30 Bin Üyemize Katılın
E-Bülten yayınlarımız için abone olun.

Biyogaz ve Gazlaştırma Teknolojisi

Köşe Yazısı – Dr. Gökhan Türker

Yaşayan ya da yakın zamanda yaşamış biyolojik maddelerin tamamı biyokütle olarak tanımlanabilir.  Biyokütle, daha çok farklı faaliyetler sonucu oluşan organik atıklar olarak karşımıza çıkmaktadır. Özellikle en sık rastlanan organik atıklar hayvancılık sebebiyle oluşan hayvan dışkıları, tarım faaliyetleri sonucu oluşan zirai atıklar, günlük hayatımızda oluşturduğumuz evsel katı atıklar, çeşitli sanayi kollarında oluşan endüstriyel atıklar (bkz. mezbaha, gıda sanayi vs.) ve evsel atıksuyun arıtılması sürecinde oluşan aktif çamurdur.

Bu kapsamda enerji üretimi için kullanılan başlıca biyokütle türleri aşağıdaki gibidir:

Şekil 1: Başlıca Biyokütle Türleri

Organik atıklar biyolojik çürümeye yatkın olduklarından doğada kontrolsüz yok olmaları ciddi çevre ve sağlık problemleri yaratabilmektedir. Hem doğal kaynakları (yeraltı ve yerüstü suları) kirletmeleri hem de insan sağlığı için hastalık riski oluşturması sebebiyle bu atıkların uygun yöntemlerle çevreye en az zarar verecek şekilde bertarafı gerekli olmaktan ziyade zorunludur.

Biyokütle türleri özellikle nem oranına göre iki farklı yöntemle enerjiye çevrilebilir. Nem oranı yüksek (%70-%95) biyokütleler havasız çürütme ile biyogaz üretimi yöntemiyle enerjiye dönüştürülürken, nem oranı düşük (%5-%40) biyokütleler ise termal yöntemlerle (gazlaştırma, piroliz, akışkan yataklı yakma) enerji dönüştürülürler.

Gazlaştırma Teknolojisi

Termal gazifikasyon yüksek sıcaklıkta ve az oksijenli ortamda organik atıklardan sentetik gaz üretilmesi sürecidir. Gazifikasyon sonucu üretilen sentetik gazın büyük bir bölümü hidrojen (H2) ve karbon monoksit (CO), kalan az miktarda kısım ise metan (CH4), karbondioksit (CO2) ve diğer gazlardan oluşmaktadır. Termal gazifikasyonda üç teknoloji mevcuttur. Bunlar piroliz, konvansiyonel gazifikasyon ve plazma gazifikasyondur. Gazifikasyon yakmadan farklı bir süreçtir. Yakma, zengin oksijenli ortamda meydana gelir ve ürün olarak karbondioksit (CO2) ve su buharı oluşur. Termal gazifikasyon ile elde edilen gazlar biyoyakıtl üretimi ve elektrik enerji üretimi için kullanılabilmektedir. Ayrıca gazifikasyon yan ürünleri kül, cüruf ve eriyik malzemeler tekrar kullanıma elverişli materyallerdir. Genel anlamda sistemin işleyişi aşağıdaki gibi özetlenebilir:

-Yakıt Hazırlama Ünitesi:

Sistemin ilk aşaması yakıt hazırlama ünitesidir. Tesise gelen atıklar depolanır ve mekanik parçalayıcılar yardımıyla uygun partikül boyutuna getirilir. Gerekli görüldüğü takdirde sıcak hava ile gazlaştırma odasına girmeden önce kurutma işlemine tabi tutulur.

-Gazlaştırma Reaktörü:

Termo-kimyasal reaksiyonun gerçekleştiği alandır ve sentez gazı burada oluşur. Yakıt reaktöre püskürtülür ve ilk yanma gerçekleşir. Devam eden süreçte hava popmalanması kontrol edilerek ortamdaki oksijen miktarı dengelenir ve yanma reaksiyonu gazlaşma reaksiyonuna dönüştürülür. Sıcaklık bu ortamda oksijen yardımıyla kontrol altında tutulur ve yaklaşık 1.00-1.3000C de sabitlenir.

