ONDOKUZ MAYIS NVERSTES ZRAAT FAKLTES TARIMSAL BYOTEKNOLOJ BLM
ONDOKUZ MAYIS ÜNİVERSİTESİ ZİRAAT FAKÜLTESİ TARIMSAL BİYOTEKNOLOJİ BÖLÜMÜ Biyoyakıtlar Nedir? Danışman: Doç. Dr. Aslıhan KURT KIZILDOĞAN Hazırlayanlar: Ayten İNCE Goncagül EKİZ Rabia Hande MELEK Tuğba KESKİNER Tuğran Mehmet YURT Zafer ABDİK 1
İçerik 1 -Biyoyakıtlar Nedir? 2 -Biyoyakıtların Sınıflandırılması 3 -Biyoyakıtların Ticari Başarı Sırası 4 -Biyoyakıtlar Nerede Kullanılır ? 5 -Türkiye’de Biyoyakıt Sektörü 6 - Birinci Nesil Biyoyakıtlar 7 - İkinci Nesil Biyoyakıtlar 8 -Üçüncü Nesil Biyoyakıtlar 9 -Dördüncü Nesil Biyoyakıtlar Tuğba KESKİNER 2
İçerik 10 -Biyodizel 11 -Biyodizel Döngüsü 12 -Biyozel’in Avantajları Ayten İNCE 13 -Biyoetanol 14 -Biyoetanol’ün Üretim Aşamaları 15 -Biyoetanol’ün Avantajları 16 -Biyogaz 17 -Biyogaz Üretiminde Neler Kullanılır ? Tuğran Mehmet 18 -Biyogaz Üretim Aşamaları YURT 19 -Ülkemizde Durum Nedir? 20 -Neden Biyoyakıtlar? 3
İçerik 21 -Kompostlamaya Giriş 22 -Kompostlama 23 -Kompostlama İşlemine Etki Eden Parametler 24 -Kompostlama Metotları 25 -Kompost Olgunlaştırma, Depolama Ve İşleme 26 -Kompost Kullanıcıları 27 -Kompostun Faydaları 28 -Kompostlamanın Avantaj Ve Dezavantajları 29 -Çay Çöpünden Kompost Yapımı Ve Oluşan Kompostun Bazı Özellikleri / Makale Zafer ABDİK Goncagül EKİZ 4
Biyoyakıtlar Nedir ? • Biyoyakıtlar, tarımsal ürünlerin, odunun, hayvan, bitki ve belediye artıklarının çeşitli biyokimyasal ve/veya termokimyasal dönüşüm süreçlerinden geçirilmesiyle elde edilen gaz, sıvı ve katı ürünlerin genel adıdır. 5
• Biyoyakıtlar insanlığın var olduğundan beri kullanılan bir enerji kaynağıdır. Çünkü odun da, hayvansal atıklar da bir biyoyakıttır. Ancak konu sıvı biyoyakıtlar olunca, ilk kez Mısırlılar, Hint tohumu yağını lambalarda aydınlatma yakıtı olarak kullanmışlardır. 6
Gaz Biyoyakıtlar Biyohidrojen Biyogaz Singaz 7
Katı Biyoyakıtlar Odun Kömürü Biyopelet Biyokömür Biyobriket 8
Sıvı Biyoyakıtlar Biyoetanol Biyodimetileter Biyodizel Biyoetiltersiyer butileter Biyometanol Bitkisel Yağlar 9
Ticari Uygulamada Başarıyı Yakalamış Yakıtlar Sırası İle; • • Biyodizel Biyoetanol Biyogaz Odun kömürü 10
Nerede Kullanılır ? Biyoyakıtlar ulaştırma sektöründe taşıt yakıtı, hizmet sektöründe ısı ve elektrik üretiminde kullanılmaktadır. 11
TÜRKİYE'DE BİYOYAKIT SEKTÖRÜ ØMevcut durumda Türkiye'de biyoyakıt denilince biyodizel ve biyoetanol akla gelmektedir. Ülkemizdeki biyodizel ve biyoetanol çalışmalarının başlangıcı 2000'li yılların başlarına rastlamaktadır. ØTürkiye'deki ilk biyodizel üretimi İTÜ Kimya Mühendisliği Bölümü'nde yapılmıştır. 12
Üretim süreci ve ham madde kullanımına göre biyoyakıtlar 4’e ayrılır; 1. Nesil Biyoyakıtlar 2. Nesil Biyoyakıtlar 3. Nesil Biyoyakıtlar 4. Nesil Biyoyakıtlar 13
Birinci Nesil Biyoyakıtlar Birinci nesil biyoyakıtlar geleneksel teknolojiler kullanılarak şeker, nişasta, hayvansal yağ veya bitkisel yağ ham maddelerinden üretilmişlerdir. Gıda maddelerinden elde edilen yağ kullanılarak biyodizel, fermantasyon ile ise biyoetanol üretilmektedir. 14
