Biyokütle enerjisi nedir

Odun, odun kömürü, hayvan ve insan dışkısı; tarım ürünleri ve orman sektörü organik atıkları, alkol ve metan mayalanması; çeşitli su bitkileri gibi canlı (biyolojik) kaynaklar yolu ile elde edilen enerji türüne biyokütle (biomass) enerjisi denilmektedir. Kısaca organik maddelerden çeşitli yollarla elde edilen enerji, biyokütle enerjisidir.

Daha çok ısınma amaçlı kullanılan bu enerjinin en eski bilinen hammaddesi; yakacak odun, odun kömürü ve hayvan gübresidir. Klasik yakma işlemi ile elde edilen bu tip biyokütle enerjisinin yanında; enerji tarımı ürünlerinden, kentsel atıklardan, tarımsal endüstri atıklarından yakma işlemi ya da farklı teknikler kullanılarak katı, gaz ve sıvı yakıtlara çevrilerek biyokütle yakıt elde edilmesi, ısı ve elektrik üretilmesi mümkün olmaktadır. Diğer bir anlatımla, ana bileşenleri karbon-hidrat bileşikleri olan bitkisel ve hayvansal kökenli tüm maddeler “Biyokütle Enerji Kaynağı”, bu kaynaklardan üretilen enerji ise “Biyokütle Enerjisi” olarak tanımlanmaktadır.

Başlıca Biyokütle Kaynakları Şunlardır;

1) Bitkisel Biyokütle Kaynaklar;

  • Yağlı tohumlu bitkiler (kanola, ayçiçek, soya v.b.)
  • Şeker ve nişasta bitkileri (patates, buğday, mısır, şeker pancarı v.b.)
  • Elyaf bitkileri (keten, kenaf, kenevir, sorgum, miskantus, v.b.)
  • Protein bitkileri (bezelye, fasulye v.b.)
  • Bitkisel ve tarımsal artıklar (dal, sap, saman, kök, kabuk, v.b.)

2) Orman ve Orman Ürünlerinden Elde Edilen Biyokütle Kaynakları

  • Odun ve orman atıkları(enerji ormanları ve enerji bitkileri, çeşitli ağaçlar)

3) Hayvansal Biyokütle Kaynakları

  • Sığır, at, koyun, tavuk gibi hayvanların dışkıları, mezbahane atıkları ve hayvansal ürünlerin işlenmesi sırasında ortaya çıkan atıklar.

4) Organik çöpler, Şehir ve Endüstriyel Atıklardan Elde Edilen Biyokütle Kaynakları

  • Kanalizasyon ve dip çamurları, kağıt, sanayi ve gıda sanayi atıkları, endüstriyel ve evsel atık sular, belediye ve büyük sanayi tesisleri atıkları

Biyokütle enerjisini, klasik ve modern anlamda olmak üzere iki grupta ele almak mümkündür. Birincisi; geleneksel ormanlardan elde edilen yakacak odun ve yine yakacak olarak kullanılan bitki ve hayvan atıkları (tezek gibi)’dır. İkincisi, yani modern biyokütle enerjisi ise; enerji ormancılığı ve orman-ağaç endüstrisi atıkları, tarım kesimindeki bitkisel atıklar, kentsel atıklar, tarıma dayalı endüstri atıkları olarak sıralanır. Bazı ağaçların (kavak, okaliptüs, aylandız, paulownia kral ağacı vb) büyüme hızı doğal ormanlara göre daha fazladır. Yüksek oranlarda güneş ışığı alan bölgelerde yetişen, suyu çok verimli kullanan; düşük karbondioksit yoğunluklarında dahi fotosentez yapabilen ve diğer bitkilere göre mevsimsel kuraklığa daha fazla dayanıklı olan tatlı sorgum, seker kamışı, mısır gibi bitkilere C4 (karbon) bitkileri denmektedir.

