Biyotükle Çevrim Teknolojileri

Biyotükle Çevrim Teknolojileri

Biyokütleden enerji yanında, mobilya, kağıt, yalıtım maddesi yapımı gibi daha bir çok alanda yararlanılmaktadır Enerji olarak kullanılmasında ise, katı, sıvı ve gaz yakıtlar elde etmek için çeşitli teknolojiler kullanılmaktadır Biyo-etanol, biyo-gaz, biyo-dizel gibi yakıtların yanı sıra, yine biyokütleden elde edilen , gübre, hidrojen, metan ve odun briketi gibi daha bir çok yakıt türü saymak olanaklıdır Bu yakıtların elde edilmesinde termokimyasal ve biyokimyasal olarak sınıflana bilen yeni teknikler geliştirilmiş ve yıllar içinde verimlilikleri artırılmıştır Önümüzdeki yıllarda bu teknolojilerde yeni gelişmelerin yanında, yalnız biyokütle kaynağıyla çalışan büyük termik santrallerin yapımı planlanmaktadır İsveç ve Finlandiya gibi ülkelerde bölgesel biyokütle santralleri ile elektrik üretimi yapılmakta olup yeni santrallerin yapımı sürmektedir

Doğrudan Yakma

Biyokütlenin doğrudan yakılarak enerji üretilmesi, bilinen en eski yöntem olmasına karşın, son yıllarda verimi yükseltmek için yeni yakma sistemleri geliştirilmektedir Özellikle biyokütle ile çalışan termik santral yapımında akışkan yataklı sistemler alışılagelmiş yakma sistemlerinin yerlerini almaktadır Hemen her türlü biyokütle kaynağını doğrudan yakmak olanaklıdır Ancak, nem oranı yükseldikçe elde edilen ısıl değer azdır

Yanma, biyokütle içindeki yanabilir maddelerin hidrojenle hızlı kimyasal tepkimesi olarak tanımlanır Örneğin mısır, ayçiçeği sapları gibi tarım atıkları içindeki yanabilir maddeler, karbon, hidrojin ve potasyum gibi bazı metalik elementlerdir Bu kimyasal tepkime sonucu ortaya çıkan atık maddeler ise, karbondioksit, su buharı ve bazı metal oksitlerdir Bu ısıveren bir tepkime olup, yakılan kilogram bazına yaklaşık 7800, hidrojen ise, 3500 kilokalori ısı açığa çıkar

Havasız Çürütme

Havasız çürütme biyolojik bir işlem olup, oksijensiz ortamda yaşayabilen mikroorganizmalar tarafından yapılın ve organik madde+bakteri+su=metan+karbondioksit+hidrojen sülfür+kararlı gübre+bakteri olarak ifade edilir Bu işlem ancak tümüyle oksijensiz bir ortam da gerçekleşebilir Böyle bir ortamda işlemi yürüten iki tip bakteriden mezofilik bakteriler 350C, termofilik olanlar ise 540C dolayında bir sıcaklıkta üretim yaparlar Termofilik bakteriler, mezofilik olanlara oranla daha yüksek hızda metan üretirler Ancak sıcaklık değişimlerinden daha fazla etkilenirler

Havasız çürütme ile gaz ve sıvı yakıt elde edilmesinde, genellikle hayvan gübresi, özel olarak yetiştirilen bazı bitkilerle, tarım atıkları kullanılır Bu yöntemle biyokütleden üretilen gaz yakıtlar arasında en iyi bilinen ve yaygın olarak kullanılan biyogaz olup, %55-75 metan gazı ile %25-45 karbondioksit içermektedirler Biyogazın ısıl değeri m3 başına yaklaşık 5200 kilokaloridir Hayvan gübresinden elde edildiğinde, geriye yine değeri artmış olarak kalan gübre olmaktadır Havasız çürütme yönteminde çevrim işleminin veriminde kullanılan biyokütle kaynağına, sistem büyüklüğüne, pH değerine ve sıcaklığa bağlı olarak %60 ila %70 arasında değişmektedir

Bilindiği gibi biyokütle, mikroorganizmalar yardımıyla, oksijensiz ortamda fermantasyona uğrayarak, geride değerli bir gübre, metan gazı ve karbondioksit bırakmaktadır Geçmişte yapılan çalışmalardan, evsel ve endüstriyel atıkların havasız çürütmeye tabi tutulması ile elde edilen gübrenin kalitesiz olduğu anlaşılmıştır Ancak, yine bu atıkların çürütülmesinden metan gazı ve besleyiciliği daha az olan bir cins gübre elde edilmektedir Buna karşılık, hayvan atıklarından veya bitkilerin başlangıç maddesi olarak kullanıldığı havasız çürütme yönteminde biyogaz gibi hemen her yerde kullanılacak bir yakıt ve değerli bir gübre elde edilmektedir