İkinci Nesil Biyoyakıtlar • Artan talebin karşılanması için ise ikinci nesil biyoyakıtlar üretilmeye başlanmıştır. • İkinci nesil biyoyakıtlar doğrudan gıda amaçlı olarak kullanılmayan ancak gıdaların artıkları (örneğin kabukları gibi) olan ham maddeler kullanılarak üretilmişlerdir. 15
Üçüncü Nesil Biyoyakıtlar • Mühendislik teknikleri kullanılarak geliştirilen üçüncü nesil biyoyakıtlar ise ham madde olarak yosun kullanır. • Üretim süreci, yosunların mayalanmasıyla açığa çıkan karbohidratlarınkullanımını içermektedir. 16
Dördüncü Nesil Biyoyakıtlar Amacı; sürdürülebilir enerji üretimi, karbondioksitin tutulması ve depolanmasıdır. 17
BİYODİZEL Kolza , ayçiçek, soya, aspir gibi yağlı tohum bitkilerinden elde edilen bitkisel yağların bir katalizör eşliğinde kısa zincirli bir alkol ile (metanol veya etanol) reaksiyonu sonucunda açığa çıkan ve yakıt olarak kullanılan bir üründür. 18
BİYODİZEL ü Biyodizel saf olarak veya her oranda petrol kökenli dizel yakıt ile karıştırılarak yakıt olarak kullanılabilir. ü Saf biyodizel ve dizel-biyodizel karışımları herhangi bir dizel motoruna, motor üzerinde herhangi bir değişikliğe gerek kalmadan veya küçük değişiklikler yapılarak rahatça kullanılabilir. 19
Biyodizel Döngüsü 20
AVANTAJLARI ü Suya bırakıldığında 28 günlük bir sürecin sonunda biyodizelin %95'i çözülürken, dizelde bu oran %40’a düşmektedir. üBiyodizelin içerdiği kükürt miktarı, dizele oranla çok daha düşüktür. Bu da biyodizelin kullanılması durumunda, asit yağmuru gibi olumsuz çevresel etkilerin oluşmasını önler. üBiyodizel kükürt içermediğinden kükürt dioksit emisyonu oluşturmaz. Bu emisyon özellikleri ile kanser yapıcı etkenler azalmakta ve kanser riski % 90'a varan oranlarda düşmektedir. 21
BİYOETANOL Günümüzün en popüler sıvı biyoyakıtlarından olan ve daha çok benzin ile harmanlanarak kullanılan biyoetanol genellikle şeker pancarı, şeker kamışı, mısır, buğday, patates gibi şekerli ve nişastalı bitkilerden elde edilmektedir. 22
BİYOETANOL Elde edildiği bitkiler insan besin maddeleri olduğu için dünya çapında büyük soru işaretlerine neden olmuştur. Bu nedenle tarım ve orman ürünlerine dayalı endüstriden kaynaklanan atıklar ve kentsel katı atıkların organik kısmının kullanılması doğru bulunmuştur. 23
BİYOETANOL’ÜN ÜRETİM AŞAMALARI Nişastanın önce şekere, daha sonra da şekerin doğrudan fermente edilmesiyle biyoetanole dönüştürülmesi ile sağlanır. Üretim aşamaları; 1 -Biyokütlenin hidrolizi ile heksozlara dönüştürülmesi. pentoz ve 2 -Fermantasyon ile biyoetanol üretilmesi. 24
AVANTAJLARI üBiyoetanol yakıt içindeki oksijen seviyesini arttırmanın en kolay şeklidir. Yakıtın oksijen seviyesini arttırmak, yakıtın daha verimli yanmasını sağlayarak, egzoz çıkışındaki zararlı gazları azaltır. üBiyoetanol yakıtlarda oktan artırmak amacı ile kullanılan kanserojen maddelerin çevreci alternatifidir. üBiyoetanol egzoz emisyonlarını azaltır. 25
