Atık Türevi Yakıttan "Temiz Sürdürülebilir Enerji Üretimi ve Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi" Yerel Gündem 21 uygulamaları kapsamında pilot belde olarak seçilen Bozcaada’nın, katı atıklarının enerji kaynağı olarak kullanımı için GEP Yeşil Enerji Üretim Teknolojileri Ltd. Şti. tarafından "Atıktan-Enerji Üretim Tesisi" ölçeklendirilmesi yapılmış ve "Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi (YDD)" çalışması "GaBi 4 Yazılımı" aracılığı ile tamamlanmıştır. Bozcaada ihtiyaçlarına özel tasarlanmış tesis, GEP Kemerburgaz tesisinden yola çıkılarak önerilmiş olmakla birlikte uygulamadaki örneği birebir yansıtmamaktadır.
Bozcaada için "Yüzde 100 Yenilenebilir Enerji" markası oluşturma yönünde, elektrik enerjisi ihtiyacına cevap veren mevcut BORES Santralı yanında, ısıtma ihtiyacı için de katı atığın değerlendirilmesi yönünde yenilikçi bir yaklaşım sunulmuştur. Birçok beldemizde sorun teşkil eden katı atık yönetimi Bozcaada için de benzer özellikler göstermektedir. Ada vasfından ötürü depolama alanı sıkıntısı vardır. Atıkların anakaraya transferi çevresel problemler ve finansal yükler açısından pahalı bir çözümdür. Negatif ekonomik değeri olan katı atıkların, pozitif ekonomik değere dönüştürülmesi ancak yerinde kurulacak "atıktan-enerji üretim tesisleri" ile mümkün olacaktır.
Atıktan-Enerji Üretim Tesisi
Esnek tasarım özelliklerine sahip tesis; atık-türevi-yakıt hazırlama zinciri, yakıttan-sentezgazı üretim prosesi, sentezgazdan-enerji üretim hattını içermektedir.
1MWe/saat enerji üretim kapasiteli modüler yapıdaki tesisin modül sayısı ihtiyaca göre belirlenir. Öncelikli amaç katı atık bertarafı olup, tesis atık yönetimi sektöründeki pozisyonunu çeşitli besi kaynaklarını işleyerek belirler. Sıralananlarla sınırlı olmamak üzere besi kaynaklarına ayrıştırılmış/ayrıştırılmamış Evsel Katı Atıklar (EKA), arıtma tesis çamurları, zirai artık/atıklar, hayvansal atıklar, organize/bireysel endüstriyel atıklar örnek olarak verilebilir. Ekonomik değeri başka şekillerle işlendiğinde -geri dönüşüm, kompost, v.b.- daha fazla olan malzemeler ayrıldıktan sonra, güncel uygulamada depolama alanlarına gönderilen çöpün çöpü nitelikli atıklar, çalışma kapsamında önerilen tesis aracılığı ile ekonomiye kazandırılmış olur.
Atık-Türevi-Yakıt Hazırlama Zinciri
Kaynağında ayrıştırma ve kirlilik önleme anlayışlarının henüz benimsenmemiş olduğu ülkemizde, EKA yakıt kıvamına getirebilen ekipman zinciri sayesinde yakıt yoğunluğu arttırılmış olur. İşlem sayesinde taşıma maliyetleri azaltılır, depolamada kolaylık sağlanır.
Yakıttan-Sentezgazı Üretim Prosesi
Karbonmonoksit (CO), metan (CH4), hidrojen (H) karışımından oluşan sentezgazı üretimi için gazlaştırma ısısal bozunma prosesi kullanılır. Kısmi oksijenli ortamda gerçekleşen bu prosesin örneklerine uygulamada homojen biyokütle bertarafı için rastlamak mümkündür.
Sentezgazdan-Enerji Üretim Hattı
Bozcaada örneğinde, elektrik enerjisi üretimi kapsama dahil edilmediğinden içten yanmalı motora enjekte edilecek şekilde gaz temizleme ihtiyacı yoktur. Isı enerjisi üretimi için kazan entegrasyonu yeterlidir.
Önerilen atıktan-enerji üretim tesisi "sıfır atık" prensibi ile çalışır. Gazlaştırma prosesi enerji dönüşüm verimi yüksek olup seragazı emisyonlarında, su ve hava kirliliğinde azalma sağlar ve ilave yakıt kullanımına ilk ateşleme haricinde ihtiyaç duyulmaz.
Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi (YDD)
YDD; ürün, proses veya aktivite ile ilintili çevresel yükleri, belirleyici faktörleri sayısallaştırılmış enerji, kullanılan malzeme, çevreye salınan atıklar olarak alan ve bu enerji, kullanılan malzeme ve bırakılan atıkların çevreye etkisini tespit etme, tanımlama ve çevresel gelişimi etkileyecek fırsatları değerlendirme prosesidir. Bu tahakkuk ürün, proses ve aktivitenin tüm yaşam döngüsünü hammadde çıkarma ve işleme, imalat, taşıma ve dağıtım, tekrar kullanım, bakım, geri dönüşüm ve nihai bertaraf adımlarını kapsar.
YDD metodolojisinin dört parçası; "hedef tanım ve kapsamı", "yaşam döngüsü içeriği", "etki değerlendirmesi" ve "gelişim değerlendirmesi" olarak ifade edilir.
Hedef tanım ve kapsamı: Çalışmanın amacını, ürününü, sınır ve beklentileri ifade eder.
Yaşam döngüsü içeriği: Tutulan sistem dahilinde kullanılan enerji ve kaynakların, çevreye bırakılan atıkların sayısallaştırıldığı kısımdır.
Etki değerlendirmesi: Sistem girdi- çıktıları ikinci aşamada belirlendikten sonra YDD üçüncü aşaması olan ve dört bölümden oluşan etki değerlendirmesi kısmı başlar.
Sınıflandırma: Girdi ve çıktılar etki gruplarına göre ayrılır. "Bu takasla ilgili çevresel problem nedir?" sorusuna yanıt aranır.
Belirleme: Etkiyi tanımlama için destekleyici verinin sağlandığı ve değerlendirme için dönüşüm modellerinin geliştirildiği prosestir. "Problemin boyutu nedir?" sorusuna yanıt aranır.
Normalizasyon: Etki sınıflandırması kategorilerinin karşılaştırmasını kolaylaştırmak için farklı etki kuvvetlerinin ve kaynak tüketimlerinin tek referans noktasına yöneltildiği aşamadır.
Tartma: Hedefe yönelik farklı etkilerin ağırlıklarının verildiği, tüm etki kategorilerinin ve kaynak tüketimlerinin entegre edildiği aşamadır.
Gelişim değerlendirmesi kısmında çevresel yükler belirlenir. Ürün, proses veya aktivitenin rekabetçi avantajları ön plana çıkarılarak muadillerine kıyasla pazardaki konumu kanıtlanır.
YDD karar verme aşamasında destekleyici olup belirleyici faktör değildir. ISO 14040 serisi altında uluslar arası kabul gören YDD "Eko-Etiketleme" kriterleri için sağlam bir temel oluşturur.
YDD kullanımına altta sıralananlar için rastlamak mümkündür.
Malzeme kullanımı, kaynak koruması, malzemeler tarafından ürünün beşikten mezara döngüsünde çevre üzerinde oluşturulan tehditlerin azaltılması ve gerektiği taktirde sınırlar koyulması.
Alternatif atık yönetim şekillerinin değerlendirilmesi.
Kaynak tüketimi ile bağlantılı sorunların değerlendirilmesi.
Ürün kaynak kullanım özellikleri ile ilgili halka açık duyuruların yapılması.
Bilgi dağarcığı ve araştırma konuları arasındaki boşlukların belirlenip doldurulması.
Beşikten mezara döngü sırasında en önemli çevresel yönlerin açığa çıkarılması ve problemlerin olduğu hususlarda iyileştirme için hedeflerin belirlenmesi.
"Çevre dostu" olarak tanımlanacak bir ürün, proses veya aktiviteye Eko-Etiket verilmesi suretiyle muadillerinden ayırt edilebilmesi için rekabetçi avantajın yaratılması.
Atıktan-Enerji Üretim Tesisi YDD Çalışması
YDD çalışması yapmak için mevcut 54 yazılım arasından "GaBi4" ilave enerji modülleri içermesi dolayısıyla tercih edilmiştir.
Kum, çakıl taşı, çimento, demir, çelik, paslanmaz çelik, bakır, pirinç, alüminyum, plastikten imal edilen tesisin girdileri; EKA, elektrik enerjisi, oksijen ve propan, çıktıları; kül, gübre, katran, ısı enerjisidir.
250kg/saat kapasite ile 25 yıl ömür biçilen tesis, 12 ay boyunca Atık-Türevi-Yakıt üretip, bu besi kaynağından enerjiyi sadece ısınma ihtiyacı olan aylarda elde edecektir. Biçilen ömür sonunda imalat malzemeleri oransal olarak geri kazanılacaktır.