-Sentez Gazı ve Biyokül Oluşumu:

Yüksek sıcaklığın etkisiyle moleküler bağlar çözülür ve sentez gazı oluşur. Sentetik gazın içeriği yüksek oranda hidrojen ve karbonmonoksitten oluşur; bazı eser diğer gazlarda mevcuttur. Sentez gazı, gaz temizleyiciler yardımıyla zararlı olabilecek gazlardan temizlenir ve gaz motoru/türbini yardımıyla yakılarak enerjiye dönüştürülür.

Sentez gazının yanmasından elde edilen enerji elektriğe dönüştürülür ve şebekeye aktarılırken; yanma ve gazlaştırma sırasında ortaya çıkan atık ısı da atık ısı kazanları yardımıyla buhar türbinlerinden elektrik üretmek için kullanılır.

Biyokütlenin gazifikasyonu sonucu ortaya çıkan küle Biyokül (Biochar) denir. Yapısı sebebiyle toprak yapısının iyileştirilmesinde ve toprak kalitesinin artırılması konusunda aranılan bir üründür.

Süreçte üretilen sentez gazı, biyoyakıt ve biyokülün içeriği ve miktarı tamamen kullanılan teknoloji ve prosese bağlı olarak değişmektedir. Bu sebeple ürün hedef gözetilerek teknoloji ve proses seçiminin yapılması önemlidir. Düşük sıcaklıklar biyoyakıt ve biyokül üretimini artırırken, yüksek sıcaklıklar ise sentez gazının üretimini desteklemektedir.

-Piroliz Süreci:

Gazifikasyon süreci teknoloji yoğunluğu bakımından yüksek olduğu için halen birim fiyat bazında uygun maliyetlere gelememiştir. Daha sıklıkla kullanılan piroliz süreci ise genellikle sentez gazı üretimi için kullanılmaya çalışılmış lakin yukarıda sayılan sebeplerden dolayı sentez gazı içeriği olarak ciddi işletme problemleri yaratmıştır.

Sıklıkla kullanılan piroliz sürecinin daha çok biyokül ve biyoyakıt üretimi amacıyla kullanımı yatırımların geri dönüşü açısından daha uygun olacaktır.

Atık lastiklerinde biyokütle kategorisi altında YEKDEM kapsamına alınması ile atık lastiklerden piroliz yöntemi ile enerji eldesi uygun bir yatırım kategorisi haline gelmiştir.

Şekil 2: Entegre Gazifikasyon Sürecinin Akış Şeması

Kullanılacak Substratlar:

Gazlaştırma teknolojisi termo-kimyasal bir reaksiyona ev sahipliği yaptığı için katı oranı yüksek atıklarla daha verimli çalışmaktadır. Gazifikasyonda kullanılabilecek başlıca atıklar aşağıdaki gibidir.

  • Zirai atıklar
  • Yenilenebilir hammaddeler
  • Orman atıkları
  • Deri ve tekstil endüstrisi atıkları
  • Kâğıt endüstrisi atıkları
  • Gıda endüstrisi atıkları
  • Sebze, meyve, tahıl ve yağ endüstrisi atıkları
  • Bahçe atıkları
  • Hayvancılık atıkları (genellikle tavuk altlığı)
  • Evsel katı atıklar
  • Atıksu arıtma tesisi çamur kekleri
  • Tehlikeli atıklar

Dr. Gökhan Türker, PhD.  
Enerji ve Çevre Projeleri Uzmanı

Gökhan Türker’in Diğer Köşe Yazıları için enerjiportali.com/gokhan-turker Bağlantısını Ziyaret Edebilirsiniz. 🙂

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir