TEKNÄ°K MAKALE 10. Sayı (Eylül Ekim 2006)

Çevre koruma konusunda 1970’lerde baÅŸlayan çözüm arayışları daha çok kirliliÄŸin önlenmesi temeline dayanmaktadır. 1980’lerin başında "çevre yönetimi" yaklaşımı bir çok firma tarafından benimsenmiÅŸ, 1980’lerin ortalarına gelindiÄŸinde ise "endüstriyel ekoloji" yaklaşımı gündeme gelmiÅŸtir.
Bu yaklaşım; endüstriyel sistemlerdeki madde ve enerji akışını, akışın çevre üzerindeki etkilerini teknoloji ve uygulamaların bu akış üzerindeki etkileri ile üretim aşamalarını inceleyerek atıkların girdi olarak geri döndürülmesini, ürünün çevresel etkileri de düşünülerek yeniden tasarlanmasını kapsar. 1990’ların başında bu yaklaşımlara atıkların azaltılması, enerji verimliliği, malzemelerin yeniden kullanımı ve geri kazanımı alanlarında yeni olanaklar içeren "toplam kalite" yaklaşımı ortaya çıkmıştır. Günümüzde bu yaklaşımlara ilave olarak "temiz üretim" yaklaşımı ve "beşikten mezara" kavramı getirilmiştir (Küçükgül 2004). AB Çevre politikaları kapsamında, 1973-2000 yılları arasında 5 adet çevre eylem programı hazırlanmıştır. 2001-2010 dönemini kapsayan 6. Çevre Eylem Programı, çevre ve sürdürülebilir kalkınma alanındaki ilerlemelerin belirli çevresel parametrelerle ölçülmesi gerektiğini vurgulamaktadır (Kırıcı 2003).

AB müzakere sürecinde çevre başlığı altında ele alınacak konular;

Doğanın korunması
Endüstriyel kirlilik
Atık
Gürültü olarak belirlenmiştir

(Kabatepe 2005).

Ülkemizde, tehlikeli atıkların yasal olarak tanımlanması 14.03.2005 tarih ve 25755 sayılı Tehlikeli Atıkların Kontrolü Yönetmeliği’nde verilmiştir. Tehlikeli Atıkların Kontrolü Yönetmeliği Ek-7’de atık listelerinden faydalanılarak atık kodları çıkarılmıştır. Atıklar 2 şekilde kategorilendirilmektedir. A sınıfında yeralan atıklar, tehlikelilik özelliklerine bakılmaksızın tehlikeli atık olarak sınıflandırılmakta, M sınıfında yeralan atıklar için ise tehlikelilik özelliklerinin belirlenmesi için Ek- 6’da verilen eşik konsantrasyon değerlerine bakılarak tehlikeli atık olup olmadığına karar verilmesi gerekmektedir (TAKY 2005). Yönetmelikte belirtilen Ek-6’nın kullanım kılavuzunun yayımlanmamış olması bu konuda yapılan değerlendirmeleri zorlaştırmaktadır. Kullanım kılavuzunun yayımlanmasından sonra yapılacak analizler daha da netlik kazanmış olacaktır. Bir atığın tehlikeli olup olmadığının analizi yapılırken Ek-11/A- Depolanabilme kriterlerinin de özellikle depolanabilecek atıklar için kontrol edilmesi gerekmektedir.

Tehlikeli atık yönetiminin amacı, hem atık oluşumunu azaltmak hem de etkin bir atık kontrolü sağlamaktır. Enerji ve materyal geri dönüşümünü kapsayan atık azaltımı; atık olarak bertaraf edilmeden önce materyale uygulanan prosestir. Atık kontrolü ise, depolama, arıtma ve bertarafı kapsayan ve deşarjdan sonra uygulanan işlemdir (Küçükgül 2004). Atık yönetiminde öncelikle geri kazanım alternatifleri değerlendirilmeli, geri kazanımı mümkün olmayan atıklar için bertaraf alternatifleri ele alınmalıdır. Bu sayede atık bertarafı için ayrılması gereken bütçe azalacak ve geri kazanılabilir atıklar çevresel bir problem olarak değerlendirilmeyecektir. Atıkların geri kazanımını sağlamak için şu 4 başlık altında çalışmalar yapılabilir. Bunlar;

Atıkları aynı ürünü elde etmek için kullanmak
Atıkları farklı ürün elde etmek için kullanmak
Kirlilikle mücadele etmek ve atıkların muhtemel tehlikelerini gidermek
Enerji dönüşümünü sağlamak.

