Endüstriyel Simbiyoz ve Ar-Ge
Prof.Dr. Göksel N. Demirer Orta Doğu Teknik Üniversitesi
Çevre Mühendisliği Bölümü
ENDÜSTRİYEL SİMBİYOZ KONFERANSI 2014 19-20 Şubat 2014, Ankara
ENDÜSTRİYEL SİMBİYOZ KAVRAMININ AR-GE BOYUTU
Neden Ar-Ge:
- Endüstriyel Simbiyoz çok yeni bir kavram olduğundan, bu alanda yerleşmiş standartlar, protokoller, vb. «yok» denecek kadar azdır.
- Konu üzerinde varolan bilgi birikimi yeni uygulamalar için, büyük ölçüde, bir «şablon» değil, «öneri niteliğinde» bir işlev görmektedir.
- Endüstriyel Simbiyoz yaklaşımının onlarca endüstriyel sektör/alt sektör, yüzlerce proses ve atık için uygulanması söz konusudur.
- Çalışılan her sektör, firma, proses, atık, vd. kendine ait özgün koşullara sahiptir.
- Pekçok örnek uygulama söz konusu olmakla birlikte, bu örneklerin
diğer firmalara doğrudan uygulanması söz konusu olamamaktadır.
Örneğin, «A» sektöründen kaynaklanan «X» atığının «B» sektöründe kullanılabilmesine yönelik bir ön fizibilite çalışması :
- «A» ve «B» sektörlerinin prosesleri, girdileri, çıktıları, daha önce bir Endüstriyel Simbiyoz çalışmasına konu olup olmadığı, oldu ise bu çalışmanın detayları, vb. bazlı bir literatür taraması,
- «X» atığının karakterizasyonu ve «B» sektöründe girdi olarak
kullanılabilmesine yönelik yapılacak karakterizasyon ve laboratuvar çalışmaları.
- Bu olası değişimin:
o sadece teknolojik yapılabilirlik değil, çevresel ve ekonomik perfomans boyutlarıyla da değerlendirilmesi,
o «B» sektöründe varolan üretim süreçlerini, ürün kalitesi, vb.olumsuz etkilemediğinin ilgili bilimsel yöntemler, standardlar , vb. kullanılarak saptanması,
- Laboratuvar ölçeğinde olumlu sonuç alınır ise, pilot ve/veya gerçek ölçekte denemelerin yapılması,
- Tüm bu çalışmaların performans izleme ve değerlendirmesinin ilgili analitik yöntemler kullanılarak yapılması,
- Vd.
Sektör
«A»
Sektör
Atık «X»
«B»
Söz konusu iki firma arasındaki bir atık değişimi değilde, birçok firma arasındaki olası simbiyotik ilişkiler ise gerekli olan veri toplama,
karakterizasyon, analiz, literatür taraması, vb. ar-ge çaşmalarının
boyutu daha da artacaktır.
