TÜRKİYE’de hayvancilik potansiyeli ve Bİyogaz üretiMİ Nilüfer nacar koçER, Cengiz Öner, İlker sugöZÜ
|
|  Yüklə 117.5 Kb.
|
|
TÜRKİYE’DE HAYVANCILIK POTANSİYELİ ve BİYOGAZ ÜRETİMİ *Nilüfer NACAR KOÇER, **Cengiz ÖNER , ***İlker SUGÖZÜ *Fırat Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Çevre Mühendisliği Bölümü – ELAZIĞ **Fırat Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Makine Eğitimi – ELAZIĞ ***Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü – ELAZIĞ nkocer@firat.edu.tr, coner@firat.edu.tr, isugozu@hotmail.com __________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ÖZET Türkiye’de ve dünyada sosyal ve ekonomik kalkınmanın en sağlıklı temel girdisi olan enerjiye gün geçtikçe daha fazla gereksinim duyulmaktadır. Enerji ihtiyacının arttığı günümüzde tükenebilir (fosil) kaynaklar yeri-ne yeni ve yenilenebilir alternatif kaynak arayışı sürmektedir. Hayvan ve bitki artıklarından biyogaz üretimi de son yıllarda üzerinde en çok durulan ve araştırılan konular arasındadır. Bu çalışmada, hayvancılığın Türkiye’deki yeri ve hayvan atıklarından elde edilen gübre miktarına karşılık biyogaz miktarları tespit edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Biyogaz, Hayvan ve Bitki Artıklar, Biyogaz Miktarı _________________________________________________________________________________________________________________________________________________ CASTLE-DEALING POTENTIAL OF TURKEY AND BIOGAS PRODUCTION ABSTRACT Nowadays, in Turkey, and in the world, energy demand is gains importance. The resarch of alternative new and renewable energy sources instead of nonrenewal energy sources continues. Biyogas production from animal and plant wastes has been one of the most important research subject recently. In this study, the place of cattle-dealingin Turkey and amount of biogas produced from animal wastes were investigated. Keywords: Biogas, Animal and Plant Wastes, Biogas Amount __________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 1.GİRİŞ Dünya nüfusunun hızlı bir şekilde artması, mevcut kaynakların sürekli olarak azalmasına neden olmaktadır. Çoğu sınırlı olan kaynakların daha uzun süre insanlığın hizmetinde tutulması için bunların uygun şekilde kullanılması, yenilenmesi veya bu azalan kaynaklar yerine, yeni kaynakların hizmete geçirilmesi gerekmektedir. Günümüzde kırsal kesimde yaşayan ve büyük bir bölümü tarımsal üretimle uğraşan nüfusun, enerji ihtiyacının ve gübre açığının giderilmesinde önemli ölçüde katkıda bulunulacağı düşünülen biyogaz üretiminin, alternatif bir enerji potansiyeli olarak kullanılması uygun görülmektedir [10,9]. Biyolojik arıtma sisteminin bir alternatifi olan biyogaz üretimi, aslında küçük ölçekli bir anae-robik arıtma sistemidir. Başta hayvan dışkısı olmak üzere, lağım suları, kültür bitkilerinin artıkları, gıda işleme ve kâğıt işleme fabrikalarının artıkları, yaba-nî otlar ve su bitkileri olmak üzere pek çok organik atıklar, biyogaz üretiminde kullanılabilir. Biyogaz üretiminde kullanılan atıkları genel başlıklar halinde şöyle sıralayabiliriz. Hayvansal Atıklar: Sığır, at, koyun, tavuk ve do-muz gibi hayvanların gübreleri, mezbaha artıkları, hayvansal ürünlerin işlenmesi esasında meydana ge-len artıklar. Bitkisel Atıklar: Hububat, sap ve saman, mısır ar-tıkları, şeker pancarı yaprakları, fındık kapsülü, ya-bani otlar, bitkisel ürünlerin işlenmesi esnasında meydana gelen artıklar. Organik İçerikli Şehir ve Endüstriyel Atıklar: Kanalizasyon ve dip çamurları, kağıt sanayi ve gıda sanayi atıkları, çözünmüş organik madde derişimi yüksek endüstriyel ve evsel atık sulardır. Bu atıklar özellikle belediyeler ve büyük sanayi tesisleri tara-fından yüksek teknoloji kullanılarak tesis edilen, bi-yogaz üretim merkezlerinde kullanılan atıklardır. Biyogaz, organik maddelerin fermantasyon sonucu açığa çıkan ve üretim şekli ile üretilen ham maddeye bağlı olarak meydana gelen renksiz, yanıcı ve karışımında genellikle %60-70metan, %30-40 CO2 ve az miktarda kükürtlü hidrojen, azot, hidrojen ve karbon monoksit bulunan bir gazdır [1,12]. Biyogazın üretiminde hammadde olarak ge-nellikle organik atıklardan yararlanılmaktadır. Bu atıklar içerisinde de hayvan gübreleri önemli bir yer tutmaktadır. Hayvan gübresinden biyogaz üretilir-ken, hem gaz elde edilmekte hem de gübre, ferman-tasyon süresi içerinde olgunlaşarak, tarlaya erken atılması sağlanmaktadır. Böylece hayvan gübresinin tarlaya atılmadan önce yaklaşık bir yıl süren bek-letilme süresi 15-20 güne kadar düşürülebilmekte-dir. Bu durum aynı zamanda gübrenin bekletilmesi sırasında meydana gelen bitki besin maddelerinin kayıplarını da önlemektedir. Böylece biyogaz tekno-lojisi ile üretilen bu gaz, organik kökenli atıklardan hem enerji elde edilmesine hem de atıkların toprağa kazandırılmasına imkan vermekte ve böylece tarım alanlarında verimlilik artmaktadır (14). Ülkemizde biyogaz üretiminde kullanılmayan hayvansal ve bitkisel atıklar, çoğunlukla ya doğru-dan doğruya yakılmakta veya tarım topraklarına gübre olarak verilmektedir. Ancak atıkların yakıla-rak ısı üretiminde kullanılması daha yaygın olarak görülmektedir. Bu şekilde istenilen özellikte ısı üre-tilemediği gibi, ısı üretiminden sonra atıkların gübre olarak kullanılması da mümkün olmamaktadır. Birçok ülkede biyogaz tesisleri planlanan amaca göre farklı teknolojiler kullanılarak, inşa edil-mektedir. Biyogaz tesisleri, aile tipi (6-12 m3 kapa-siteli) çiftlik tipi (50-100-150 m3 kapasiteli), köy tipi (100-200 m3 kapasiteli) tesisler olarak ele alınabile-ceği gibi başta Almanya olmak üzere Amerika, Da-nimarka, İsviçre gibi pek çok ülkede 1.000-10.000 m3 kapasiteli sanayi tipi biyogaz tesisleri de işletil-mektedir [11]. İlk biyogaz üretimi, kayıtlara 1895 yılında İngiltere’de geçmiştir. II.Dünya Savaşı sırasında kü-çük çaplı üreteçler Almanya ve Fransa’da kullanıl-maya başlanmıştır. Bu enerji sistemlerine III. Dünya ülkeleri büyük bir önem vermiş ve ilk üretim 1939 yılında Hindistan tarafından yapılmıştır. Halen Hindistan’da 80.000’in üzerinde biyogaz üretim üni-tesi bulunmaktadır. Biyogazın dünyadaki yeri ve önemine bakıldığında tarım ve hayvancılığın çok yaygın olduğu, başta Çin olmak üzere özellikle uzak doğu ülkelerinde yüzbinlerce biyogaz üretecinin çalışır durumda olduğu görülmektedir [5]. Ülkemizde ise; biyogazla ilgili olarak ilk çalışmalar 1960'lı yıllarda "Toprak ve Gübre Araş-tırma Enstitüsü" ile "Eskişehir Bölge Topraksu Araştırma Enstitüsü"nde gerçekleştirilmiştir. Daha sonraki dönemlerde, özellikle 1980'li yılların başla-rında tüm dünyada yaşanan petrol krizinin etkisiyle Köy Hizmetleri Ankara Topraksu Araştırma Ensti-tüsü'nde bir biyogaz birimi kurulmuş ve biyogazın ülke çapında yaygınlaştırılma çalışmaları hız kazan-mıştır[3]. Biyogaz üretimi ile ilgili araştırma çalış-maları en yoğun biçimde 1980-86 yılları arasında Merkez Topraksu Araştırma Enstitüsünde yürütül-müş ve biyogaz üretimi ile ilgili birçok temel bulgu elde edilmiştir[4]. Yapılan araştırma, uygulama, eği-tim ve yayım çalışmaları başarılı sonuçlar vermiş, kamuoyunun ilgisi çekilmiş ve önemli düzeyde bilgi birikimi sağlanmıştır. Ancak, konunun ülkemiz açı-sından öneminin tam olarak kavranamaması, araştır-malardan elde edilen verilere olan güvensizlik, yönetimlerin konuya olumsuz bakışları, çalışmaları koordine edebilecek bir yapılanmanın oluşturulama-ması ve konuyla ilgili gerekli ve yeterli desteğin