan itibaren inşaat molozu, hafriyat toprağı gibi bertarafı edilmesi gereken atıklar oluşacaktır. Bu atıkların bertarafında, geri kazanım çok yararlı bir atık değerlendirme faaliyeti olacaktır. Seramik atıklar, inşaat katkı maddeleri, metaller, doğal taş malzemeler, inşaat tekstili, demir ve çelik gibi maddeler geri kazanılmaktadır.

Sürdürülebilir kalkınma içinde katı atık yasaları ve yönetmelikleri enerji ve hammaddenin korunmasını hedeflemektedir. İnşaat atıkları, bu anlamda tekrar inşaat malzemesi olarak geri kazanılabilir. İnşaat atıklarının geri kazanımı aşamasında ayrıştırma metodu uygulanarak içindeki plastik, ahşap ve tahta gibi malzemelerin ayrıştırılması yüksek kaliteli inşaat malzemesi elde etmek için gerekmektedir. Atığın bu metotla ayrıştırılması daha ekonomik bir geri kazanım sağlayacaktır (Şekil 2.5) [12].

2.3. KATI ATIK YÖNETİMİ

Katı atıkların miktarı, içerisinde bulunan su muhtevası, kalorifik değeri, bileşimi gibi fiziksel ve kimyasal özellikleri, atığın üretildiği bölgenin nüfusuyla, ekonomik durumuyla ve ısınmada kullanılan yakıt türüyle orantılı olarak değişiklik gösterir. Sanayi ve teknolojinin ilerlemesi ile yeni ambalaj malzemelerinin geliştirilmesi hem kişi başına günde üretilen atık miktarını hem de atıkların bileşimini büyük ölçüde değiştirmiştir [8].

12

Katı atık yönetimine belirlemede; atıklara dair nitel ve nicel analizler ve atık özelliklerinin mevsimsel değişimlerinin belirlenmesine ek olarak, toplum bilinçlendirilmesi ve duyarlılığının iyi tespit edilmesi sayesinde geri kazanım, tekrar kullanım, atık azaltma ve bertaraf gibi yönetim unsurları için potansiyel etkin ve sürdürülebilir çözümlerin üretilebilmesi mümkün olmaktadır. Verilere ölçüsünde geliştirilen yönetim sisteminin sürdürülebilirliği ve etkinliği elde edilen verilerin doğruluğuna bağlıdır [7].

Katı atık yönetimi (KAY); katı atıkların oluşumu, toplanması, geçici depolanması, taşınması, işlenmesi ve sistemli şekilde bertarafını kapsayan bütüncül bir sistemdir. KAY; katı atık problemlerine yönelik oluşturduğu çözümlerde, idari, finansal, yasal, planlama ve mühendislik fonksiyonlarının tümünü kapsar. Bununla beraber katı atıklara uygun çözüm oluşturma, siyaset bilimi, şehir ve bölge planlaması, coğrafya, ekonomi, halk sağlığı, sosyoloji, mühendislik ve malzeme bilimi disiplinler arası çok yönlü ilişkiler kurmayı da gerektirir [7].

Günümüzde atık miktarı ve karakterindeki farklılık, plansız ve çarpık kentleşme, maddi imkânların yetersizliği, sürekli gelişen teknolojilerin etkileriyle enerji ve hammadde kaynaklarının giderek azalması gibi çeşitli faktörler şehirlerin KAY ’ine karmaşık bir kimlik kazandırmaktadır. Bu bağlamda KAY, katı atıkların içeriği, işlenmesi ve ayrılması, transferi ve nihai bertarafına kadar olan sistemler planlı ve doğru olmadığı sürece yüksek maliyetler doğurur [13].

2.3.1. Atık Üretimi

Atık kentsel, ticari, kurumsal, zirai ve endüstriyel kaynaklı meydana gelir. Katı atık yönetiminde, birçok araştırıcı ve uygulayıcının “azaltma” ilkesi ile yoğunlaştığı aşamadır [14].

2.3.2. Biriktirme

Haneler, sokaklar ve işyerleri gibi insanların kullandıkları alanlarda oluşan atıkların çevreye ve toplum sağlığına zarar vermeden biriktirilmesi gerekmektedir. Bu biriktirme plastik, metal ve galvaniz kaplarında toplanarak aktarma istasyonlarına veya atık bertaraf tesisine taşınması gerekmektedir.