BİYOGAZ Organik bazlı atıkların oksijensiz ortamda fermantasyonu sonucu ortaya çıkan renksiz, kokusuz, havadan hafif, parlak mavi bir alevle yanan ve bileşiminde organik maddelerin bileşimine bağlı olarak yaklaşık; % 40 -70 metan, % 30 -60 karbondioksit, % 0 -3 hidrojen sülfür ile çok az miktarda azot ve hidrojen bulunan bir gaz karışımdır. 26
BİYOGAZ ÜRETİMİNDE NELER KULLANILIR ? ØSığır, at, koyun, tavuk gibi hayvanların atıkları, Øİnce kıyılmış sap, saman, anız ve mısır artıkları, şeker pancarı yaprakları ve çimen artıkları gibi bitkilerin işlenmeyen kısımları , ØKanalizasyon ve dip çamurları, kağıt, sanayi ve gıda sanayi atıkları, çözünmüş organik madde derişimi yüksek endüstriyel ve evsel atık sular biyogaz üretiminde kullanılmaktadır. 27
ÜRETİM AŞAMALARI 1. Hidroliz fazı 2. Asidojeniz(Asit üretim) fazı 3. Asetojeniz (Asetik asit üretim) fazı 4. Metanojeniz (Metan üretim) fazı Bu aşamalar isimlerini kendi bakterilerinden alırlar. ØÇeşitli aşamalardan geçen atıklar biyogaza dönüştürülür ve geriye ise parçalanamayan gübre niteliğindeki kısım son ürün olarak kalır. 28
ÜLKEMİZDE DURUM NEDİR? Ülkemizde geçtiğimiz yıllar boyunca 50 tane lisanslı biyodizel tesisi ve yaklaşık 1, 5 milyon ton kurulu kapasite olmasına karşılık, ham madde üretimindeki plansızlık nedeniyle bugün üretim yapan sadece birkaç tesis bulunmaktadır. 29
ÜLKEMİZDE DURUM NEDİR? Biyoyakıtlar, tarımda yeni bir bakışın adı olmakla kalmayıp, enerjiye tarımdan ham madde alan , esas itibarıyla Türk tarımında yeni bir atılımın gerçekleştirildiği bir felsefeyi temsil etmektedir. Bu felsefeyi benimsemeli ve hem çevre dostu bir ülke olarak yenilenebilir enerji kaynaklarımızı kendimiz üretmeli hem de tarımda biyoyakıtlara dayalı kalkınmayı desteklemeliyiz. 30
Biyoyakıtlara Neden İhtiyaç Vardır? 1) Fosil kökenli yakıtların neden olduğu çevre kirliliğini azaltmak, 2) Egzoz emisyonlarının sağlık açısından risklerini en aza indirmek, 3) Enerji güvenliği sağlamak ve enerjide dışa bağımlılığı azaltmak, 4) Kırsal kalkınmanın gerçekleştirilmesine yardımcı olmak. 31
Kompostlamaya Giriş • Dünya’da karşılaşılması muhtemel enerji krizi ve küresel ısınmanın etkileri, ülkeleri alternatif enerji kaynakları aramaya itmiştir. • Bu çerçevede kompostlama, biyogaz gibi teknolojiler dünyanın bir çok yerinde evsel katı atıklar ile hayvan gübrelerin bertarafı tarımsal alanlarda daha fazla tercih edilmektedir. • Özellikle çiftliklerdeki gübre atıklarının düzensiz bertarafı sonucu sızıntı suları, yer altı ve yüzeysel suları kirletmektedir. 32
• Kompostlama; gübre, biyolojik arıtma tesisi çamuru, yaprak, kağıt ve yiyecek atıkları gibi organik maddelerin mikroorganizmalar vasıtasıyla kompost adı verilen toprağımsı bir yapıya dönüştürüldüğü biyolojik bir işlemdir. • Bu işlem yaprak ve diğer organik atıkların doğal olarak çürütüldüğü işlemle aynıdır. • Kompostlamada sadece şartlar kontrol altına alınarak organik maddelerin daha hızlı çürümesi sağlanır. 33
