Yorum

Dünyada Enerji Problemi ve Atıkların Önemi

Prof. Dr. Ahmet Samsunlu
İTÜ İnşaat Fakültesi Çevre Mühendisliği Bölümü Öğretim Üyesi
44. Hükümet İmar ve İskân Bakanı

Enerji temini, bugün dünyada en önemli sorunların başında gelmektedir. Enerji sorununun çözümünde değerlendirilebilecek “Atıklar” ise bu kapsamda ciddi bir katkı sağlamaktadır.
Yenilenebilir enerji kaynakları, enerji üretiminde son yıllarda petrol ve kömürün daha az kullanılmasına imkan sağlamakta ve giderek önem kazanmaktadır. Dünya ülkeleri ve bilhassa gelişmiş ülkeler, yenilenebilir enerjiye yatırımları teşvik etmekte ve bu enerji türlerinin kullanımına ağırlık vermektedirler. Paris Antlaşması güneş, rüzgar ve biyokütle gibi kaynakların kullanım alanlarının genişletilmesini önermektedir.

Su Arıtma Tesislerinde Enerji Maliyetleri Yüksek
Enerji, birçok tesisteki en büyük maliyet kalemlerinden biri ve günümüzde bu maliyetler yeni ve daha fazla enerji gerektiren proseslerle (desalinasyon vb.) artmaya devam etmektedir. Enerji, gelişmiş ülkelerde tesis içi maliyetler sıralandığında işçiliğin ardından gelmektedir. Gelişmekte olan ülkelerde ise yıllık maliyetlerin yüzde 70 ve daha fazlasını enerji giderleri oluşturmaktadır.
Su ve atıksu arıtma tesislerinde farklı teknikler yardımıyla enerji üretimi ve şebekeye aktarımı gerçekleştirilebilmektedir.

Arıtma Tesisleri Enerji Üretimi Gerçekleştirebilir
Günümüzde birçok arıtma tesisinde maliyetleri azaltmak ve bazı iklim değişimini önleme hedeflerine (Sera gazı emisyonlarını azaltmak) ulaşmak için “Yerinde Enerji Üretimi” projeleri başarılı bir şekilde uygulanmaktadır. Biyogaz (Çürütücü gazı), kompostlaştırma, atık çamurdan ısı üretimi, rüzgar ve hidroelektrik türbinleri, solar fotovoltaik paneller, gelgit ve jeotermal, alg sistemleri ve yakıt hücreleri, bu projelerin kullandığı yöntemlerden bazılarıdır.
Bugün su ve atıksu arıtma tesislerince yenilenebilir enerji kaynakları ile gerçekleştirilen enerji üretimi henüz yolun başındadır. ABD’de 2012 yılında kentsel su temini için mevcut enerji ihtiyacı 40 milyar kWh ve atıksu arıtımı için gerekli enerji ise 30 milyar kWh olarak tahmin edilmiştir. Bu miktarlar toplamda ülkenin enerji tüketiminin yüzde 2’sine karşılık gelmektedir. ABD’de ham atıksuyun enerji potansiyeli termal enerji, kimyasal reaksiyon enerjisi ve hidroelektrik enerjisi içerikleriyle birlikte yaklaşık 150 milyar kWh olarak tespit edilmiştir. Bu potansiyelin yüzde 80’ini atık ısı enerjisi, yüzde 20’sini de kimyasal reaksiyon enerjisi oluşturmaktadır.
Dünyada İsviçre’deki Morgental Atıksu Arıtma Tesisi gibi birçok tesis, bahsedilen bu enerji üretim yöntemlerini kullanarak, tükettiği enerjinin 5 katı kadar enerji üretme potansiyelini kullanmaktadır.

Tesisler Elektrik, Gaz ve Isı Şebekelerine Bağlanacak Şekilde Konumlandırılmalı
Atıksu arıtma tesisleri yerinde enerji üretimi için uygun yapılardır ve elektrik, gaz ve ısı şebekeleriyle entegre olabilmektedirler. Geniş arazilere kurulmuşlardır ve yüksek enerji ihtiyaçları vardır. Aynı zamanda diğer hizmetler için enerji sağlayabilme potansiyelleri de vardır. Fakat bu diğer enerji sistemleriyle olan entegrasyonları zamanla gerçekleşebilmektedir. ABD’de 837 biyogaz üretim tesisi olmasına karşın 2013 yılında bunların yalnızca yüzde 35’i biyogazdan elektrik üretmekteydi ve yalnızca yüzde 9’u ürettiği elektriği şebekeye satabilmekteydi (IWA, 2017).