Katı atıkların geçici bir süre için biriktirildiği noktalarda atıkların toplanacağı zamana kadar bu atıkların muhafaza edileceği yeter sayı ve nitelikte kaplar sağlanmış olmalıdır. Kullanılacak olan kaplar çevresel etkilere karşı dayanıklı olmalıdır. Evsel atıklar için

13

kullanılacak olan çöp toplama işçilerine zorluk çıkarmayacak şekilde 80–120 litre kapasiteli olmalıdır. Çöp kutuları çeşitleri arasından genellikle kutunun içi plastikle kaplanmış olanlar tercih edilmektedir. Bunun nedenlerinden bazıları ise içi plastik olan çöp kutuları kolaylıkla temizlenebilmesi, haşeratın çoğalmasına engel olması ve kokuları yaymaması gibi sebepler gösterilebilir. Yaz aylarında kötü koku oluşumunun engellenmesi için çöp kutuları sık sık deterjanlı su ile temizlenmesi gerekmektedir [15]. 2.3.3. Toplama

5393 sayılı Belediye Kanunu ve 5216 sayılı Büyükşehir Belediyesi Kanununa göre katı atıkların toplanması ve bertaraf tesislerine veya aktarma istasyonlarına kadar taşınması ilçe belediyelerinin sorumluğundadır. İlçe belediyeleri, belediye sınırları içerisinde çöp toplama günleri ve saati belirleyerek vatandaşa duyurmalıdır. Bu şekilde hanelerden, işyerlerinden vb. yerlerden çıkacak olan atıkların sokak ve caddelerde bekleme süreleri kısaltılmış olacaktır [16].

2.3.4. Katı Atık Taşıma

Katı atıklar bertaraf tesisinin kaynağına uzaklığına bağlı olarak ya çöp kamyonları ile taşınmakta ya da aktarma istasyonlarında büyük silolara yüklenerek taşınmaktadır (Şekil 2.6) [15].

Katı atıkların taşınması için en uygun yöntem seçilmelidir. Bu yöntemlerden birkaç tanesi aşağıda verilmiştir:

1. Çöp kamyonu ve silolarla taşıma 2. Demir yolu ile taşıma

3. Su yolu ile taşıma

4. Katı atıkların boru içerisinde taşınması

Bu alternatiflerden bölge için en uygunu seçilmelidir. Şekil 2.6. Katı atık transferi.

14 2.3.4.1. Çöp Kamyonu ve Silolarla Taşıma

Toplanmış katı atıklar çöp toplama kamyonlarına veya silo tipi büyük hacimli araçlarla bertaraf edilecek yere taşınır. Şekil 2.8’deki araçlarla Şekil 2.7’deki silolara yüklenir. Taşıtlar; atıkları en az maliyette taşımalı, anayol trafiğine göre tasarlanmalı, kapasitesi karayolları genel müdürlüğü tarafından belirlenen istiap haddini aşmamalı ve atığın boşaltımı güvenilir olmalıdır [17].

Şekil 2.7. Aktarma istasyonlarında çöp nakli yapan silo.

15 2.3.4.2. Demir Yolu ile Taşıma

Büyük şehirlerde bertarafa uygun arazilerin zamanla azalmasından dolayı toplanan atıkların şehir dışına taşınması gerekmektedir. Bu vaziyet belirli yerlerde demir yolu taşımacılığını daha ekonomik kılmaktadır. Kullanılan vagonların sıkıştırılmalı olması demir yolu taşımacılığını daha ekonomik seçenek haline getirmektedir.

Demir yolu kullanımı, ulaşımı zor ve demir yollarının kullanıma uygun olduğu bölgeler için geçerlidir. Gidiş – geliş mesafesi 80 km’den fazla olması durumunda, günde en az 1.000 ton çöp taşınması durumunda, aktarma istasyonlarında sıkıştırma yapılarak vagonlar sadece çöp için kullanılması gerekmektedir [17].

2.3.4.3. Su Yolu ile Taşıma

Bu yöntem İstanbul Adalar Belediyesi, Venedik, Londra ve New York’ta kullanılmaktadır. Yerlerine göre suyolu ile atık taşımacılığı kara yolu ile atık taşımacılığından daha ekonomik olmaktadır. Londra’da Thomas nehri üzerinde çöplerin yarısından daha azı mavnalarla 40 – 60 km uzağa taşınmaktadır.

Suyolunun kullanılmasını, demir yolu gibi yüklemede ve boşaltmada iki aktarma işlemine gerek duyulması ve deniz ve büyük göllerde gel-git ve hava şartlarından etkilenmesi kısıtlar [17].

2.3.4.4. Katı Atıkların Boru İçinde Taşınması

Çapı 60 cm olan ve içerisinde bulunan havanın akım hızı 20–25 m/sn olan borularla vakumla veya basınçlı hava ile çöpler atıkların toplandığı merkezi bir alana getirilir. Bu sistem Stockholm’de ilk olarak uygulanmıştır (Şekil 2.9).

16 2.3.5. Katı Atık Taşıma Optimizasyonu

Atık toplama sistemlerinde taşıma optimizasyonu belediyelerin en büyük harcama grubunu oluşturduğu için taşıma masraflarını azaltacak en uygun çözümlerin araştırılması gerekir.

2.3.5.1. İki Ayrı Bertaraf Etme Tesisi Bulunan Bölgelerde Taşıma Optimizasyonu

Bir şehirde iki ayrı bertaraf etme tesisi varsa, hangi bölgelerin çöplerinin hangi tesise taşınacağı belirlemek üzere yol güzergâh hesabı yapılarak masraflar belirlenir ve her iki tesis merkez alınarak eş maliyet eğrileri çizilir.

