Biyogaz; atıksu çamuru, belediye katı atıkları, tarımsal atıklar ve hayvansal atıklar gibi biyokütlenin anaerobik arıtma sonrası üretilebilen yenilenebilir bir enerji kaynağıdır.
Biyogaz yaklaşık %50-60 metan (CH4), %40-50 karbondioksit (CO2) ve hidrojensülfit (H2S) ve su gibi bazı küçük bileşenlerden oluşur. Enerji üretimi için biyogaz kullanımı; fosil yakıtların yerini alması, sera gazı emisyonlarını azaltabilir olmasından ve dışarıya bağlı enerji ihtiyacını azaltabilecek olmasından dolayı son dönemlerde yönelim oldukça fazladır.
Çevremizde atık olarak gördüğümüz aslında biyogazın temelini oluşturan başlıca kaynaklar ise şunlardır;
Tarımsal ürünlerin atıkları
Orman ürünleri atıkları,
Gıda ve tarım endüstri atıkları,
Evsel atıksu
Organik yapılı endüstriyel atık sular
Evsel kati atıkların organik kısmı ve
Hayvan gübreleridir.
Biyogaz’ın Avantajları Nelerdir?
Biyogaz günümüzde artan enerji gereksinimi, fosil yakıtlardan kaynaklanan çevresel kirliliğin azaltılmak istenilmesi ve atıkların tekrar kullanılması söz konusu olduğundan tercih edilmesi gereken çevre dostu yenilenebilir enerji üretim prosesidir. İşte bunlar gibi bir çok avantajı vardır.
Organik kökenli atık maddelerden hem enerji üretilir hem de toprağa kazandırılır.
Oldukça ucuz bir teknolojidir. Elektrik üretimi için ve ısıtma amacıyla da kullanılabilir. çevre dostu bir enerji ve gübre kaynağıdır.
Atık geri kazanımı sağlar.
Organik madde olarak hayvan atığının kullanılması sonucu hayvan gübresinin kokusu hissedilmeyecek ölçüde yok olmaktadır
Depolama alanlarında üretilen gazları enerji biçimi olarak kullanarak sera etkisini de azaltır.
Hayvan gübrelerinden kaynaklanan insan sağlığını ve yeraltı sularını tehdit eden hastalık etkilerini büyük oranda azalmasını sağlamaktadır.
Biyogaz Nasıl Üretilir?
Biyogaz’ın en temelde çevre dostu bir uygulama olması her açından tercih edilebilir olması gerektiğini ortaya koymaktadır. Bu çevreci yaklaşım yukarıda belirtilen atıkların anaerobik olarak parçalanması sonucu oluşmaktadır. Anaerobik parçalanma biyokütlenin oksijensiz ve mikroorganizmaların bulunduğu ortamda, mikroorganizmalar tarafından başka ürünlere dönüştürülmesidir. Anaerobik prosesler, yıllardır hem gelişmiş hem de gelişmekte olan ülkelerde biyokütleden enerji üretimi amacıyla kullanılmaktadır.
Biyogaz üretiminde kullanılan büyük ölçekli anaerobik prosesler şunlardır;
Tam karışımlı reaktörler,
Piston akımlı reaktörler
Lagun tipi reaktörler,
Centrigas sistemi dir.
Bütün bir biyogaz üretim tesisi akım şeması örneği aşağıda verilmiştir.
Tesise gelen organik atıklar anaerobik reaktörlere alınır. Bu anaerobik reaktörler çıkışında en temel olarak biyogaz ve fermente atıkları oluşmaktadır. Oluşan biyogaz saflaştırılarak aşağıdaki amaçlar için kullanılır;
Doğrudan yakarak ısınma ve ısıtma
Motor yakıtı olarak kullanımı suretiyle ulaşım
Türbin yakıtı olarak kullanımı ile elektrik üretimi
Yakıt pillerinde kullanımı
Mevcut doğalgaza katılarak maliyetlerin düşürülmesi
Kimyasal maddelerin üretimi sırasında biyogaz kullanım
Diğer yandan oluşan fermente atıklar ise bizim asıl konumuz. Anaerobik çürütücü sonrası oluşan katı maddelerin gübre olarak kullanıldığını biliyoruz. Ya oluşan sıvı kısım? Bazı durumlarda tarla ve sera bitkileri için gübre olarak kullanılsa da aslında durum tam olarak öyle değil. Ayrıntılı olarak bu sıvı kısmın aslında yüksek kirlilik içerdiği ve ileri arıtma teknolojileriyle arıtılması gerektiği bir çok çalışmada vurgulanmıştır.
Anaerobik Reaktör Çıkış Suları Neden Arıtılmalı?