Atıkların Bertarafı ve Değerlendirilmesi
Ülkemizde atık bertaraf teknolojisinde Şekil 1’de görüldüğü gibi “Düzenli Depolama”, “Kompostlama”, “Yakma”, “Merkez Atıksu Arıtma Tesisine Gönderme” uygulamaları mevcuttur. Ülkemizde az uygulama sahası bulan bir diğer uygulama da “Isıl işlemler ve pasif gazlaştırma”dır.
Atıksu arıtma tesislerinde elde edilen çamur, yeterli derecede (%10-25) susuzlaştırılarak yakıt olarak kullanılabilir. Kurutulmuş bu çamurlar içerik ve ısıl değer kapasiteleri bakımından orta kalite yakıt seviyesindedirler.

Gazlaştırma Teknolojisinde Elektrik ve Biochar Üretimi
Derginin bu sayısında arıtma çamurlarının gazlaştırma teknolojisi ile elektrik ve biochar üretimi konusunda bir çalışma yer almaktadır. Şekil 2’de bu konuyla ilgili sistem verilmiştir. Bu makaleyi incelemenizi ve değerlendirmenizi tavsiye ederim.
Yazarın konuyla ilgili belirttikleri şunlardır;
•    Katı atıkları gazlaştırma işlemi birkaç basamakta oluşur. Katı atıktaki suyun uzaklaştırılması ise ön hazırlık işlemleri sırasında yapılır. Genellikle yüzde 10-25 su içeren katı atık, gazlaştırıcı içerisinde suyunu buhar fazına geçirir. Bu kuruma işleminden sonra piroliz, indirgenme, yanma, gazlaştırma ve benzeri reaksiyonlara uğrar. Kurutma işlemi için gerekli ısı, gazlaştırıcı sistemin kojenerasyon ünitesinden elde edilir. Arıtma çamuru içerisindeki su, gazlaştırma reaksiyonlarından biri olan su buharı reaksiyonuna gerekli olan su buharını üretmek üzere kullanılır ve bu reaksiyon oldukça önemlidir.
•    Kurutulan arıtma çamuru yakıt olarak kullanılarak, merkezde kurulacak gazlaştırma sistemi ile elektrik ve biochar organik gübresine dönüştürülecektir.
•    Merkez tesislerinde, konvansiyonel kurutucudan çıkan buhar, uygun borulama ile tekrar arıtma sistemindeki havalandırma havuzlarına verilecektir. Dünyadaki uygulamalar, arıtma sistemine giren sıvı atığın sıcaklığının her 10 °C artışında, arıtma sistemindeki reaksiyon hızının 2 kat arttığını göstermiştir.
•    Havalandırma havuzlarında katkı sağlanacak ısı artışı ile, normal koşullarda arıtma sıvısının içerisinde bulunan ve çözülemeyen yağlar, polimerler vb. çözülecek veya akışkan hale geleceğinden, arıtma sistemlerinin yıllık bakım-onarım masraflarından da ciddi tasarruflar sağlanacaktır.
•    Arıtma sisteminin biyolojik oksijen ihtiyacı (BOİ) ve kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ) değerlerinin düşürülmesine katkı sağlanmasıdır.
•    Kalan artık ise biochar olacaktır.
Dünyada gazlaştırma teknolojisinde ihtisas sahibi olan birçok üretici bulunmaktadır. Bu konuda uygulayıcı olan Yazar, sistemin tamamıyla bir “Sıfır Atık/Zero Waste” uygulaması olduğunu ve geriye hiçbir artık kalmayacağını belirtmektedir.

Kaynak
-     IWA Newsletter, “How  Big is the Distributed Energy Opportunity for Water and Wastewater Utilities?”
-     Osman Türkmen, (2017), “Arıtma Çamurlarının Bertarafında Yeni Bir Teknoloji-Gazlaştırma”, Su ve Çevre Teknolojisi Dergisi, Nisan 2017 Sayısı (Bu sayı).


Geri
share on twitter share on facebook