2.3.5.2. Aktarmalı Taşıma Halinde Optimizasyonu

Katı atıkların aktarma istasyonları ile büyük araçlar kullanılarak taşınması halinde atık bölgeleri ile belirtilen aktarma istasyonlarının hangi tesislere atık ileteceği atığın türüne ve taşıma maliyetinin büyüklüğüne bakılarak en uygun tesis belirlenir.

2.3.5.3. Küçük Bölge (Mikro) Güzergâh Araştırması

Atık toplama aracının başlama noktası mümkün olduğunca garaja yakın olmalı atık toplayacağı güzergahtan tekrar geçmemesine dikkat edilmelidir. Ana arterler ve meydanlar gibi yerlerden trafiğin yoğun olmadığı saatlerde geçmelidir. Ayrıca atık toplama personelinin yorulmaması ve atık dolu aracın mekanik olarak zorlanmaması için toplama aracı yukarıdan aşağıya doğru toplama yapmalıdır [17].

2.3.6. Aktarma (Transfer) İstasyonları

Kentsel katı atıklar toplama bölgesinden toplandıktan sonra duruma göre aktarma istasyonuna veya atık bertaraf tesisine gönderilirler. Aktarma istasyonlarına genellikle küçük çöp kamyonları kullanılarak çöp iletilmektedir. Bu istasyonlara gelen çöpler aktarma istasyonlarında bulunan silolara yüklenip nihai bertarafı için yola koyulurlar. Silolar ortalama iki küçük çöp kamyonu kapasitesinde bulunmaktadır.

2.3.6.1. Aktarma İstasyonu ve Çalışma Şekli

Kentlerde bulunan katı atıkların toplanarak zararsız hale getirilmesi belediyelerin bütçesinin büyük kısmını kapsamaktadır. Atık yönetimine harcanan paranın da yaklaşık %85'i taşıma işlerine harcanmaktadır. Büyükşehir Belediyelerinin genelinin sıkıntısı, düzenli depolama alanları için yeterli arazi kapasitesi bulunamamasıdır. Bu nedenle küçük çöp araçlarının kısa mesafe yaparak bir yerde çöpleri toplayarak büyük hacimli

17

silolara aktarılması daha ekonomik olacaktır. Ayrıca küçük araçların mesafesinin uzaması trafiği de olumsuz etkileyecektir. Dolayısıyla aktarma istasyonları inşa edilerek çöpler büyük silolar ile nihai bertaraf tesisine gönderilirler (Şekil 2.10) [17].

2.3.6.2. Aktarma İstasyonları Tipleri

Transfer istasyonları katı atık yükleme ve taşıma araçlarına göre 3 şekilde sınıflandırılırlar (Şekil 2.11) [17].

1. Direkt Yüklemeli Transfer İstasyonları 2. Depolamalı Yüklemeli Transfer İstasyonları

3. Direkt Depolamalı Yüklemeli Transfer İstasyonları

Şekil 2.10. Aktarma istasyonu ve çalışma şekli.

18

Aktarma istasyonlarının; taşıma ekonomisine, personel ekonomisine, trafik yoğunluğunun azalmasına ve düzenli depolama alanına giden araç sayısının azalmasına faydası vardır [17].

2.3.7. Katı Atıkların Termal Bertarafı

Termal bertaraf yöntemleri yaşanabilir alanların azalmasından dolayı kullanılmaya başlanmıştır. Dünya’da termal bertaraf tesisleri konusunda en ileri teknoloji Japonya’da bulunmaktadır. 1.000 tesisi aşan sayısı ile yaklaşık olarak 50 milyon ton atığın %77’si bu alanlarda bertaraf edilmektedir. AB Mevzuatı Atık Yakma Direktifi’nin katkıları ile düzenli depolama haricinde diğer bertaraf yöntemlerinin kullanımı her geçen gün artmaktadır. AB üyesi ülkelerde yaklaşık olarak 400 katı atık yakma tesisi bulunmaktadır. Bu tesislerde 59 milyon ton evsel atık bertaraf edilmektedir. Atıkların termal bertaraf edilmesinin faydası olan enerji kazanımı AB üyesi ülkelerin atıklara uygulanan bu termal bertarafı sonucu yılda 7 milyon evin ihtiyacı olan 23 milyon-saat elektrik enerjisi elde edilmesini sağlar. Elektrik enerjisinin haricinde 53 milyon GW-saatlik ısı enerjisi elde edilerek 13 milyon hanenin ısı ihtiyacı karşılanmaktadır. ABD’deki durum ise 30 milyon yılda atık bertaraf edilerek 15 milyon GW-saat enerji üretimi gerçekleştirilmektedir. Termal bertaraf yöntemleri, çok yüksek sıcaklıklarda atıklar yakılarak sonucunda enerji elde edilmesi işlemidir. Bu sayede atıkların miktarı azaları ve hacmi küçülür. Termal bertaraf sayesinde düzenli depolama için gerekli arazi miktarına ihtiyaç azalırken, atıkların yakılması sonucu oluşan enerji geri kazanımı da ekonomiye katkı sağlamaktadır. Termal yöntemler ile katı atıkların bertarafı için farklı yöntemler kullanılmaktadır. En yaygın olarak kullanılan yöntem, atığın stokiyometrik hava ihtiyacından daha çok oksijen bulundurduğuna dayanan yakma teknolojisidir. Evsel atıkları yakma amacı ile kurulan tesislerde, akışkan yataklı fırın veya ızgaralı sistemler kullanılmaktadır. Akışkan yataklı fırınlarda atıklar, küçük tane boyutuna getirilmiş ve RDF şeklinde atıklar kullanılırlar. Izgaralı sistemlerde ise herhangi bir ön işleme ihtiyaç duyulmamaktadır. Başka bir yöntem ise atığın oksijensiz ortamda bozunması prensibine dayanan piroliz yöntemidir. Bu yöntem ile yoğunlaşabilir hidrokarbonlar, uçucu yağlar, katran, kok, su ve piroliz gazları açığa çıkar. Piroliz sistemine yakın bir temele dayanan gazifikasyon yönteminde ise ortama bir miktar oksijen verilmektedir. Oksijen verilmesi durumunda da ortamdaki oksijen miktarı stokiyometrik oranın altında olmalıdır. Bu bertaraf yöntemlerinin yanı