Fermantasyon

Biyokütle de, bilindiği üzere değişik oranlarda, hemiselüloz ve lignin bulunmaktadır Selüloz enzimatik hidrolizin arkasından uygulanan, kimyasal hirdoliz, enzimler veya kimyasal işlemler ile glikozla parçalanabilir Kimyasal hirdoliz şartları bazen glikozu bozabildiği için, bu işlem son derece dikkatle yapılması gerekmektedir Glikozun fermantasyonu ile, etanol, aseton, bütanol ve ham petrol ürünlerinden elde edilen ürünlere eş değer bir çok kimyasal ürün elde edilebilir Bu kimyasal ürünler, petrolden çıkarılan kimyasal ürünler yerine kullanılabilir Diğer bir değişle, seliloz, glikoz ve diğer birçok ürün için ucuz bir biyokütle kaynağıdır

Doğrudan Yakma

Biyokütlenin doğrudan yakılarak enerji üretilmesi, bilinen en eski yöntem olmasına karşın, son yıllarda verimi yükseltmek için yeni yakma sistemleri geliştirilmektedir Özellikle biyokütle ile çalışan termik santral yapımında akışkan yataklı sistemler alışılagelmiş yakma sistemlerinin yerlerini almaktadır Hemen her türlü biyokütle kaynağını doğrudan yakmak olanaklıdır Ancak, nem oranı yükseldikçe elde edilen ısıl değer azdır

Yanma, biyokütle içindeki yanabilir maddelerin hidrojenle hızlı kimyasal tepkimesi olarak tanımlanır Örneğin mısır, ayçiçeği sapları gibi tarım atıkları içindeki yanabilir maddeler, karbon, hidrojin ve potasyum gibi bazı metalik elementlerdir Bu kimyasal tepkime sonucu ortaya çıkan atık maddeler ise, karbondioksit, su buharı ve bazı metal oksitlerdir Bu ısıveren bir tepkime olup, yakılan kilogram bazına yaklaşık 7800, hidrojen ise, 3500 kilokalori ısı açığa çıkar

Havasız Çürütme

Havasız çürütme biyolojik bir işlem olup, oksijensiz ortamda yaşayabilen mikroorganizmalar tarafından yapılın ve organik madde+bakteri+su=metan+karbondioksit+hidrojen sülfür+kararlı gübre+bakteri olarak ifade edilir Bu işlem ancak tümüyle oksijensiz bir ortam da gerçekleşebilir Böyle bir ortamda işlemi yürüten iki tip bakteriden mezofilik bakteriler 350C, termofilik olanlar ise 540C dolayında bir sıcaklıkta üretim yaparlar Termofilik bakteriler, mezofilik olanlara oranla daha yüksek hızda metan üretirler Ancak sıcaklık değişimlerinden daha fazla etkilenirler

Havasız çürütme ile gaz ve sıvı yakıt elde edilmesinde, genellikle hayvan gübresi, özel olarak yetiştirilen bazı bitkilerle, tarım atıkları kullanılır Bu yöntemle biyokütleden üretilen gaz yakıtlar arasında en iyi bilinen ve yaygın olarak kullanılan biyogaz olup, %55-75 metan gazı ile %25-45 karbondioksit içermektedirler Biyogazın ısıl değeri m3 başına yaklaşık 5200 kilokaloridir Hayvan gübresinden elde edildiğinde, geriye yine değeri artmış olarak kalan gübre olmaktadır Havasız çürütme yönteminde çevrim işleminin veriminde kullanılan biyokütle kaynağına, sistem büyüklüğüne, pH değerine ve sıcaklığa bağlı olarak %60 ila %70 arasında değişmektedir

Bilindiği gibi biyokütle, mikroorganizmalar yardımıyla, oksijensiz ortamda fermantasyona uğrayarak, geride değerli bir gübre, metan gazı ve karbondioksit bırakmaktadır Geçmişte yapılan çalışmalardan, evsel ve endüstriyel atıkların havasız çürütmeye tabi tutulması ile elde edilen gübrenin kalitesiz olduğu anlaşılmıştır Ancak, yine bu atıkların çürütülmesinden metan gazı ve besleyiciliği daha az olan bir cins gübre elde edilmektedir Buna karşılık, hayvan atıklarından veya bitkilerin başlangıç maddesi olarak kullanıldığı havasız çürütme yönteminde biyogaz gibi hemen her yerde kullanılacak bir yakıt ve değerli bir gübre elde edilmektedir

Fermantasyon

Biyokütle de, bilindiği üzere değişik oranlarda, hemiselüloz ve lignin bulunmaktadır Selüloz enzimatik hidrolizin arkasından uygulanan, kimyasal hirdoliz, enzimler veya kimyasal işlemler ile glikozla parçalanabilir Kimyasal hirdoliz şartları bazen glikozu bozabildiği için, bu işlem son derece dikkatle yapılması gerekmektedir Glikozun fermantasyonu ile, etanol, aseton, bütanol ve ham petrol ürünlerinden elde edilen ürünlere eş değer bir çok kimyasal ürün elde edilebilir Bu kimyasal ürünler, petrolden çıkarılan kimyasal ürünler yerine kullanılabilir Diğer bir değişle, seliloz, glikoz ve diğer birçok ürün için ucuz bir biyokütle kaynağıdır