Yukarıda bahsedilen biyogaz üretimi için kullanılan reaktörler çıkışında biyogaz dışında katı ve sıvı atıklarda oluşmaktadır. Bu katı ve sıvı atıklar bir katı ayırıcıdan geçip, katı olan kısım gübre olarak kullanılabilirken, sıvı olan atığın bir kısmı tarla veya sera bitkileri için gübre olarak kullanılmakta diğer kısmı ise ileri arıtmaya tabii olması gerekmektedir.
Anaerobik reaktörlerden çıkan ve çamur veya atık olarak adlandırılan maddeler Azot (N), Fosfor (P), Potasyum (K) ve bir çok iz element içeriğinden dolayı iyi bir bitki besin element kaynağı ve organik madde açısından iyi bir toprak iyileştirici maddedir. Bu atıklar kurutulduğunda hayvan yemlerine katılan katkı maddesi olarak da değerlendirilmektedir. Ancak fermentöre beslenen maddelerde bulunabilecek toksik maddeler reaktör çıkışında konsantre olacağından, reaktörlerden çıkan maddelerin değerlendirilmesinden önce analizler yapılmalıdır.
Anaerobik işlemden çıkan atık suyun, bitki büyümesi için gerekli olan, özellikle azot gibi yüksek konsantrasyonlarda besin maddelerine sahip olması yanında yüksek kimyasal oksijen talebi (KOİ), biyolojik oksijen ihtiyacı (BOİ), ve askıda katı maddeye (AKM) sahip olması, düşük çözünmüş oksijen içermesi(ÇO), koku sorunları nedeniyle doğrudan deşarj edilememesi veya uygulama için uygun olmamasıdır. İçerdiği yüksek KOİ ve düşük ÇO değerleri sebebiyle potansiyel olarak fitotoksiktir. Bunun yanında arıtılmamış anaerobik atıkların kullanımı çeşitli insan sağlığı sorunları, koku ve çevre kirliliği oluşturabilir. Anaerobik sindirim sırasında, organik azotun büyük bir kısmı, yüksek konsantrasyonlarda mevcutsa, fitotoksik olan amonyuma dönüştürülür. Çözünmüş amonyak, bitkiler için amonyum iyonundan daha toksiktir. Arıtılmadan bertaraf edilirse çevreyi kirletme potansiyeline sahip olan atık sudaki yüksek seviyelerde BOİ, KOİ ve nütrientler bulunur.
İşte bahsedilen bu sebepler doğrultusunda oluşan sıvı kısım arıtılma ve gerekli analizler ile takip edilmelidir. Nitekim su kirliliği kontrolü yönetmeliğinde Tablo 19’a göre deşarj kriterleri mevcuttur. Bu tabloya göre arıtılmış suyun KOİ değeri 300 mg/l, TKN (toplam kjeldah azotu) değeri 15 mg/l, AKM (askıda katı madde) değeri 100 mg/l olmalıdır. Bu parametreler dışında birçok parametre için de kriter bulunmaktadır. Bu kriterleri sağlama konusunda Artemis Arıtım olarak uyguladığımız ileri arıtma teknolojiler sayesinde çevreci bir tutum olan Biyogaz tesislerinin yükünü azaltmış olma konusunda gerekli tecrübelerimizi aktarmaktan mutluluk duymaktayız.
Kaynaklar
Hakawati, R., Smyth, B.M., McCullough, G., Rosa, F.D. ve Rooney, D., (2017). “What is the most energy efficient route for biogas utilization: Heat, electricity or transport?”, Applied Energy, 206:1076-1087.
Ardıç, İ. ve Taner, F. “Biyokütleden Biyogaz Üretimi I: Anaerobik Arıtımın Temelleri”, Mersin Üniversitesi.
Saz, S., (2015). “Biyokütle Enerjisi Ve Yararlanma Yöntemleri”, Bitirme Tezi, Ondokuz Mayıs Üniversitesi, Samsun.
https://en.wikipedia.org/wiki/Anaerobic_digestion#Configuration
Krishnasamy, K., Nair, J. Ve Bauml, B., (2012). “Hydroponic system for the treatment of anaerobic liquid”, Water Science&Technology, 1164-1171.
Pehlivan, E. “Biyogaz Ve Biyogaz Uygulamaları”, Selçuk Üniversitesi, Konya.
Bachmann, N., (2015). “Sustainable biogas production in municipal wastewater treatment plants”, IEA Bioenergy.
Nkoa, R.,(2014). “Agricultural benefits and environmental risks of soil fertilization with anaerobic digestates: a review”, Agronomy for Sustainable Development, 34(2):473-492.