19

sıra plazma gazifikasyon gibi yeni teknikler Avrupa ve Japonya’da kullanılmaya başlanmıştır [5].

2.3.8. Kalorifik Değer Analizinde Kullanılan Yöntemler 2.3.8.1. Termogravimetrik Yöntemler

Termogravimetrik analiz (TGA), sıcaklık çevre koşullarından 1200oC’ye kadar ısıtılırken maddenin kütlesinde oluşan değişikliklerin sürekli izlenmesidir. Kütlede oluşan değişimin sıcaklığa bağlı olarak değişmesinin grafiğine de termogram denir. Termogram grafiğini kaydedici çizer. İnert bir ortamda bunu sağlayacak yardımcı sistemlere de gerek duyulabilir. TGA ile ir örneğin saflığı, bozunma davranışı ve kimyasal kinetiği incelenir (Şekil 2.12) [18].

TGA, reaksiyonun stokiyometrisinin doğrudan takibine imkân sağlar. Örneğin; A (katı)



C (gaz) + B(katı)



Sıcaklık ve ağırlık veya kütle yüzdesi arasında çizilen grafik termogram veya termal bozunma eğrisi TGA olarak adlandırılır.

TGA materyalin kütle kaybına uğradığı sıcaklığı saptar. Burada gerçekleşen kayıp maddenin bozunduğunu ve buharlaştığını gösterir. Kütlenin azalmadığı yerlerde ise madde kararlı haldedir.

Belli bir sıcaklığa ısıtılan örneğin, TGA ile belirlenen, kütle kaybı bilgisi, bir bileşiğin bileşimini belirleme ve bozunma sırasındaki reaksiyonları izleme kolaylığı sağlar. Karışımdaki belli bir bileşiğin yüzdesinin bulunmasını da sağlar.

Kullanılan numunenin miktarı az ve homojen olmasında fayda vardır. Genelde numune miktarı mg-g aralığında olabilir. Fazla olması durumunda numunenin homojenliği azalarak reaksiyonun sonucunda oluşan gazlar analizde güçlük çektirebilir. Yavaş ısıtma daha üniform ve doğru ölçüm sağlar. Isıtma hızı 1-100o_{C/dakika arasında değişebilir [19].}

20 2.3.8.2. Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC)

DSC sisteminde numune ve referans numunesinin tutulduğu iki ayrı bölme mevcuttur. Diferansiyel taramalı kalorimetrede (DSC)’de örnek ve referansın sıcaklıklarının düzenli bir hızla artırılması sağlanır, referansın ve örneğin sıcaklıklarının aynı olabilmesi için dışarıdan ısı takviyesi yapılır. Endotermik bir reaksiyon meydana geliyorsa örnek ile referansın sıcaklıklarının eşitlenmesi için ısıtıcıların gücü arttırılır. Eğer ekzotermik bir reaksiyon oluşuyorsa ısıtıcıların gücü azaltılarak örnekte soğuma meydana getirilir. Diferansiyel taramalı kalorimetrede ısıtıcılar örnek ve referans kaplarının çok yakınına yerleştirilmiştir. Termo-kuplar sıcaklık farkı algıladığında, iki numunenin soğuk olan numuneye ısı takviyesi yapılarak kaydedilir. Güç ayarı, reaksiyon ısısının oluşturduğu ısıyı dengeleyecek ve ısının taşınımını sağlayacak şekilde yapılır (Şekil 2.13) [19]. Güç dengeleyici DSC tekniğinde ise numunede oluşan entalpi değişimi direkt olarak ölçülür [20].