Atıkların Çimento Üretiminde Alternatif Olarak Kullanımı

Çimento sanayi, yüksek enerji ihtiyacı olan sektörler arasında yer almakta olup 1 ton çimentonun üretilebilmesi için yaklaşık olarak 10 milyon kj/kg’lık enerjiye ihtiyaç duyulmaktadır (Richardson 1995). Kömür, doğal gaz, yağ ve petrokok gibi enerji kaynakları, çimento fabrikalarında klinker üretimi esnasında kullanılan başlıca konvansiyonel yakıtlar arasında yer almakta ve bu yakıtlar için ayrılan bütçe işletme masraflarının % 30-40’lık kısmına karşılık gelmektedir (Mokrzycki ve ark., 2003). Gerek yenilenemez enerji kaynaklarının korunması gerekse yakıt maliyetlerinin düşürülmesi için çimento üretiminde kullanılabilecek alternatif yakıtların değerlendirilmesi günümüzde önemli bir araştırma konusu haline gelmiştir. Enerji içeriği yüksek olan kullanılmış lastikler ve arıtma çamurları alternatif yakıtlar arasında yer almaktadır (Anonim 2003; Scheuer 2003; Pipilikaki 2005). Alternatif yakıt olarak kullanılabilecek başlıca sıvı atıklar; solventler, yağlar, vernik, boyalar, bazı atıksular olarak sıralanabilir. (Lemarchand 2000).

Belirli sanayi atıklarının çimento fabrikalarında alternatif yakıt olarak kullanımı:

Kullanılmış oto lastikleri, çimento fabrikaları için, kömüre alternatif olarak, daha ucuz olabilir. Ancak, daha fazla oksijen gereksinimi nedeniyle, üretim prosesini yavaşlatabilir.

Atık yağlar, çimento fabrikaları için, fuel-oil’e ideal bir alternatiftir.

Atık solventler, boya çamurları, mürekkepler ve diğer organik kökenli atıklar, çimento fabrikaları için, fuel-oil’e ideal bir alternatiftir (Zanbak 2002). Çimento fırınlarındaki yüksek sıcaklık değerleri, uzun işlem süresi ve oksitleyici ortam sayesinde, atıkların organik içeriklerinin tamamıyla bozunması sağlanabilmektedir. Atık içerisinde bulunabilecek ağır metaller ve diğer inorganik bileşikler ise çimento yapısındaki silikatlarla birleşmekte veya klinker içerisinde tutularak çevreye taşınımları engellenebilmektedir (Trezza ve Scian 2004). Çimento fabrikalarında alternatif yakıt olarak atıkların kullanımı esnasında aşağıdaki hususların incelenmesi gerekmektedir (Zwolle 2005).

Atığın oluştuğu prosesler

Atığın içerdiği kirleticiler

Atığın özellikleri (kalorifik değer, nem içeriği, ağır metal içeriği, klor, PCB, v.b.)

Sürekli atık akışının sağlanması

Atık karakterizasyonunun sabitliği

Oluşabilecek emisyonlar (PCB, dioksin, furan v.b.)

Çimento veya klinker içerisindeki zararlı bileşenlere katkısı

Çimento içerisinde eser miktarda ağır metal bulunmaktadır. Özellikle tehlikeli bileşenler içeren ikincil yakıtların çimento üretiminde kullanımının çevresel etkileri ele alınmalıdır. Bu kapsamda, çimento içerisindeki ve çimentodan çevreye taşınan ağır metal miktarları belirlenmeli, emisyon ölçümleri yapılmalıdır.