KOMPOSTLAMA Kompostlama organik maddelerin aerobik veya anaerobik koşullarda mikroorganizmalar vasıtası ile kararlı hale getirildiği bir işlemdir. Kompostlamada organik maddeler harcanırken, mikroorganizmalar oksijeni tüketirler. Aktif kompostlama esnasında fazla miktarda ısı ve karbondioksit (CO 2) üretilir ve su buharı havaya karışır. CO 2 ve su kayıpları birincil maddelerin ağırlığının yaklaşık yarısına eşittir. Kompostlama böylece ham maddeleri değerli toprak şartlandırıcısına dönüştürürken onların hem hacmini hem de ağırlığını azaltır. Kompostlama mikroorganizmaların büyümesi için uygun koşullar sağlandığında ve bu koşullar muhafaza edildiğinde çok hızlı gerçekleşir. 34 34
Kompostlama için en önemli şartlar; • Uygun karbon ve azot (C: N) oranı da dahil olmak üzere, mikrobiyal aktivite ve büyüme için gereken besin maddelerini sağlamak için organik maddelerin karıştırılması, • Aerobik mikroorganizmalar için yeterli oksijen, • Havalandırmayı engellemeden biyolojik aktiviteyi sağlayan yeterli nem içeriği, • Kuvvetli mikrobiyal aktiviteyi sağlayan termofilik sıcaklıklardır. 35
Kompostlama İşlemi 36
Bitmiş kompostta ki karbon, kimyasal enerji, protein ve su ham maddedekinden daha azdır. • Bitmiş kompostta ki humus oranı daha fazladır. • Bitmiş kompostun hacmi ham maddenin %50’sine veya daha azına eşittir. • Kompostlama işlemi değişik koşullarda ve birçok madde ile gerçekleşir. • Kompostlama hızı ve bitmiş kompostun kalitesi ham maddelerin seçimi ve karışımına bağlıdır. • 37 37
KOMPOSTLAMA İŞLEMİNE ETKİ EDEN PARAMETRELER • Kompostlamaya etki eden parametreler oksijen ve havalandırma; besi maddeleri(C: N oranı); nem; porozite, yapı, kıvam ve partikül boyutu; p. H; sıcaklık ve süre’dir. Tablo 2. 1 Hızlı Kompostlama İçin Tavsiye Edilen Koşullar a)Bu değerler hızlı kompostlama için geçerlidir. Bu aralıklar dışındaki değerlerde kullanılabilir. b)Kullanılan madde, yığın boyutu ve/veya hava koşullarına bağlı olarak değişir. 38 38
KOMPOSTLAMA METOTLARI Gübreler ve diğer organik atıklar yapılarında aerobik ve anaerobik koşullarda maddeleri çürütebilen mikroorganizmaları barındırırlar. Kompostlama maddesi içinde oksijenin bulunması yalnızca istenen bir durum değil aynı zamanda hızlı kompostlama için bir zorunluluktur. 39 39
Çiftliklerde dört çeşit kompostlama metodu kullanılır. Bunlar; • Pasif kompostlama, • Sıralı yığın oluşturarak kompostlama, • Havalandırmalı yığınlarda kompostlama, • Kapalı reaktörde kompostlamadır. 40
ü Pasif kompostlama; yığın içindeki maddelerin seyrek karıştırılarak uzun bir süre boyunca basitçe yığılmasıdır. ü Sıralı yığın metodunda ise maddeler uzun ince yığınlar (yığın-sıraları) halinde istiflenir. ü Yığınlar kepçeli bir yükleyici veya özel döndürme makineleri kullanılarak periyodik olarak döndürülür. Döndürme işlemi kompost yığınlarını karıştırarak havalandırmayı arttırır. ü Diğer metotlar; hava kanalları gibi görev yapan borular yardımıyla, havanın yığın içine girmesini sağlayarak döndürmeye olan ihtiyacı azaltır. Havalandırmalı statik yığınlarda, havanın borulardan geçip yığın içine girmesi için üfleyicilerin kullanılması daha yaygındır. 41 41
42
43
44
KOMPOST OLGUNLAŞTIRMA, DEPOLAMA VE İŞLEME Kompostlama işleminin tamamlanması ve kompostun nihai kullanıma uygun karakteristiklere gelmesi için en azından bir aylık bir olgunlaşma süresi gerekir. Olgunlaşma genellikle ayrı bir işlemdir ve aktif kompostlamanın yapıldığı alandan ayrı bir yerde yapılır. Bununla beraber olgunlaşma, aktif kompostlamanın gerçekleştiği yığınla aynı yerde olabilir. 45 45
KOMPOST KULLANICILARI 46
47
Kompostun Faydaları ü Kompost ilavesi toprağın fiziksel, kimyasal ve biyolojik özelliklerini iyileştirir. Kompost organik maddelerin kısmen stabil olan bir formudur. Kompostun toprağa ilave edilmesi ile ham yoğunluk azalır. Kompost sıkı toprakların havalanmasını ve drenajını, kumlu topraklarını ise su tutma kapasitesini iyileştirir ve bir arada tutar. Kompost ayrıca toprağın değiştirme kapasitesini (toprağın nütrient tutma gücü) arttırır ve toprağı bir arada tutar. Saksı karışımlarında kompost; köklerinin kolayca büyüyebilmesi için gereken maddelerin çoğunu sağlar. Diğer maddeler ile beraber kullanıldığında kompost su ve nütrient tutma kapasitesini arttırır; ilaveten kök büyümesi için gereken hava boşluğu miktarını arttırır. Kompostun p. H’ı genellikle nötrale yakındır. Bu zirai ürünlerin çoğunda istenen bir p. H’tır. Ayrıca komposttaki bitkisel besi maddelerinin çoğu da organik formdadır. 48 48
49
KOMPOSTLAMANIN AVANTAJ VE DEZAVANTAJLARI: üMükemmel bir toprak şartlandırıcısıdır. üSatılabilir üründür. üGübre işlemeyi iyileştirir, arazi uygulamalarını geliştirir, kirlilik riskini düşüktür, bitki otu tohumlarını ve patojenleri tahrip eder, alt malzemesi olarak kullanabilir, virüslerin toprak yoluyla taşınarak bitkilere zarar vermesini önler. üKarlıdır. DEZAVANTAJLARI: üZaman ve para, koku, hava koşulları, pazarlama, ekin alanlarından gelen mahsul atıkları, azot kaybı, besi maddelerinin yavaş ayrışması ve çiftlik sınıfı kaybı riskidir. 50 50
Kaynakça v http: //www. solar-academy. com/ v http: //www. yegm. gov. tr/anasayfa. aspx vhttp: //www. cevresehirkutuphanesi. com/ v Horuz A , Korkmaz A , Akınoğlu G. "Biyoyakıt Bitkileri ve Teknolojisi". Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Dergisi, 3. sayı (2015 ) v. Karadağ A , Bartın Üniversitesi , Fen Edebiyat Fakültesi v. Göçer S, Zaimoğlu Z, Uluslararası GAP Yenilenebilir Enerji Verimliliği Kongresi – 2018 v Müftüoğlu N, Türkmen C, Kavdır Y. 29 -Çay Çöpünden Kompost Yapımı Ve Oluşan Kompostun Bazı Özellikleri 2019 51
- Slides: 51