Bitkisel biyokütle,

Yesil bitkilerin güneş enerjisini fotosentez yoluyla doğrudan kimyasal enerjiye dönüştürerek depolanması sonucu oluşmaktadır. Biyokütleden elde edilen enerji, dünya enerji tüketiminin 10 katı enerjiye karşılık gelmektedir. Odun (enerji ormanları, çeşitli ağaçlar), yağlı tohum bitkileri (kolza, ayçiçek, soya v.b), karbon-hidrat bitkileri (patates, buğday, mısır, pancar, enginar, v.b.), elyaf bitkileri (keten, kenaf, kenevir, sorgum, miskantus, v.b.), protein bitkileri (bezelye, fasulye, buğday v.b.), bitkisel artıklar (dal, sap, saman, kök, kabuk, v.b.), hayvansal atıklar ile kentsel ve endüstriyel atıklar biyokütle enerji teknolojileri kapsamında değerlendirilmekte ve mevcut yakıtlara alternatif çok sayıda katı, sıvı ve gaz yakıtlara dönüştürülmektedir.

Biyogaz,

tarımsal üretim sonucunda ortaya çıkan çeşitli bitkisel atıkların, hayvan ve insan dışkısının, organik yükü yüksek atık suların sabit bir ısıda hava almayacak biçimde tasarlanmış tanklar içinde anaerobik (oksijensiz) bakteriler tarafından parçalanması sonucunda oluşan ısı değeri yüksek yanıcı bir gazdır. Diğer bir ifade ile, biyogaz, bitki ve hayvan atıkları gibi organik maddelerin havasız (oksijensiz) ortamlarda fermantasyonu sonucu oluşan ve bileşiminde % 60-70 metan, % 30-40 karbondioksit ve az miktarda hidrojensülfür, hidrojen, su buharı, amonyak, karbonmonoksit ve azot bulunan renksiz ve yanıcı bir gaz karışımıdır. Biyogazın ısıl değeri, bileşimindeki metan oranına bağlı olarak değişmekle birlikte genellikle 4700- 6000 kcal/m3 kadardır. Bu nedenle ısınma, aydınlatma ve su ısıtılması gibi amaçlarla kolaylıkla kullanılabilen temel enerji kaynaklarına alternatif olabilecek bir enerji kaynağıdır.

Biyokütlenin elektrik enerjisi üretiminde kullanılması termik santrallere benzer bir sistemle organik maddelerin doğrudan yakılarak oluşturulan ısıdan buhar elde edilerek türbinleri döndürmesi ve jeneratörlerden elektrik üretilmesi seklinde olabilmektedir. Ayrıca, değişik tekniklerle biyokütleden elde edilen biyogazın kullanımı ile kombine çevrim gaz santrallerine benzer bir sistemle elektrik üretilebilmektedir. Kentsel atıklardan, çöplerin çürümesi ve anaerobik fermantasyonu (oksijensiz ortamda değişimi-oksijensiz solunum-mayalanma) sonucu ortaya çıkan yanıcı biyogaz olan metan gazının kullanımı ile çöp termik santralleri çalıştırılmaktadır. Böylece hem kentsel atıkların enerji üretiminde kullanılması mümkün olmakta hem de atıkların depolanması sorununa çözüm getirilmektedir. şehir katı atıkları iyi bir biyokütle enerji kaynağıdır, ama doğası gereği şehir çöplerinde organik ve inorganik maddelerin karışık olması nedeniyle ayırma çok pahalıdır.

Biyokütle kaynaklı, çevre dostu en önemli yakıt alternatiflerinden bazıları biyodizel ya da biyomotorin denen yakıtlardır. Biyomotorin, ticari başarısını kanıtlamış en popüler dizel motor yakıtı alternatifidir, dizel motorlarında sorunsuz olarak rahatlıkla kullanılabilmektedir. Biyomotorin kullanımının başlangıcı, Dr. Rudolf Diesel’in 1895’de ürettiği ilk dizel motorda bitkisel yağ kullanmasına dayanmaktadır. Günümüzde birçok ülke biyomotorin normunu (kural, standart) tamamlamış olup, biyomotorin akaryakıt istasyonlarında ticari bir yakıt olarak satışa sunulmuştur.

Biyogaz Üretiminde Dikkat Edilmesi Gereken Hususlar;

  • Fermantörde (Üretim Tankı-Sindireç) kesinlikle oksijen bulunmamalı,
  • Antibiyotik almış hayvansal atıklar üretim tankına alınmamalı,
  • Deterjanlı organik atıklar üretim tankına alınmamalıdır,
  • Ortamda yeni bakteri oluşturulması ve büyümesi için yeterli miktarda azot bulunmalı,
  • Üretim tankında asitlik 7,0 – 7,6 arasında olmalı,
  • Metan bakterileri için substratta (S) sirke asidi cinsinden organik asit konsantrasyonu 500 – 1500 mg/litre civarında olmalı,
  • Fermantör sıcaklığı 35 ºC veya 56 ºC de sabit tutulmalı,
  • Üretim tankına ışık girmemeli ve ortam karanlık olmalı,
  • Üretim tankında minimum %50, optimum %90 oranında su olmalı,
  • Ortamda metan bakterilerinin beslenmesine yetecek kadar organik madde parçalanmış-öğütülmüş olarak bulunmalıdır.

Biyodizel,

kolza (kanola), ayçiçek, soya, aspir gibi yağlı tohum bitkilerinden elde edilen yağların ya da hayvansal yağların bir katalizör (kimyevi değişikliği sağlayan yardımcı madde) esliğinde kısa zincirli bir alkol ile (metanol ya da etanol) reaksiyonu sonucunda açığa çıkan ve yakıt olarak kullanılan bir üründür. Evsel kızartma yağları ve hayvansal yağlar da biyodizel hammaddesi olarak kullanılabilir.

Enerji içeriğinin büyük bir bölümü tohumunda gizli olan, yağlı tohumlu bitkilerden elde edilen biyodizel, petrol içermez; dizele eşdeğer ve petrol kökenli dizel ile her oranda karıştırılarak ya da saf olarak dizelin kullanıldığı her yerde (özellikle taşımacılıkta) kullanılabilen bir biyoyakıttır. Biyodizel, bitkisel kaynaklı yağ ve atık yağların değerlendirilmesi yolu ile elde edilen yenilenebilir enerji çeşidi olarak bilinmektedir. Dizel yakıt olarak kullanılabilen biyodizel, ekonomik bakımdan uygunluğu, atıklardan kurtulma ve olumlu çevresel etkisi bakımından kullanabilirliği ile öne çıkmaktadır. Bitkisel ve bitkisel kaynaklı atık kızartma yağının motor yakıtı olarak kullanımı ile ilgili çok sayıda araştırma yapılmıştır. Motor yakıtı olarak kullanılabilecek bitkisel yağların baslıcaları; soya yağı, ay çiçek yağı, aspir yağı, kolza yağı, yerfıstığı yağı, keten tohumu, fındık yağı, pamuk tohumu ve atık kızartma yağlarıdır. Biyodizelin, dizel yakıtından daha çok çevre dostu olduğu, emisyon değerlerinin dizel yakıtına benzer, hatta bazı değerlerinin daha iyi olduğu yapılan araştırmalarda belirlenmiştir.

Biyokütle Enerjisinin Avantajları;

  • Kullanılan organik maddeler bitmez,
  • Karbon Salınımını Azaltır,
  • Yaygın olarak kullanılır,
  • Fosil yakıtlara kıyasla daha ucuzdur,
  • Çevredeki atık madde miktarını azaltır,
  • Farklı ürünle oluşturmak içinde kullanılır,
  • Yerli üretimi arttırır,
  • Asit Yağmurlarına yol açmaz
  • Taşınması güvenli bir şekilde yapılabilir.
  • Kırsal kesimin sosyo-ekonomik yapısının iyileşmesini sağlar,

Biyokütle Enerjisinin Dezavantajları;

  • Tamamen temiz değildir,
  • Ormansızlaşma riski bulunmaktadır,
  • Çok fazla su gerektirir,
  • Fosil yakıtlara göre Verimsizdir,

Biyokütle Enerjisinin Kullanım Alanları;

  • Isıtmada kullanılır,
  • Enerji Amaçlı kullanılır,
  • Motorlarda kullanılır,
  • Yan Ürünlerin oluşmasında (Gübre vb. oluşumlar…)

Biyodizel üretim yöntemi

Hüseyin Sümer hakkında 73 makale
Chemical and Mechanical engineer. Entrepreneur. Passionate about, Technology and Research.

İlk yorum yapan olun