sü-rekli olmaması nedeniyle Köy Hizmetleri Genel Müdürlüğü biyogazla ilgili tüm araştırma ve uygu-lama çalışmalarını durdurmuştur[6]. Türkiye’de yılda 50-65 Mtep (milyon ton eş-değer petrol) tarımsal atık ve 11.05 Mtep hayvansal atık üretilmesine rağmen, üretilen bu atıkların sade-ce %60’ı enerji üretimi için kullanılabilir nitelikte-dir. Bu tarımsal ve hayvansal atıklardan elde edile-cek enerjinin Türkiye’nin yıllık enerji tüketiminin % 22-27’sine eşit olduğu bilinmektedir[7]. Buna rağ-men ülkemizde enerji politikalarında yeni ve yenile-nebilir enerji kaynaklarına yönelmek ve bu konular-da teknolojiler geliştirmek yerine, enerji ihtiyacını ithalatla karşılama yoluna gidilmektedir. Türkiye’ nin birincil enerji ihtiyacı 2001 yılında 77.04 Mtep iken buna karşılık enerji üretimi 26.3 Mtep olarak gerçekleşmiştir[13]. Enerji üretiminin az, tüketimi-nin ise fazla olmasından dolayı, Türkiye enerji açı-ğını enerji ithalatı yaparak, kapatma yoluna gitmiş ve toplam enerji gereksiniminin 1990’da %54’ünü ve 2001’de %66’sını net ithalatla karşılamıştır. 2020 yılında birincil enerji ihtiyacının 298,4 Mtep iken buna karşılık enerji üretimi 70,2 Mtep ve enerji itha-latının ise %76’ya ulaşması tahmin edilmektedir[13] Ülkemizdeki tarım artıklarından her yıl elde edilebilecek enerji potansiyeli 5.4 milyon ton petrole eşdeğerdir. Bundan başka ülkemizde ağaç, orman ve sanayi atıkları olarak 5.9milyon ton, hayvan atıkları olarak da 1.5milyon ton petrol eşde-ğerine karşılık gelen bir potansiyel bulunmaktadır. Bu toplam 12.8 milyon ton petrole eşdeğer enerji ile, ülke enerji kullanımının %40’ı karşılanabilecek-tir. Bu enerjinin çok yönlü bir enerji kaynağı olarak doğrudan ısıtma ve aydınlatma amacıyla kullanıldığı gibi, elektrik enerjisine ve mekanik enerjiye çevril-me alternatifleri de mevcuttur [2]. 2. HAYVANSAL ATIKLARDAN ELDE EDİLEBİLECEK ORTALAMA GÜB-RE VE BİYOGAZ MİKTARLARI Biyogaz tesisleri projelendirilirken öncelikle kapasitenin tespiti gerekmektedir. Bunun için tesis-te, sadece hayvan gübresi kullanılacaksa; günlük or-taya çıkan gübre miktarı, hayvanların beslenme şe-killeri ve gübrelerin katı madde miktarları bilinmeli-dir. Günlük ortaya çıkan gübre miktarı hayvanların gübre verimleri cinslerine göre değişik miktarlarda olabilmektedir. Gübre miktarının hesabında; büyük-baş hayvanlar için 10-20kg/gün (yaş) gübre verimi kabul edilebileceği gibi canlı ağırlığın %5-6’sı da günlük gübre miktarına esas alınabilir. Aynı şekilde koyun ve keçi için 2kg (yaş)/gün veya canlı ağırlığın %4-5’i günlük gübre üretimi olarak kabul edilebil-mektedir. Tavuk için günlük gübre üretimi ise 0.08-0.1kg (yaş)/gün veya canlı ağırlığın %3-4’üdür [2]. Diğer bir yaklaşımla hayvanlardan elde edi-len gübre miktarları hayvanların cinsine göre deği-şiklik göstermektedir. Buna göre;
Bu değerlerden yola çıkarak,
Türkiye'de mevcut hayvan potansiyeline bağ-lı olarak meydana gelen yaş gübre miktarları ton/yıl hesaplanarak, üretilebilecek biyogaz miktarları (m3/ yıl) olarak bu değerlere göre tespit edilmiş ve Tablo 1 ’de verilmiştir. Tablo 1. Türkiye'nin Hayvansal Atık Potansiyeline Karşılık Üretilebilecek Biyogaz Miktarı
Hayvanların merada veya ahırda beslenmeleri günlük gübre üretimini etkiler. Optimum biyogaz oluşumu için tesis içi gübre-su karışımının katı madde oranının %7-9 olması gerekmektedir. Katı madde oranları; sığır gübresinde %15-20, tavuk gübresinde %30, koyun gübresinde ise, %40 civa-rındadır [3]. Çeşitli kaynaklardan elde edilebilecek biyo-gaz verimleri ve biyogazdaki metan oranları atık hacminin %’si cinsinden Tablo 2’de verilmiştir. Tablo 2.Çeşitli Kaynaklardan Elde Edilebilecek Biyogaz Verimleri ve Biyogazdaki Metan Miktarları [15].
Bilinmesi gereken diğer bir konu ise; hayvan gübrelerinin değişik sıcaklıklarda optimum alıkoy-ma-bekleme süreleri ve biyogaz üretim miktarları-dır. Biyogaz üretiminde ortam sıcaklığı çok önemli-dir. Bu sıcaklığın 30-35 °C olması istenmektedir. Isıtma olmayan tesislerde özellikle kış aylarında sı-caklığın bu derecelere ulaşması mümkün değildir. Sıcaklığın 10°C’nin altına düşmesi biyogaz üretimi-ni durdurabilmektedir[8]. Yapılan araştırmalarda; sığır ve tavuktan elde edilen gübrelerin değişik sı-caklıklardaki biyogaz verimleri araştırılmış ve so-nuçları Tablo 3’de verilmiştir.. Tablo 3. Sığır ve Tavuk Gübrelerinin Değişik Sıcaklıklardaki Biyogaz Verimleri [14].
Buna göre; optimum sıcaklık korunmadığı takdirde, daha düşük sıcaklıklarda biyogaz üretim verimlerinde azalma olduğu görülmektedir 3. SONUÇ ve DEĞERLENDİRME Günümüzde çevresel sorun yaratan atıkların işlenerek, zararsız hale getirilmesi ve enerji elde edilmesinde kullanılabilmesini sağlayan biyogaz teknolojisi, yenilenebilir enerji üretimi açısından önemli bir faktördür. Toplumda enerji üretim metodu olarak bili-nen biyogaz, ülkemizde değerlendirilebilecek orga-nik atık potansiyelinin olmasına rağmen, gerektiği gibi değerlendirilememektedir. Ülkemizde 12,5 mil-yon ton organik atık potansiyeli bulunmaktadır. Bunların değerlendirilmesi halinde, ekonomik açı-dan büyük bir girdi sağlanması söz konusudur. Biyogazın çevresel ve ekonomik etkileri çok önemli olmasına rağmen, organik atıklar her ülkede uygulanan standart bir konu olarak ele alınmakta ancak ülkemizde ise son sıralarda yer almaktadır. Türkiye’nin enerji ihtiyacının karşılanmasın-da ve enerji sorununun çözümünde tarımsal, hay-vansal ve evsel atıkların, anaerobik işlemler ile de-ğerlendirilmesi gerektiği açıktır. Bu amaçla, atıkla-rın üretim potansiyellerinin değerlendirilmesi, anae-robik parçalanma koşullarının ve uygun üreteç türünün belirlenmesi, konuyla ilgili çalışmaların desteklenerek, anaerobik arıtma teknolojilerinin geliştirilmesi gerekmektedir. Türkiye’nin genel enerji talebinin karşılan-masında fosil yakıtların mümkün olduğu kadar uzun vadede kullanılması, yenilenebilir enerji kaynakları-na mümkün olabildiği kadar yönelme, uygulanabilir ve kullanışlı bir nitelik taşıyan ve önemli bir potan-siyele sahip olan biyokütleden hareketle, biyogaz elde edilmesi ve bunun özellikle küçük yerleşim yerlerinde tüketilmesi bu çalışma ile ortaya konul-duğu gibi iyi bir alternatif teşkil etmektedir. Bu al-ternatifin kullanımı da hem ekonomik olması açı-sından hem de çevresel sorunları azalttığından dola-yı tavsiye edilmektedir. 4. KAYNAKLAR
|