A T I Ğ I A L A N S E K T Ö R
Teksti l
Demir Çelik
Çimen to
Gübr e
Plastik ve Paketl eme
Cam Gıda Boya Kağıt Kimy a
Ahşa p Ürünl eri
Term ik Santr al
Metal ve Makina
Non- Metalik Minerall er
Petrol ve Kömür
Baskı ve Matbaa
Atık Yöneti mi
Tarım İnşaa t
Hayvan Yemi
Elektr onik
Eczacıl ık
Biyoya kıt/Biy oenerj i
Rafin eri
A Tekstil ↑(88) ↑(83) ↑(18)
T Demir Çelik
↑(89) ↑(1) ↑(2) ↑(5) ↑(42) ↑(43) ↑(41) ↑(110)
I Çimento ↑(95)
Ğ Gübre ↑(46) ↑(92) ↑(45) ↑(44) ↑(47)
I Plastik ve Paketleme ↑(6) ↑(81) ↑(9) ↑(85)
Cam ↑(99)
V Gıda ↑(3) ↑(4) ↑(80) ↑(52) ↑(51) ↑(14, 15) ↑(16) ↑(17) ↑(108) ↑(50, 109) ↑(52) ↑(54) E Boya ↑(7) ↑(107) ↑(10)
R Kağıt ↑(11) ↑(84) ↑(101) ↑(79)
E Kimya ↑(59) ↑(8, 35) ↑(73) ↑(77) ↑(70) ↑(36) ↑(38) ↑(37) ↑(39) ↑(40) ↑(74)
N Ahşap Ürünleri ↑(12) ↑(93) ↑(13) ↑(19)
Termik Santral ↑(63) ↑(87) ↑(64) ↑(62) ↑(61)
S Metal ve Makina ↑(28) ↑(22, 29, 90) ↑(21, 30) ↑(23, 31) E Non-Metalik Mineraller ↑(24) ↑(25, 26) ↑(91) ↑(27) K Petrol ve Kömür ↑(57) ↑(58) ↑(32) ↑(33) ↑(103) T Baskı ve Matbaa ↑(20) ↑(94) Ö Atık Yönetimi ↑(68) ↑(49) ↑(69) ↑(60) ↑(105) ↑(34) ↑(82) ↑(86)
R Tarım ↑(48) ↑(96)
İnşaat ↑(76)
Hayvan Yemi ↑(104) Elektronik
110 endüstriyel simbiyoz uygulamasının sektörel dağılımı
Avrupa Birliği: Endüstriyel Simbiyoz
Endüstriyel Simbiyoz AB’nin yerel, bölgesel, ulusal ve uluslar arası politikalarında ekonomik kalkınma, yeşil büyüme, inovasyon ve kaynak verimliliğini sağlamak yönelik bir stratejik araç olarak görülmektedir.
2020 Avrupa Stratejisinin bir parçası olan «Kaynak Verimliliği Girişimi»
çerçevesinde yayınlanan «Kaynak Verimli Avrupa için Yol Haritası»
dökümanında Endüstriyel Simbiyoz kavramı çerçevesinde elde edilebilecek kaynak verimliliği artışlarının tüm üye ülkeler için bir öncelik olması gerektiği vurgulanmıştır.
Bu kapsamda Avrupa Birliği Ortak Araştırma Merkezlerinde (JRC) konu ile
çeşitli Ar-Ge faaliyetleri de yürütülmektedir.
Örneğin, Çerçeve Atık Direktifi, sırasıyla, 5. ve 6. maddelerinde (Waste Framework Directive) yan ürün (by-product) ve atık
olmaktan çıkarılmayı (end-of-waste) tanımlamıştır.
Yan Ürün (by-product):
Bir üretim prosesinden birincil ürün olarak üretilmeksizin oluşan maddeler bir geri kazanım prosesinden geçerek yan-ürün olarak kabul edilebilirler.
Atık Olmaktan Çıkarılma(end-of-waste):
Atıklar bu Direktifte tanımlanan koşullara sahip hale getirildikleri
koşullarda atık olmaktan çıkarak diğer tesislerde ham madde
olarak kullanılabilirler.
İlgili kriterlerin belirlenmesine yönelik yapılan çalışmalara örnekler:
Üniversite, araştırma merkezi, vb. bilim ve teknoloji üreten kurumlarla yapılan işbirliği, «Eko-Park Başarı Kriterleri»
arasında öne çıkmaktadır.
Özellikle madde, enerji ve suyun farklı sektörler arasında geri kazanımı/yeniden kullanımı için varolan ve gelişmekte olan teknolojiler konusunda araştırma
etkinlikleri gerçekleştirilmeli ve yeni endüstriyel sinerji olanakları ortaya çıkarılmalıdır.
Firmalar arasında oluşturulacak simbiyotik ilişkilerin önündeki en önemli engellerden bir tanesi doğru bilginin doğru kişi ve
kurumlarla buluşturulamamasıdır.
Endüstriyel Simbiyoz Literatüründe Ar-Ge’nin Önemi
Eko-endüstriyel etkinliklerin paydaşlara ve çevreye nasıl faydalar
sağlayacağının gösterilmesi için daha fazla araştırmaya ihtiyaç vardır.
Her durumda kullanılabilecek bir ’sihirli araç’ değildir. Bölgesel, ekonomik,
sektörel, vb. diğer özellikler
çerçevesinde her bir uygulama için özel olarak değerlendirilmelidir.
Bir endüstriyel simbiyoz uygulaması için önemli düzeyde bilgi ve deneyim gereklidir. Bunların tümüyle firma bünyesinde bulunması genellikle çok sık rastlanan bir durum değildir. Gerekli bilgi ve deneyim kurumsal işbirlikleri yapılarak
sağlanmalıdır.
Firmalar arası geri dönüşüm olanaklarının yeterince değerlendirilememesinin en önemli nedenlerinden birisi yeterli araştırma
etkinliklerinin yapılmamasıdır.
Eko-endüstriyel parkların tasarlanmasına ilişkin daha fazla araştırma gerçekleştirilmelidir.
Endüstriyel simbiyoz alanında:
- Çeşitli bilimsel dergiler yayınlanmakta
- Her yıl sempozyum ve konferanslar düzenlenmekte
- Yüzden fazla lisansüstü programda eğitim verilmektedir .
Güncel Endüstriyel Simbiyoz Ar-Ge Çalışmalarına
Örnekler: Lisansüstü Tezleri
Güncel Endüstriyel Simbiyoz Ar-Ge Çalışmalarına Örnekler: Uluslar arası Hakemli Dergi Makaleleri
Gıda sektöründe üretilen atık yağlardan biyodizel üretiminin çevresel ve sosyoekonomik olarak değerlendirilmesi
Karbon nötral endüstriyel parklar
Fotovoltaik modüllerin geri kazanımı
Dökümhane kumlarının değerlendirilmesi
Distilasyon atıklarının değerlendirilmesi
Atık kirecin asfalt yapımında kullanımı
Balık işleme atıklarından hayvan yemi eldesi
Balık işleme atıklarından gübre eldesi
Atık biyokütleden amino asit eldesi
Narenciye işleme atıklarından hayvan yemi eldesi
Çimento üretimi kaynaklı CO2’in değerlendirilmesi
Evsel katı atıklardan plastik eldesi
ODTÜ Çevre Mühendisliği Bölümünde Gerçekleştirilen Endüstriyel Simbiyoz Ar-Ge Çalışmalarına Örnekler
Evsel atıksulardan tarımsal sulama suyu eldesi
Yüksek fırın
cürufunun atıksu arıtımında
kullanımı
Atıksu arıtma tesisi çamurlarından
Çeşitli Atıklardan Gübre (Struvite) Eldesi
Hayvansal atıklardan (büyükbaş)
Hayvansal atık
(küçükbaş) ve arıtma çamurlarından
Şeker Endüstrisi Atıklarınan Biyohidrojen Eldesi
Zeytin yağı üretimi atıklarından
Çeşitli Atıklardan Biyogaz Eldesi
Şeker üretimi atıklarından
Peynir üretimi atıklarından
Hayvansal atıklardan
Pamuk atıklarından
Hayvansal atık ve tarımsal artıklardan
Şeker endüstrisi atıklarınan (şeker endüstrisi
atıksuyu ve
pancar küspesi)
Çeşitli Atıklardan Uçucu Yağ Asidi Eldesi
Evsel katı atıklardan
Hayvansal atıklardan
ÖRNEK PROJE:
Mikroalgal ve anaerobik mikrobiyel kültürlerin kullanımı ile entegre besiyer madde giderimi, sera gazı mitigasyonu ve biyo-yakıt ve biyo- ürün eldesi
TÜBİTAK Çevre, Atmosfer, Yer ve Deniz Bilimleri, Proje No: 111Y205
NEDEN ALG ?
Arazi gereksinimi ve su ihtiyacı bazında algal biyokütle diğer olası protein kaynaklarına göre
çok daha uygun bir seçenek oluşturmaktadır.
Algler büyümek için atıksulardaki azot ve fosfor bileşiklerini
kullabilmektedir.
Algler büyümek için atık gazlardaki CO2’i
kullanabilmektedir.
Alg biyokütlesi pekçok sektör için hammadde olarak kullanılabilmektedir.
Alg biyokütlesinden pekçok biyoyakıt elde edilebilmektedir.
Mikroalgal ve anaerobik mikrobiyel kültürlerin kullanımı ile entegre
atıksu arıtımı, sera gazı mitigasyonu ile biyo-enerji ve biyo-ürün eldesi
TÜBİTAK Çevre, Atmosfer, Yer ve Deniz Bilimleri Proje No: 111Y205
Chlorella Vulgaris ve
Karışık doğal kültür Azot ve fosfor
kaynağı olarak evsel ve endüstriyel
atıksu
CO2 kaynağı hava ve demir çelik endüstrisi baca gazı
CO2, NOx ve SOx içeriği azaltılmış
baca gazı
Azot ve fosfor içeriği azaltılmış atıksu
Algal biyokütle
Biyogaz
Biyohidrojen
Biyodizel
Lipid
Atıksu ve bacagazı artımı Biyoyakıt ve biyoürün eldesi Hayvan Yemi
Deneysel Düzenek ve Elde Edilen Sonuçlardan Özetler
Evsel Atıksulardan Azot ve Fosfor Giderimi
X1 reaktöründe, toplam azot ve toplam amonyak azotu verileri göz önüne
alındığında, yüksek giderim değerlerine ulaşıldığı görülmektedir.
Reaktörde toplam azot için %81-90, amonyak azotu için ise %83-91 giderim değerlerine ulaşılmıştır.
Ayrıca, %68-83 gibi yüksek bir fosfor giderim değeri de sağlanmıştır
Optik Yoğunluk (685 nm) 0 1 2
pH
6 8 10 12
200 400 600 800 1000
TKM (%UKM)
0 20 40 60 80
TKM TUKM TUKM (%TKM)
Konsantrasyon (mg/L)
0,0 0,9 1,8 2,7
O.Y. (664/665)
1,2 1,4 Klorofil-a 1,6
Feofitin-a O.Y. (664/665)
0 4 8 12
20 40 60 80 100
PO4-P
PO4-P Giderimi (%) 5
10 15
20 40 60 80 100
TN
TN Giderimi (%)
0 4 8 12 16
Giderim (%)
20 40 60 80 100
TAN
TAN Giderimi (%) a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
Biyogaz Üretimi
Evsel atıksu arıtımı yapılan reaktörlerde büyüyen algal
biyokütle (Chlorella vulgaris)’nin kullanılması ile 442 ml biyogaz / g VS düzeyinde biyogaz üretilmiştir.
Bu düzey literatürde rapor edilen performans düzeyleri ile
karşılaştırılabilir düzeydedir.
Üretilen biyogazın metan içeriği ortalama %50’nin üzerinde
bulunmuştur.
Projemiz kapsamında:
- Ön arıtımı ve co-digestion yöntemleri ile algal biyokütleden elde edilecek biyogaz miktarlarının artırılması,
- CO2 mitigasyonu,
- Biyohidrojen üretimi,
- Endüstriyel atıksu arıtımı
çalışmaları sürdürülmektedir.
TEŞEKKÜRLER
Prof. Dr. Göksel N. Demirer Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi Tel: 210 58 67
Faks: 210 26 46
e.posta: [email protected]
