Biyogaz Enerjisi (Biogas Energy)

Dünya nüfusunun hızlı bir şekilde artması ve bununla beraber sanayileşme sonucu enerji gereksinimin de artmasıyla insanların temiz, ekonomik, çevreyi kirletmeyen enerji arayışına başlamışlardır. Bu ölçütleri sağlayan yenilenebilir enerji kaynaklarından birisi de biyogaz enerjisidir.

Mikroorganizmaların yani bitki ve hayvanların organik madde potansiyeline, biyogaz denir. Bu organik madde potansiyelinin enerji bakımından kullanılmasına da biyogaz enerjisi denir. Anaerobik ortamda metan ve karbondioksit üretilmesi sürecini içeren biyogaz enerjisi, yenilenebilir enerji kaynaklarından biridir. Biyogazdan Enerji Üretimi: 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 şeklinde 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 işlemi yapılmalıdır. Biyodizelden Enerji Üretimi: 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 ilk dizel motorda bitkisel yağ kullanmasına dayanmaktadır. Günümüzde birçok ülke biyomotorin için standartları tamamlamış olup, biyomotorin akaryakıt istasyonlarında ticari bir yakıt olarak satışa sunulmaktadır. Biyodizel; kolza (kanola), ayçiçek, soya, aspir gibi yağlı tohum bitkilerinden elde edilen yağların ya da hayvansal yağların bir katalizör (kimyevi değisikliği sağlayan yardımcı madde) eşliğinde 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 başlıcaları; 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. Biyogaz Santrali Nasıl Çalışır: Biyogaz, doğal olarak organik atıkların ayrışmasından üretilen bir tür biyo-yakıt türüdür. Bitkisel, hayvansal, evsel ve endüstriyel atıklar gibi organik maddelerin oksijensiz bir ortamda parçalandıklarında, öncelikle metan ve karbondioksit olmak üzere bir gaz karışımı açığa çıkarırlar. Bu ayrışma anaerobik bir ortamda gerçekleştiğinden, biyogaz üretim süreci anaerobik sindirim olarak da bilinir. Anaerobik sindirim, organik maddeyi parçalamak için fermantasyon işlemini kullanan doğal bir atık enerjisidir. Biyogazdaki metan içeriğinin yüksek olması nedeniyle (tipik olarak 50-75) biyogaz yanıcıdır ve bu nedenle derin mavi bir alev üretir ve bir enerji kaynağı olarak kullanılabilir. Biyokütlenin Biyogaz tesislerinde işlenmesi sonucu temelde üç çeşit çıktı alınır. 1- Elektrik enerjisi 2- Isı 3- Organik gübre Biyogaz Enerji Santralleri Nasıl Çalışır; Biyogazın etkin kullanımı için tasarlanan birkaç tür biyogaz sistemi vardır. Her model girdi, çıktı, boyut ve türüne bağlı olarak farklılık gösterse de, organik atıkları biyogaza dönüştüren biyolojik süreç aynıdır. Organik materyaller öncelikle homojen olarak karıştırılır. Karışım içindeki taş, metal, plastik gibi inorganik malzemeler ayrıştırılır. Karışım hücre bazında parçalanarak ufalanır ve çürütücü tanklara beslenir. Çürütme haznesine beslenen atıklar, oksijensiz ortamda bekletilir. Mikro organizmalar, atıkların parçalanmasına ve biyogaz’a dönüşmesini sağlar. Fermantasyon süreci sonucunda oksijen, metan gazı ve karbondioksit oluşur. Oluşan biyogaz, gaz jeneratörlerinde yakılarak elektrik enerjisine dönüştürülür. Biyogaz Ekolojisi: Biyogaz çevre dostu bir enerji kaynağı olarak bilinir, çünkü aynı anda iki ana çevre sorununu azaltır: Her gün tehlikeli düzeyde metan gazı salgılayan küresel atık salgınını yok eder. Küresel enerji talebini karşılamak için fosil yakıt yerine yenilenebilir enerjiden sağlar. Organik atıkları enerjiye dönüştürerek, doğal maddeleri verimli kaynaklara dönüştürmektir. Biyogaz üretimi, katı atık depolama alanlarını kirletebilecek atık maddeleri azaltmaktadır. Atık su arıtma tesislerinde toksik kimyasalların yayılmasını önler ve atıkları yerinde işleyerek para, enerji ve malzeme tasarrufu sağlar. Temeli, organik atıkların anaerobik ortamda fermantasyonuna dayanan biyogaz; rengi olmayan, kokusu olmayan, havadan hafif, mavi bir alevle yanan ve içeriğinde organik maddeleri barındıran bir karışımdır. Bu karışımdaki gaz oranları sabit değildir ve bu oranlar ortamın sıcaklığına, su miktarına, pH değerine ve kullanılan hammaddeye göre değişiklik gösterir. Biyogaz bileşiminin içinde tipik olarak; 50-80 oranında Metan (CH4), 20-50 oranında Karbondioksit (CO2), 0-3 oranında Azot (N2), 0-5 oranında Hidrojen (H2), 0-1 oranında Su (H2O), 0,0005-0,0002 Hidrojen Sülfür (H2S) bulunmaktadır. Verimli biyogaz eldesi için en önemli etken bileşimindeki metan oranıdır. Bu sebeple bir biyogazdan daha çok verim almak isteniyorsa bileşimindeki metan oranının arttırılması gerekmektedir. Özetle; Biyogaz üretimi enerji kazanımı ve organik atıkları bertaraf edilmesi açısından önemlidir. Bitkisel ve hayvansal organik atık maddeler, biyogaz üretimi açısından oldukça önemli bir yere sahiptir. Dünya genelinde biyogaz üretiminde substrat olarak kullanılan organik atıklar ve endüstriyel atık sular bizim ülkemizde yeterince değerlendirilmemektedir. Ülkemizde tarımsal ve hayvancılık üretimlerinin sürekli olarak artmasıyla bu ürünlerin atıklarda artmaktadır. Aynı şekilde ülkemizde nüfusun sürekli artma eğiliminde olmasıyla organik atık miktarı da artmaktadır. Ülkemizde organik atık potansiyelinin oldukça fazla olması nedeniyle biyogaz üretim potansiyeli dikkat çekmektedir.    ( Magic Mechanic Meetings© yazı dizisi devam edecek… ) KAYNAKÇA: 1-) Biyogaz enerjisi nedir? Biyogaz Santrali Nasıl Çalışır? http://biogas.pales.com.tr/biyogaz-enerjisi-nedir-biyogaz-enerjisi-nasil-calisir/ 2-) Biyogaz Nedir https://kojenturk.org/tr/biyogaz-nedir-9 3-) Tarımda Biyogaz Enerjisinin Kullanımı https://malzemebilimi.net/biyogaz-nedir-tarimda-biyogaz-enerjisinin-kullanimi.html Semih ÇALAPKULU Makina Mühendisi