21 2.3.8.3. Bomba Kalorimetresi

Kalorifik değere belirlemede genel olarak kullanılan yöntem kalorimetre ile ölçüm yöntemidir. Bu yöntem, oluşan reaksiyondaki yanmadan kaynaklı oluşan ısıyı ölçmek için kullanılan bomba kalorimetresi ile yapılır. Bomba kalorimetresi madde yapısı olarak paslanmaz çelikten yapılmış olup, düzeneğin içine ayrı bir kap olarak koyulur.

30 atm. basınçta numune bomba kalorimetre kabına konur ve oksijenle doldurulur. Numunenin içinden geçirilen tel elektrik akımına bağlanarak akım ile reaksiyon başlatılır. Tel sayesinde sağlanan elektrik akımı ile bomba kalorimetresi hücresinde yanma meydana gelerek cihaz ısınır. Reaksiyonun başladığı ilk aşamada büyük ısı açığa çıkar. Açığa çıkan bu ısı kalorimetre çevresindeki suyun sıcaklığının artmasını sağlar. Burada oluşan sıcaklık artışı termometre vasıtasıyla ölçülür. Zamana bağlı olarak oluşan sıcaklık değişimi kaydedilir. Şekil 2.14’te bomba kalorimetresi çalışma aşamaları bulunmaktadır [6].

22

Şekil 2.14. Bomba kalorimetre ve analiz aşamaları.

2.4. KENTSEL ATIKTAN ENERJİ POTANSİYELİ

Kentsel katı atıklardan enerji elde edilmesi için atık içerisinde değerli sayılabilecek atıklar; gıda atıkları ve ambalaj atıklarıdır. Gıda atıklarının içinde, hayvansal ve bitkisel özlü atıklar haricinde bulunan diğer atıklar belli enerji sağlamada yetersiz gelirler [5]. Denklem (2.1) ile atıkta bulunan enerji aşağıdaki gibi hesaplanır:

E=0.051[F+3.6(CP)]+0.351(PRL) (2.1)

Burada,

F, gıda atığı yoğunluklu,

CP, kağıt ve karton yoğunluğu,

PLR, plastik ve lastik ağırlık yüzdesini temsil eder [20].

Atıktan oluşacak enerjinin potansiyeli iki ayrı şekilde ifade edilir. Düşük ısıl değer (Lower Heating Value-LHV) ve yüksek ısıl değer (Higher Heating Value-HHV) hesabı

23

yapılarak da atığın enerji potansiyeli hesaplanabilir. Numunenin ısıl değeri için ise kalorimetre yardımıyla sonuca ulaşılabilir. Kalorimetre haricinde, HHV temel analiz (ultimate analysis) ve yaklaşık analiz (proximate analysis) dediğimiz yöntemler ile de çözüme ulaşılabilir. Aşağıda bulunan denklemler sayesinde ısıl değer bulunabilir:

HHV(MJ/kg)=(34,91×C)+(117,83×H)-(10,34×O)-(1,51×N)+(10,05×S)-

(2,11×Kül Değeri) (2.2)

Bunun yanı sıra yüksek ısıl değer, Dulong formülü ile şöyle bulunabilir:

HHV=(33,86×C)+(144,4×(H-(O/8)))+(9,428×S) (2.3) Düşük ısıl değer ile yanmada buharlaşan su miktarının toplamı bize yüksek ısıl değeri verir. Bundan dolayı numunede bulunan hidrojen oranı yüksek ısıl değer ile düşük ısıl değer arasındaki farkı gösterir. Hidrojen oranı yaklaşık olarak kömürde %5 ve doğalgazda %10 bulunmaktadır. Arada oluşan bu farkı buharlaşan su miktarı sağlamaktadır.

Doğal gaz ve hidroelektrik santrallerine bakıldığında maliyet olarak katı atık yakma tesisleri daha maliyetlidir. Genellikle 1.600 ton/gün kapasiteli bir üniteden oluşan bir sistemde çalışmaktadır ve ünite sayısı kapasiteye bağlı arttırılabilir. Yakma tesisinde kazanılan elektriğin şehir şebekesine bağlanarak kullanımı da mümkündür. Katı atık yakma sistemlerinin başlıca avantajları şunlardır:

 Tam yanma sağlar ve yanabilirliği en az %50 olan atıkların yakılabilmesi,

 İşletme ve bakım masrafları düşük ve montajı kolaydır,

 Ek yakıta ihtiyaç duyulmaması,

 Hava kirliliği emisyon standartlarını tam olarak sağlaması,

24

3. ATIK YAKMA VE GAZLAŞTIRMAİLE ENERJİ ÜRETİMİ

Termal bertaraf içeriğinde yanabilir madde bulunan atıkların inert bir kalıntıya yani kül ve cürufa dönüştürülmesidir. Bu bertaraf atığın ağırlığını ve hacmini azaltarak doğaya ve insana olan olumsuz etkiyi azaltmış olur [21].