Çevre Bakanlığı tarafından 1998 yılında hazırlatılan "Türkiye’de Atık Yönetimi Sektör Strateji Raporu’nda atıkların çimento fabrikalarında yakılması konusu gündeme getirilmiştir (Anonim 1998).

Alternatif yakıtların kullanımı aşağıdaki kurallarla uyumlu olmalıdır.

Çevreyi koruyacak şekilde yakıtın kimyasal kalitesi yasal standartları sağlamalıdır.
Fırın için gerekli enerji kontrolünü sağlayacak kararlı ısıl değere sahip olması gerekir.
Çimento fabrikasındaki materyallerin uygun bir şekilde akışına ve taşınmasına izin verecek fiziksel özelliğe sahip olması gerekir.

Döner fırının normal işletme koşulları; reaktördeki malzeme (yatak) sıcaklığı 1450 0C, gaz sıcaklığı 2000 0C, 8 saniyenin üstünde uzun bir bekleme süresi ve yüksek bir atık oksijen yüzdesi sağlanarak elde edilir. Sayılan bu koşullar tehlikeli ve zararlı kimyasalların yakma yoluyla gideriminin gerektirdiği minimum şartları karşılamaktadır.

Atıkların Ek Yakıt Olarak Kullanılmasında Uyulacak Genel Kurallar Hakkında Tebliğ (2005)’te belirtilen ek yakıt olarak kullanılmasına izin verilen atıklar;

1) Kullanılmış lastikler

2) I ve II nci kategori atık yağlar

3) Boya çamurları

4) Solventler

5) Plastik atıklar

6) Çevre ve Orman Bakanlığı tarafından uygun görülecek diğer atıklardır.

Atıkların çimento fabrikalarında ek yakıt olarak kullanılmasının çevresel yararları yanında ekonomik yararları da bulunmaktadır. Ekonomik yararları, hem çimento üretimi yapan işletme için hem de atıklarını bertaraf etmek durumunda olan işletmeler için geçerlidir. Çimento fabrikalarında kullanılan fosil yakıtlardan elde edilecek ekonomik faydanın yanında, tehlikeli atıkların bertaraf edilmesi için kurulması gereken tesislerin kuruluş ve işletme masraflarından da tasarruf edilmiş olacaktır. İşletmeler yasal olarak tehlikeli atıklarının bertarafından sorumlu oldukları için, en ekonomik bertaraf yöntemini uygulamak durumundadırlar. Enerji tüketimi de, atıkların yakıt olarak geri kazanımı ile azaltılmış olacaktır.

Ülkemizde, Atık Yağların Kontrolü Yönetmeliği Madde 22’de I. ve II. kategori atık yağlar ve araçlardan çıkan kullanılmış lastikler çimento fabrikalarında ek yakıt olarak kullanılabilir (Atıkların Ek Yakıt Olarak Kullanılmasında Uyulacak Genel Kurallar Hakkında Tebliğ, 2005). Bu atıkları yakabilmek için lisans talebinde bulunan tesislerde deneme yakmasının yapılması zorunludur. Deneme yakmasının amacı, Hava Kalitesinin Korunması Yönetmeliği'nde yer alan emisyon sınır değerlerinin atık menüsü ve atık besleme hızına bağlı olarak tesis tarafından karşılanabileceğini göstermektir.

Atıkların çimento fabrikalarında ek yakıt olarak kullanımı ile ilgili olarak birçok bilimsel çalışma yapılmıştır. Cook ve Kemm (2004) tarafından yapılan çalışmada çimento fabrikalarında atık lastik kullanımının sağlık üzerine etkileri incelenmiştir. Diğer bir çalışmada, klinker üretiminde lastikten türetilmiş yakıt (TDF- Tire Derived Fuel) alternatif yakıt olarak kullanılmıştır. Çimento yakma fırınlarında alternatif yakıt olarak % 6 oranında TDF kullanımının çimentonun basınç dayanımı özelliklerini olumsuz etkilemediği sonucuna varılmıştır (Pipilikaki ve ark. 2005).

