Biyogaz ve Enerji
Biyogaz nedir?
Biyogaz, biyokütlenin oksijensiz (anaerobic) şartlarda işlenmesi sonucunda elde edilen yanıcı bir gazdır. Biyogaz, yanıcı diğer gazlardan (örneğin doğalgaz) farklı olarak sadece hayvansal veya bitkisel, yani organik hammaddelerden elde edilmektedir: Biyolojik atıklar, gıda sanayii kaynaklı organik atıklar, mısır veya şeker pancarı gibi enerji bitkileri ile hayvan besiciliğinde oluşan hayvansal dışkılar biyogaz tesislerinde substrat olarak kullanılabilir.
Biyokütlenin biyogaz tesisinde işlenmesinin başlıca süreçleri, kullanılan substratların bileşiminden bağımsız olarak şu şekilde tarif edilebilir:
Bakteriler ve başka mikro organizmalar kullanılarak biyogaz tesislerinde biyokütle ayrıştırılır. Bu çok aşamalı fermantasyon sürecinin nihai ürünleri olarak, hava (oksijen) ve ışıktan arındırılmış olan nemli ortamda özellikle metan (% 45-70) ve karbon dioksit (% 25-55) oluşur.
Biyogazın enerji olarak kullanılabilirliği öncelikle biyogaz içerisindeki metan oranına bağlıdır. Üretilen biyogaz genelde kombine ısı ve enerji santrallerinde (kojenerasyon), doğrudan lokal çapta kullanılabilen veya elektrik şebekesine verilebilen elektrik enerjisine dönüştürülmektedir. Yanma aşamasında ayrıca oluşan ısının da tesis yakınındaki binalar veya seraların ısıtılmasında, saman kurutulmasında, süt soğutulmasında veya ahırların iklimlendirilmesinde kullanımı mümkündür. İşletme ekonomisi açısından başarılı olabilmek için elde edilen her iki ürünün de (elektrik ve ısı) kapsamlı bir şekilde kullanılması büyük önem arz etmektedir.
Bir başka ürün ise, yüksek kaliteli tarımsal gübre olarak işletmeci tarafından kullanılabilen ve satılabilen fermantasyon artıklarıdır. Ham haldeki sıvı veya katı çiftlik gübresine kıyasla fermantasyon artıklarının sahip olduğu avantaj, besin maddelerinin bitkiler tarafından daha rahat emilebilmesidir. Ayrıca biyogaz üretim süreci sonucunda elde edilen sıvı gübre, kimyasal bakımdan daha az agresif ve genelde kokusuzdur. Hastalık oluşturucu bakteriler de biyogaz üretimi süreci içerisinde büyük ölçüde yok edilmektedir.
Biyogaz, özellikle yüksek enerji açığı bulunan ülkelerin enerji güvenliğine de katkıda bulunabilir. Biyogaz tesislerinde üretilen elektrik ve ısı daha ziyade lokal çapta kullanılmak suretiyle, merkezi olmayan bir enerji altyapısının güçlendirilmesine katkıda bulunmaktadır. Ayrıca kırsal alanda istihdam imkanları yaratılmaktadır.
Fosil enerji kaynaklarından üretilen enerjiye kıyasla biyogazdan üretilen enerjinin CO2 derecesi prensip olarak nötrdür: Yani açığa çıkan CO2, daha önce bitkilerin atmosferden aldıkları CO2
Anaerobik Arıtma
Anaerobik arıtma, kısaca, organik ve inorganik maddelerin, oksijenin yokluğunda mikroorganizmaların yardımıyla parçalanarak CO2, CH4, H2S ve NH3 gibi nihai ürünlere dönüşmesi olarak açıklanabilir. Anaerobik arıtma ilk olarak sadece çamurların çürütülmesi amacıyla kullanılmaya başlanmış, ancak atıksularda aerobik arıtmaya kıyasla avantajlarının keşfedilmesinden sonra bu alanda da yaygın bir şekilde kullanılmaya başlanmıştır. Özellikle enerji maliyetlerinin önemli bir problem olduğu günümüzde, aerobik arıtmaya nazaran daha az enerji gerektirmesi ve hatta proses sonucu ortaya çıkan metanın enerjiye dönüştürülebilmesi anaerobik arıtmanın daha da yaygın bir şekilde kullanılmasına neden olmuştur.
Anaerobik arıtma sistemleri biyolojik ve fizikokimyasal arıtmalarda oluşan arıtma çamurlarının stabilizasyonunda uygulandığı gibi endüstriyel ve evsel nitelikli, askıda katı madde içeren veya içermeyen sıvı atıkların arıtımında da kullanılmaktadır. Atıksu içerisindeki organik maddelerin anaerobik ortamda ayrışması en basit haliyle iki temel aşamada gerçekleşmektedir. İlk aşamada (hidroliz ve asit fermentasyonu), organik maddelerin asit bakterileri tarafından organik asitlere, alkollere ve CO2’ye dönüşümü gerçekleşmektedir. İkinci aşama (metan oluşumu) ise asit bakterilerinin parçalama reaksiyonları sonucunda oluşan ürünlerin, metanojenler tarafından metan, CO2 ve suya dönüştürülmesini içermektedir. Bu prosesler sonucu oluşan metan gazının kalori değeri yüksektir ve enerji kaynağı olarak kullanılabilmektedir.
Katı Atıktan Enerji Kazanımı
Dünyadaki fosil bazlı yakıtların azalması ile beraber alternatif enerji kaynaklarının önemi artmaya başlamıştır. Bu bağlamda hem organik atıkların bertaraf edilmesini sağlayan hem de enerji üreten biyogaz tesisleri gün geçtikçe yaygınlaşmaktadır.
Organik atık olarak arıtma tesisi çamurları, hayvan gübresi, organik çöpler, tarımsal atıklar, mısır veya şeker pancarı gibi bitkiler, vb. kullanılmaktadır.
Biyogaz tesislerinde, uzun yıllardır atıksu arıtımında da uygulanan havasız ortamda organik maddelerin parçalanmasını içeren anaerobik proses uygulanmaktadır. Bu proses sonucunda parçalanan organik maddelerden yanıcı özellikteki biyogaz ve fermantasyon atığı (gübre) oluşmaktadır.
Biyogaz tesisinin akım şeması aşağıda gösterilmiştir.
Üretilen biyogaz iki amaçla kullanılabilir;
1-Direk kazanda yakılarak ısı enerjisi üretilebilir
2-Kojenerasyon (kombine ısı ve enerji santrali) tesisi ile elektrik enerjisi ve yanında ısı enerjisi üretilebilir.
Kojenerasyon tesisinde yanma aşamasında ayrıca oluşan ısının da tesis yakınındaki binalar veya seraların ısıtılmasında ve ahırların iklimlendirilmesinde kullanımı mümkündür.
İşletme ekonomisi açısından başarılı olabilmek için elde edilen her iki ürünün de (elektrik ve ısı) kapsamlı bir şekilde kullanılması büyük önem arz etmektedir.
Biyogaz tesislerinde ayrıca yüksek kaliteli tarımsal gübre olarak kullanılabilen fermantasyon artıkları oluşmaktadır. Elde edilen gübre bitkiler tarafından daha rahat emilebilmekte, kimyasal bakımdan daha az agresif ve genelde kokusuzdur. Ayrıca, hastalık yapıcı bakteriler de anaerobik proses içerisinde büyük ölçüde yok edilmektedir.
ARBİOGAZ uzun yıllardır anaerobik prosesi uygulamakta ve biyogaz tesisleri kurmaktadır.
Sütaş Aksaray Fabrikası-Atıksu Arıtma Tesisi ve Biyogaz Tesisi (toplam biyogaz üretimi: 700 m3/saat, %65 Metan)
Avrupa Komisyonu tarafından onaylanan Kırsal Kalkınma (IPARD) programı kapsamında, tarım ve kırsal kalkınmayı destekleme amacıyla yenilenebilir enerjiye hibe desteği verilmektedir. Bu doğrultuda işletmenize yenilebilir enerji üretimi için kuracağınız biyogaz tesisine destek alabilirsiniz.