Kentsel katı atıkların (KKA) yakılması ile atığın hacmi %90 azalırken, ağırlığında %70 bir azalma görülür [6]. Bir ton KKA’nın termal yöntemle bertarafı sonunda, ortalama 700 kg baca gazı, 250 kg taban külü, 30 kg hurda demir, 25 kg filtre uçucu külü ve 2 kg baca gazı artıma çamurundan oluşur. Yakma prosesinin şematik gösterimi Şekil 3.1’de verilmiştir [21].

Katı atık yönetiminde, bir arıtma seçeneği olan yakma ile enerji geri kazanımı da sağlanır. Yakma işleminde atık doğrudan ya da ön işlemden geçirilerek yakılır.

Teorik olarak, üretilen KKA’ların yakılması ile kentin elektrik ihtiyacının yaklaşık %20’si karşılanabilir. Dolayısıyla atık yakma, enerji geri kazanımında önemli bir yere sahiptir. Atık bertarafında uygulanacak termal bertaraf yöntemleri düzenli depolama yönteminin gerçek bir alternatifidir [21].

25 3.1. KÜTLESEL ATIK YAKMA PROSESİ

Atık yakma teknolojileri, gerçek yakma prosesi ile baca gazı ve atık su arıtma kademeleri olmak üzere başlıca üç önemli bileşenden oluşur. Yakma teknolojisi seçiminde atığın fiziksel ve kimyasal özellikleri dikkate alınır. Kütlesel yakmada enerji geri kazanımı için gerekli en düşük ısıl değer 1.600 kcal/kg olmalıdır. Gelir seviyesi yüksek ülkelerde kentsel atığın ısıl değeri ortalama 2.400 kcal/kg düzeyindedir. Kentsel katı atık gibi heterojen bir yakıt genellikle kütlesel yakma tesisleri olarak bilinen sistemlerde yakılır (Şekil 3.2) [22].

Kütlesel yakma tesislerinde KKA, yaklaşık bir hafta atık alabilme kapasiteli ve dış ortamla irtibatı olmayan bir hazneye alınır. Tesis civarında kötü koku sorunu yaşanmasını önlemek için yanma havası atık haznesinden emilir. Otomatik veya elle kumanda edilen bir kren ve kepçe sistemi ile gelen atık olabildiğince homojen hale getirilmek üzere ısıl değeri belli bir aralıkta tutularak dikkatlice karıştırıldıktan sonra KKA besleme haznesine alınır. Besleme haznesi, atık deposu ile yakıcı hazne arasında hava sızdırmaz bir bölme halindedir ve bu hazneye yüklenen atık mekanik ve hidrolik sistemle yakmanın gerçekleşeceği ızgaralar üzerine alınır. Hareketli ve sabit elemanlardan oluşan ızgaralar yakıcıya beslenen atığın belli bir hızla kontrollü taşımımı, karışımı ve ızgara üzerinde eşit (homojen) şekilde dağılımını sağlar. Izgaralar hareketli basamaklı, fırlatmalı kademeli zincir-palet vb. olmak üzere farklı tiplerde uygulanabilmektedir. Yakma havasının bir

Şekil 3.2. KKA’dan enerji üretimi için kullanılan sürekli beslemeli kütlesel yakma prosesi.

26

kısmı birincil yakma havası olarak ızgara çubukları arasından alttan yukarıya doğru yakıcıya beslenir. Bu sayede ızgaranın soğutularak aşırı ısı ve korozyona karşı korunması yanında atığın hava ile iyice karıştırılarak organik karbonun tam yanması sağlanmaktadır. İkincil yanma havası (alev üzeri havası) doğrudan yanma bölmesine enjekte edilerek atık kütlesinin azami düzeyde oksidasyonu ile baca gazındaki CO seviyesinin düşük tutulması sağlanır. Yakma ızgarasının sonunda yanan atığın mineralize hali taban külü bir su haznesinde soğutulur ve soğutulan kül son olarak kül deposuna aktarılır. Kül soğutma (su) haznesi yakıcı ile dış ortam arasında hava geçirmez bir bariyer rolü oynamaktadır [22].

Genel olarak organik madde oranı yüksek olan atığın yanma oranı daha yüksek olur. Bu şartı sağlayan başlıca atıklar aşağıda verilmiştir:

 Evsel kaynaklı katı atık

 Alışveriş merkezleri ve ofisler gibi ticari kaynaklı atık

 Endüstriyel kaynaklı atık

 Atık su arıtma tesisi kaynaklı çamurları

 Tehlikeli atıklar

 Organik atıklarla kirlenmiş toprak

Yakma işlemi; genel olarak ısıl işlemlerle atığı zararsız hale getirmek ve enerji elde etmek için uygulanır [22].

3.2. EVSEL ATIĞIN ISIL DEĞERİ

Isı enerjisinin genellikle kullanılan birimi BTU (British Thermal Unit)’dur. Btu, 1 lb suyun sıcaklığını 1°F arttırmak için gerekli ısı miktarı olarak tanımlanmaktadır. Isı enerjisinin birimi de Joule’dir. Bununla birlikte ısı enerjisi, kalori ve kilowatt-saat olarak da ifade edilebilir. Kilowatt-saat birimi genel olarak mühendislik hesaplamalarında kullanılır. Kalori birimi ise daha çok doğa bilimlerinde kullanılır. Çizelge 3.1’de bu birimlerin dönüşüm faktörleri verilmektedir.

Herhangi bir yakıtın enerji içeriği ya da ısıl değeri; elementel analiz, atığın bileşimine dayanan analiz, tahmini analiz ve kalorimetre de ölçüm yoluyla tahmin edilebilir [22].

27

Çizelge 3.1. Enerji dönüşümleri.

Birim Dönüştürülecek Birim Dönüşüm Faktörü

Btu = Kalori Joule kW-sa 252 1054 2,93*10-4 Kalori = Kalori Joule kW-sa 3,97*10-3 4,18 1,16*10-6 Joule = Kalori Joule kW-sa 9,49*10-4 0,239 2,78*10-7 kW-sa = Kalori Joule kW-sa 3413 8,62*105 3,6*106 3.2.1. Elementel Analiz

Elementel analiz; yakıtın kimyasal yapısındaki karbon, hidrojen, azot, kükürt ve oksijen gibi doğanın temel elementlerinin miktarına dayanan analiz yöntemidir.

Dulong formülü ve Scheurer-Kestner formülü yaygın olarak kullanılmaktadır ve farklı türdeki atıklar için oldukça hassas olduğu kanıtlanmıştır [23].

Elementel analiz bir tüp fırında karbon ve hidrojen yakılması ile ölçülür sonucunda çıkan CO2 ve su tutularak analizi yapılır. Yapılan bu yöntem ASTM tarafından yayınlanan standart metotlara göre uygulanmıştır [6].

Dulong formülü:

HHV=81C+342,5(H-0/8 )+22,5(9H-W) (3.1)

HCV=4,18×(78,4×C+241,3×H+22,1×S) [24] (3.2)

3.2.2. Atığın Bileşimine Dayanan Analiz

Atığın bileşimine (madde grupları dağılımı) dayanan analizde kullanılan formüller, elementel analizde kullanılan formüllerin yeniden düzenlenmesi ile elde edilirler. Buna göre bu tür bir analizde kullanılabilecek formüller aşağıda verilmiştir.

H(kJ/kg)=113,7.R+52,2.(G+P)-7,66.W (3.3)

28

R: plastikleri, kuru bazda toplam KKA’nın ağırlıkça yüzdesi olarak G: gıda atıklarını, kuru bazda toplam KKA’nın ağırlıkça yüzdesi olarak P: kâğıt atıklarını, kuru bazda toplam KKA’nın ağırlıkça yüzdesi olarak

W: su muhtevasını, kuru bazda ağırlıkça yüzdesi olarak ifade edilmektedir [22].

Regresyon analizi kullanılarak bulunan sonuçlar, ısıl değerin gerçek ölçümleri ile karşılaştırılmış ve buradan elde edilen atığın bileşimine dayalı model aşağıda verilen denklemle ifade edilmiştir.

H(kJ/kg)=2872+36,2R+10,2P+6,3G-48W (3.4)

Burada,

R: plastikleri, kuru bazda ağırlıkça yüzde olarak P: kâğıt atıklarını, kuru bazda ağırlıkça yüzde olarak G: gıda atıklarını, kuru bazda ağırlıkça yüzde olarak

W: su muhtevasını, kuru bazda ağırlıkça yüzde olarak ifade edilmektedir.

KKA’nın ya da işlenmiş yakıtın bileşiminin bilinmesi durumunda, daha kesin bir atık bileşimine dayanan analiz yapmak mümkündür. Çizelge 3.2’de verildiği üzere, karmaşık yakıtın ısıl değeri, bu yakıtın bileşenlerinin tipik ısıl değerleri yardımıyla hesaplanabilir. Bu tür bir hesabın nasıl yapıldığı aşağıdaki örneklerde açıklanmıştır [22].

29

Çizelge 3.2. KKA bileşenlerinin tipik ısıl değerleri.

Atığın Bileşeni Isıl Değer, kJ/kg kuru ağırlık

Gıda Atıkları 4.640 Kağıt 16,704 Karton 16.240 Plastikler 32,480 Tekstil Atıkları 17,400 Kauçuk 23,200 Deri 17,400 Bahçe atıkları 6,496 Tahta 18,560 Cam 139

Demir içemeyen metaller 696

Demir içeren maddeler 696

Toz, kül ve benzer yapıda diğer atıklar 6,960

Örnek Isıl Değer Hesabı:

Aşağıda verilen Atıktan türetilmiş yakıt (ATY) kompozisyonuna göre bu karışımın ısıl değerini hesaplayınız.

Bileşen Ağırlıkça oran, kuru bazda

Kâğıt 0,50

Gıda atıkları 0,10

Plastik 0,30

Cam 0,10

Aşağıdaki gibi ele alınabilir

Tablodaki tipik değerler kullanarak ısıl değer;

0,50.(16.704) + 0,10.(4.640) + 0,30.(32.480) + 0,10.(139) = 18.573,92 kJ/kg bulunur.

30

Aşağıdaki tabloda bir KKA kompozisyonu için atık karışımının toplam ısıl değeri hesaplanmıştır.

a) Gıda atıkların %60’ının kaynağında ayrılıp kompostlaştırma için toplandığı b) Kâğıt-karton atıklarının %90’ının ayrı toplanıp geri dönüştürüldüğü kabul edilirse geri kalan atık karışımın ısıl değerini hesaplayınız.

Aşağıdaki gibi ele alınabilir

a) Orijinal atıktaki gıda atıklarının %60’ının ısıl değeri ve ağırlığı: Isıl değeri: 229.680 x 0,60 = 137.808 kJ

Ağırlığı: 0,60 x 49,5 = 29,7 kg

Bileşenler Atık miktarı Kg

Isıl değer, kJ/kg atık

Toplam Isıl değer, kJ Gıda Atıkları 49,5 4.640 229.680 Kâğıt-Karton 17,0 16.472 280.024 Plastik 19,4 32.480 630.112 Tekstil 4,6 17.400 80.040 Tahta 1,0 18.560 18.560 Bahçe Atıkları 0,7 6.496 45.472 İnorganik Atıklar Cam 3,5 139 487 Diğer Metaller 1,0 2.093 2.093 Toz, kül ve benzer yapıda atılar 1,2 6.960 8.352 Alüminyum 0,2 - - Diğer yanmayan atıklar 1,9 - - Toplam 100 1.253.895

Gıda atığının ayrılması halinde:

Toplam ısıl değer: 1.253.895 – 137.808 = 1.116.087 kJ Toplam ağırlık: 100 - 29,7 = 70,3 kg

31

Kg atık başına ısıl değer:1.116.087 kJ /70,3 kg = 15.876 kJ/kg bulunur.

Orijinal atıkta bu değer 12.539 kJ/kg olduğu için,(15.876 – 12.539) / 12.539 = %27’lik bir ısıl değer artışı gözlenir.

b) Orijinal atıktaki kâğıt-karton atıklarının %90’ının ısıl değerliği ve ağırlığı: Isıl değeri: 280.024 x 0,90 = 252.022 kJ

Ağırlığı: 0,90 x 17 = 15,3 kg Gıda atığının ayrılması halinde:

Toplam ısıl değer: 1.253.895 – 252.022 = 1.001.873 kJ Toplam ağırlık: 100 - 15,3 = 84,7 kg

Kg atık başına ısıl değer: 1.001.873 kJ /84,7 kg = 11.829 kJ/kg bulunur.

Orijinal atıkta bu değer 12.539 kJ/kg olduğu için (12.539 - 11.829) / 12.539 = %6’lık bir ısıl değer azalması gözlenir.

KKA’dan gıda atıklarının %60’ı ayrılması halinde atığın ısıl değeri %27 artmakta kâğıt-karton atıklarının %90 ayrılması halinde atığın ısıl değeri %6 azalmaktadır.

Atığın bazı bileşenleri, madde grupları analizi ile her zaman doğru tahmin edilemeyebilir. Örneğin kâğıt, farklı birçok kategori içerisinde yer alır ve bu kategorilerin her biri kendi özel ısıl değerlerine sahiptirler (Çizelge 3.3).

Atık kompozisyonunun ıslak ağırlık cinsinden verilmesi durumunda, atığın nem içeriği, atığı oluşturan bileşenlerin yüzdelerinden çıkartılmalıdır. KKA bileşenlerinin tipik nem oranları Çizelge 3.4’te verilmiştir. Islak bir numunenin ısıl değerinin hesabı ise aşağıdaki örnekte açıklanmıştır [22].

32

Çizelge 3.3. Kâğıdın değişik tiplerinin ısıl değerleri.

Kâğıt Tipi Isıl değer, kJ/kg kuru ağılık

Gazete kâğıdı 17.446 Karton 16.000 Kahverengi ambalaj kâğıdı 16.000 İçecek ve süt kutuları 15.780 Oluklu mukavva 15.550 Kâğıt mendil 15.080 Renkli ofis kâğıdı 14.755 Beyaz afis kâğıdı 14.455 Zarf 14.270 İşlenmiş kâğıt 13.920 Parlak kâğıt 12.480

Çizelge 3.4. KKA’nın tipik nem içeriği.

Bileşen Tipik nem değeri, %

Gıda atıkları 70 Kâğıt 6 Karton 5 Plastikler 2 Tekstil atıkları 10 Kauçuk 2 Deri 10 Bahçe atıkları 60 Tahta 60 Cam 2

Demir içermeyen metaller 2

Demir içeren metaller 3