Ülkemizde de atıklar çimento fabrikalarında yakılmaya başlanmıştır. Bu konuda yapmış olduğumuz çalışmada, atık lastiklerin ve atık yağların, çimento üretiminde ek yakıt olarak kullanımının, çimentonun kimyasal kompozisyonu, priz sürezi, basınç dayanımı özellikleri üzerindeki etkisi incelenmiş, üretilen çimentoların ağır metalleri çevreye sızdırma potansiyelleri belirlenmiştir. Çalışmada, konvansiyonel yakıt olarak petrokok, ek yakıt olarak ise otomotiv endüstrisinde üretim aşamasında ve kullanım sonrasında oluşan atık yağlar ve atık lastikler kullanılmıştır. Petrokokun ve ek yakıt olarak kullanılan atık yağın kiyasal analiz sonuçları çimento fabrikasından alınmıştır. Atık lastiğin özellikleri ise literatür bilgilerine dayanılarak yorumlanmıştır. Çimento fırınında üretilen klinkerlere, ağırlıkça % 5 oranında CaSO4.2H2O (alçıtaşı) ilave edilerek Portland çimentoları elde edilmiştir. Çimentolarla pasta numuneleri hazırlanarak TS EN 196-3 standardına göre priz başlangıç ve priz bitiş süreleri belirlenmiştir. Su, çimento ve kum karıştırılarak harç numuneleri hazırlanmıştır. Bunun için 40x40x160 mm olan prizmatik kalıplar kullanılmış ve tüm numunelerde su/çimento oranı 0,5’te sabit tutulmuştur. Bir gün sonra kalıptan çıkarılan numunelerde 3, 7, 28 ve 56 günlük su kürü süreleri sonunda basınç dayanımı değerleri ESL.25.001.B-015 TEMAK 250 kN beton basınç dayanımı test presinde ölçülmüştür. 28. gün sonunda kırılan harç numunelerine TCLP (Toksisite Karakteristiklerini Sızdırma Prosedürü) ektraksiyonu uygulanmış ve ağır metal konsantrasyonları tespit edilmiştir. Bulunan metal konsantrasyon değerleri EPA ve TAKY’deki sınır değerleri ile karşılaştırılmıştır.

Tehlikeli Atıkların Kontrolü Yönetmeliği’nde 13 ve 16 ana kodu ile verilen atık yağların, analiz sonucunun kategori II olması durumunda R Ğ ilave yakıt olarak kullanılabilecekleri belirtilmiştir (TAKY 2005). Yapılan çalışmada, otomotiv endüstrisinden kaynaklanan atık lastiklerin ve atık yağların çimento üretiminde ek yakıt olarak kullanılabilirliği araştırılmıştır. Atıkların Ek Yakıt Olarak Kullanılmasında Uyulacak Genel Kurallar Hakkında Tebliğ’de (2005) atık lastik ve II. kategori atık yağlar ek yakıt olarak kullanılmasına izin verilen atıklar listesinde bulunmaktadır. Atık lastik için herhangi bir analiz zorunluluğunun olmadığı görülmektedir. Atık Yağların Kontrolü Yönetmeliği (2004) gereğince atık yağın analizi yaptırıldıktan sonra kategori II olduğu tespit edilmiştir.

Yapılan analizlerde, Cl- için TSE (TS EN 197-1) PÇ 42,5 çimento sınır değeri sağlanmış ve mineral faz dağılımı ile basınç dayanımı gelişimi açısından tipik Portland çimentosu özelliklerine ulaşılmıştır. Ağırlıkça %16’ya kadar atık yakıt (lastik ve yağ) kullanımının, çimentonun kimyasal özelliklerini değiştirmediği görülmüştür. Üretilen portland çimentolarıyla pasta ve harç numuneleri hazırlanmıştır. Pasta numunelerinde priz başlangıç ve priz bitiş süreleri belirlenmiştir. Priz sürelerinde kısalma olduğu gözlenmiştir. 3, 7, 28 ve 56 günlük su kürleri sonrasında basınç dayanımı değerlerinin atık yakıt kullanımıyla değişmediği görülmüştür. Yapılan çalışmalarda (Li ve ark. 2004) atık lastiklerin yapısındaki çelik kemer tel nedeniyle beton özellikleri basınç dayanımını arttırdığı belirtilmiştir. Atık yağların küllerinin klinker fırınına ek yakıt olarak beslenmesiyle üretilen çimentoların, konvansiyonel yakıt ile üretilen çimentolara nazaran daha yüksek basınç dayanımı değerlerine sahip olduğu Trezza ve Scian (2000) tarafından yapılan bir araştırmada ortaya konmuştur. Sonuçta, belli oranda atık yakıt (lastik ve yağ) kullanımının mukavemet değerlerini düşürmediği, hatta bazı durumlarda arttırdığı söylenebilir. TCLP sonrasındaki ağır metal konsantrasyonlarının sınır değerlerin altında kaldığı tespit edilmiş ve ağır metallerin çimentonun yapısında sabitlenerek çevreye sızmasının engellendiği sonucuna varılmıştır (Ünlü, 2006).