Nitelik ve nicelik özelliklerinin belirlendiği atıktan-enerji üretim tesisine giren EKA`nın, yakıt haline dönüştürülmesi ile besi kaynağı ısıl değerinin kömüre eşdeğer seviyeye yükseltildiği görülmüştür. 1000¡C üzerinde seyreden gazlaştırma prosesinde işleme tabi tutulan besi kaynağının %10`u oranında çeşitli sektörlerde katkı malzemesi olarak kullanılabilecek nitelikte kül çıkmaktadır.
Çalışma kapsamında sadece karbondioksit (CO2) etkisi aloke edilmiş olup aynı zamanda ciddi CH4 çevrimi de söz konusudur. Taşımacılık adımları kapsam dışı tutulmuştur.
Bozcaada`nın atık yönetimine 25 senede bertaraf ettiği atık miktarının yanı sıra ürettiği enerji ve getireceği prestij ile artı değer katacak olan bu teknoloji "Hedef %100 Yenilenebilir Enerji" markasına ulaşılmasında yenilikçi bir adımdır.
Toplam iki senede tamamlanan literatür taraması, saha çalışmaları, veri toplama, veri işleme, geliştirme ve sunum aşamalarından oluşan tez çalışmasının her safhasında sağladıkları olanaklar, güven ve samimiyeti ile değerli destekleri için, Bozcaada Kaymakamı Bilal Bozdemir ve Belediye Başkanı Mustafa Mutay’a teşekkür ederiz.
Referanslar
[1] Bozdemir, B., 2005. Bozcaada Governorship Official Documentation.
[2] GEP Green Energy Production Technologies Ltd. Co. (Ekolojik Enerji Ltd. Co.), 2006. Site specific data.
[3] Eden, R., 2002. Gasification of Domestic Waste for Energy Recovery and Waste Minimization, University of Warwick, United Kingdom.
[4] Belgiorno, V., De Feo, G., 2003. Energy From Gasification of Solid Wastes, Waste Management , Volume 23, Issue 1, 1-15.
[5] Bridgewater, A.V. 1994. Catalysis in Thermal Biomass Conversion. Applied Catalysis A: General 116, United States, 5Ğ47.
[6] Society of Environmental Toxicology and Chemistry Home Page.www.setaceumeeting.org
[7] Curran, M.A., 1996. Environmental Life Cycle Assessment, McGraw-Hill, New York, 1.1Ğ18.1.
[8] Wenzel, H., Hauschild, M., Alting, L., 1997. Environmental Assessment of Products, Vol. 1, Chapman and Hall.
[9] GaBi 4, Software and Database for Life Cycle Engineering User Manual. PE Europe GmbH, Stuttgart, April 2005.
[10] GaBi 4, Software and Database for Life Cycle Engineering. PE Europe GmbH, Stuttgart, April 2005.
[11] Frühbrodt, E., Hiedelberger Druckmaschinen AG, 2004. LCA Software Review An up-to-date overview of the European Market, Germany, 1-10.
[12] Genceli, O., Parmaksızoğlu, C., 2003. Kalorifer Tesisatı, Ankara, Publishing Yayın No MMO/2003/352, Makina Mühendisleri Odası, 111.
[13] Perry, H.R., Chilton, C.H., 1973. Chemical Engineers` Handbook, McGraw Hill, Japan.
[14] Gaur, S., Reed, T., Dekker, M., 1998. Thermal Data for Natural and Synthetic Fuels, www.woodgas.com/proximat.htm
[15] Ciambrone, D., 1997. Environmental Life Cycle Analysis, Lewis Publishers, New York.
[16] T.R. General Directorate of Electrical Power Resources Survey and Development Administration Home Page. http://www.eie.gov.tr/
[17] Hacıoğlu, E., Ece, M., 2005. Kömürün Gazlaştırılması, www.geocities.com
[18] Peavy, H., Rowe, D., Tchobanoglous, G., 1985. Environmental Engineering, McGraw-HILL International Editions, Civil Engineering Series, Singapore, 581.
[19]United States Marcus Materials Co. Home Page. www.mcelwee.net/
[20] Chen, M.C., Ruijs, A., Wesseler, J., 2005 . Solid Waste Management on Small Islands: The Case of Green Island, Taiwan, Resources, Conservation, and Recycling 45, 31-47.
N. Selen Önal
GEP Yeşil Enerji Üretim Teknolojileri, Genel Koordinatörü
selen@gepenergy.com
Doç. Dr. Nilgün Kiran Cılız
Boğaziçi Üniversitesi, Öğretim Üyesi
cilizn@boun.edu.tr
HAKKIMIZDA