Ülkemizde, tehlikeli atıkların bertarafı konusunda yeterli sayıda tesis bulunmadığı için prosesleri gereği atık yakılmasına uygun olan çimento fabrikalarının bu amaçla kullanılması çok önemlidir. AB ülkelerinde ve ABD’de birçok çimento fabrikasında atıklar ek yakıt olarak kullanılmakta olup ülkemizde de kullanım oranının arttırılması gerektiği düşünülmektedir. Ülkemizde kurulu bulunan lisanslı tek bertaraf tesisinin düşük kapasite ile çalıştığı göz önünde bulundurulduğunda, çimento fabrikalarının etkin bir şekilde kullanılmasının önemi daha da artmaktadır.

Çimento fabrikalarında atıkların geri kazanım amaçlı kullanımı hem atık üreticisi hem de çimento üreticisi için avantajdır. Her iki taraf için de avantaj olduğuna göre, çimento fabrikalarında atık yakılması için atık akışının iyi şekilde sağlanması gerekmektedir. Çimento fabrikalarında atıkların ek yakıt olarak kullanılması için yapılan ilave yatırımların sanayici açısından avantajlı duruma geçebilmesi için düzenli ve istenilen kalitede atık akışı sağlanmalıdır. Her atık türünün özelliğine ve kullanım oranına göre ürün üzerindeki davranışları incelenmelidir. Bu konuda yapılacak bilimsel çalışmalar, atık yakıtların çimento fabrikalarında ek yakıt olarak kullanılmasının toplumda yaratacağı psikolojik etkinin olumlu yönde gelişmesini sağlayacaktır. Ne kadar çok çalışma yapılır ve olumlu sonuç elde edilirse ileride yaşanabilecek atık yakılmasına karşı tepkilerin önüne geçilebilmesi o oranda başarılı olacaktır.

KAYNAKLAR

1. Anonim. 1998. Türkiye’de Atık Yönetimi Sektör Strateji Raporu Türkiye Cumhuriyeti ve Alman Kalkınma Bankası (KfW) İşbirliği, Darmstadt

2. Anonim 2003. European Commision-Directorate General Environment Refuse Derived Fuel, Cement Practice and perspectives Ğ Final Report, B4-3040/2000/306517/MAR/E3, 2003.

3. Atık Yağların Kontrolü Yönetmeliği, Çevre ve Orman Bakanlığı, Resmi Gazete, Sayı: 25353, 21 Ocak 2004.

4. Atıkların Ek Yakıt Olarak Kullanılmasında Uyulacak Genel Kurallar Hakkında Tebliğ, Resmi Gazete, Sayı: 25853, 22 Haziran 2005

5. Cook, A., Kemm, J. 2004. "Health impact assesment of proposal to burn tyres in a cement plant." Environmental Impact Assesment Review 24: 207-216. UK

6. Kabatepe, E. 2005. Müzakere Sürecinde Avrupa Birliği ve Türkiye Ğ TURKAB. AB- Türkiye İşbirliği Derneği. Ankara

7. Kırıcı, M. 2003. "Avrupa Birliği’nde ve Türkiye’de Çevre ve Ulaştırma Sektör Politikalarının Bütünleştirilmesi ve Uygulamaların Karşılaştırılmalı Olarak İncelenmesi." TMMOB Çevre Mühendisleri Odası Çevre ve Teknoloji Küreselleşmenin Yansımaları. V. Ulusal Çevre Mühendisliği Kongresi. 1-4 Ekim 2003, Ankara, 1-13 s.

8. Küçükgül, E. Y. 2004. "Tehlikeli Atıkların Yönetimi. Tehlikeli Atıkların Yönetimi Kursu "TMMOB ÇMO İzmir Şubesi. İzmir

9. Lemarchand, D. 2000. "Cement Technology. Burning Issues." International Cement Revıew.

10. Merıç, G., Kayranlı, B. 2003. "Endüstriyel Katı Atık Yönetimi." TMMOB Çevre Mühendisleri Odası Çevre ve Teknoloji Küreselleşmenin Yansımaları V. Ulusal Çevre Mühendisliği Kongresi. 1-4 Ekim 2003, Ankara, sayfa 482-490.

11. Li Guogiang, Stubblefield, M. A., Garrick, G., Eggers, J., Abadie, C., Huang, B. 2004. "Development of waste tire modified cncrete." Cement and Concrete Research 34 : 2283-2289.

12. Mokrzycki, E., Bochenczyk, A.U., Sarna, M. 2003. "Use of alternative fuels in the Polish cement industry". Applied Energy 74 : 101-111.

13. Pipilikaki, P., Katsioti, M., Papgeorgiou, D., Fragou, D., Chaniotakis,Ü E., 2005, "Use of tire derived fuel in clinker burning", Cement & Concrete Composites 27 : 843-847

14. Richardson, A.,1995, "Hazardous Waste Combustion in Cement Kilns. An Introduction to Policy and Legal Issues Associated with Burning Hazardous Waste in Cement Kilns", A Briefing Paper of the American Lung Association Hazardous Waste Incineration Project. VI. Regulation of hazardous Waste in Cement Kilns- 40 CFR

15. Scheuer, A., 2003, "Utilization of alternative fuels and raw materials", Cement International, 2003.1 (1), 52-57, 59-66.

16. Tehlikeli Atıkların Kontrolü Yönetmeliği. 2005. Çevre ve Orman Bakanlığı, Resmi Gazete, Sayı: 25755, 14 Mart 2005.

17. Trezza, M.A., Scian, A.N., 2004, "Waste fuels: their effect on portland cement clinker" Cement and Concrete Research .

18. Türk Standartları Enstitüsü. 2002. Çimento-Deney Metotları- Bölüm 1: Dayanım Tayini. TS EN 196-1. Ankara.

19. Türk Standartları Enstitüsü. 2002. Çimento-Deney Metotları- Bölüm 3: Priz Süresi ve Genleşme Tayini. TS EN 196-3. Ankara.

20. Türk Standartları Enstitüsü. 2002. Çimento-Bölüm 1: genel Çimentolar-Bileşim, Özellikler ve Uygunluk Kriterleri. TS EN 197-1. Ankara.

21. Ünlü H. 2006. "Otomotiv Endüstrisinde Oluşan Tehlikeli Atıkların Geri Kazanımı." Yüksek Lisans Tezi. Uludağ Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü. Bursa

22. Zanbak C., 2002, "Türkiye'de Sanayi Atıklarının Yönetimi ve Çimento Sektöründe "Alternatif Yakıt Olarak Kullanımında Makro-Düzey Sorunlar ve Çözüm Önerileri."Alternatif Yakıtlar, Teknolojiler ve Ekonomik Açıdan İrdelenmesi, Mevzuat ve Çimento Sektöründe Alternatif Yakıt Çalışmaları Toplantısı. Türkiye Çimento Müstahsilleri Birliği. Ankara.

23. ZWOLLE, R. 2005. "Waste Permitting and Enforcement of Waste Installations." Co- processing waste in cement plants. Netherlands. n

Hatice Ünlü
Çevre Yüksek Mühendisi Büyükşehir Belediyesi, BURSA
 

---

R E K L A M