Katalog

Yeni yakıt türü: Biyodizel Prof. Dr. Kamil ALİBAŞ (Uludağ Üniversitesi Ziraat Fakültesi) nın ülkemizde yaygınlaştırılması tarımsal ürün deseni açısından da önemlidir. Biyodiezel hemen hemen her türlü bitkisel yağdan üretilebilmektedir. Dünyada biyodizel üretiminde en çok kullanılan yağlar kolza (kanola) yağı, ayçiçeği yağı, soya yağı, mısır yağı, pamuk yağı, palm yağı gibi yağlardır. Biyodizel üretimi amacıyla bu yağ bitkilerinin üretilmesi, ta 28 “ ısaca iş yapabilme yeteneği olarak tanımlanabilen enerji, günümüzün en önemli stratejik maddesidir. Enerji ham maddesi olmayan ülkelerde, ülkenin en büyük gider kalemini yine enerji harcamaları oluşturmaktadır. Rakamlar Türkiye’nin konvensiyonel enerji kaynakları açısından dışarıya bağlı olduğunu ve enerjiye her yıl büyük paralar ödediğini göstermektedir. Konvensiyonel enerjiler Fosil kökenli olup belli rezervleri bulunan enerji kaynaklarıdır. Bu rezervler enerji rezervlerini bulunduran ülkelere göre bugünkü üretim değerleri göz önüne alındığında 5 ila 70 yıl içerisinde tükenecektir. Yenilenebilir enerjiler belli zaman aralıklarında üretilebilen ya da elde edilebilen, sonlu rezervi olmayan, her yıl rezervleri yenilenebilen enerjilerdir. Bu enerji grubu arasında ise güneş, rüzgar ve hidrolik(su) enerjisi gibi doğa enerjileri ile biyolojik kütle enerjilerini sayabiliriz. Biyolojik kütle enerjileri içerisinde de; organik tarımsal artıklar, Miscanthus Sinensis gibi hızlı yetişen enerji bitkileri, Alkol, Biyogaz, Biyodizel ve hidrojen enerjileri gösterilebilir. U.Ü. Ziraat Fakültesi Tarım Makinaları Bölümümüzde yaklaşık 12 yıldan bu yana bitkisel yağların motorinle olan karışımları ile biyodizel formlarında motor yakıtı olarak kullanımı, hububat ve ayçiçeği saplarının yakılarak en uygun şartlarda enerjiye dönüştürülmesi ve biyogaz üretimi konularında araştırmalar sürdürülmektedir. Bitkisel yağların alt ısıl değeri 39500 kJ/kg iken, motorinin ısıl değeri 45 300 kJ/kg’dır. Görüldüğü gibi, bitkisel yağlar ile motorinin ısıl değeri açısından fazla bir farklılığı yoktur. Ancak bitkisel yağların kinematik viskoziteleri yaklaşık 36 mm2/s iken, motorinin kinematik viskozitesi yaklaşık 3 mm2/s kadardır. Yağın doğrudan yakıt olarak kullanılamamasının en önemli nedeni bu değerdir. Bitkisel yağların viskozitelerinin azaltılmasında seyreltme, mikroemülsiyon oluşturma, proliz (ayrıştırma) ve tranesterifikasyon yöntemleri kullanılmaktadır. Bunlar arasında en yaygın kullanılanı seyreltme ve tranesterifikasyon yöntemleridir. Seyreltme Yöntemi: Bu yöntem bitkisel yağların belirli oranlarda Diesel yakıtına karıştırılması olarak tanımlanır. Bölümümüzde yapılan doktora çalışmasında yüzde25 oranında bitkisel yağın motorine karıştırılmasıyla oluşturulan yakıtı kullanılmıştır. Bu yakıtla yapılan çalışmalarda güç. moment ve yakıt tüketimi açısından motorine çok yakın değerler elde edilmiştir Transesterifikasyon Yöntemi (Biyodiesel): Bitkisel yağların, motorin alternatifi olarak uygunlaştırılmasında izlenen en önemli kimyasal yöntemdir. Bu yönteme alkoliz reaksiyonu adı da verilmektedir. Transesterifikasyon, bitkisel yağın küçük molekül ağırlıklı alkolle, bir katalizatör eşliğinde gliserin ve yağ asidi esteri oluşturmak üzere reaksiyona girmesidir. Bu reaksiyon sonucu biodiesel elde edilmektedir. Biodiesel üretimi için katalizör, alkol ve ham yağ kullanılmaktadır. İlk aşamada işleme tabii tutulan yağın asitlik derecesi belirlenerek, buna göre katalizör miktarı bulunmaktadır. Miktarlar aşağıdaki gibi alınmaktadır: "Katalizör miktarı (yaklaşık yağın yüzde 8’i kadar ), bitkisel yağ, alkol (metil veya etil alkol), oranı, (metil alkol kullanımında, ham yağın yüzde20’si, Etil alkol kullanımında ise yüzde 30 oranında)" Belirlenen bu miktarlara bağlı kalarak, önce katalizör ve alkol birbirleriyle karıştırılmakta daha sonra bu karışım ham yağ ile karıştırılarak yaklaşık 8 saat bekletilmektedir. Bu sürenin sonunda reaksiyon kabının altında gliserin, üstünde ise biyodiesl ayrışmaktadır. Üst kısımda biriken biyodizel su ile yıkama işlemine tabi tutulmaktadır. Yıkama sonunda, separatör ve vakumla sudan arındırıldıktan sonra biyodiesel hazırlanmış olmaktadır. Biyodizelin kinematik viskozitesi 4,04,5 mm2/s arasındadır. Bu değer motorinin viskozitesine oldukça yakın olup, yakıt sistemlerinde herhangi bir sorun yaratmamaktadır. Üniversitemizde çeşitli yağlardan elde edilen biyodiesel ile K yapılan motor performans testlerinden motorinle yapılan çalışmalara son derece yakın değerler elde edilmiştir. Biyodizelin motorine göre bir üstünlüğü, bu yakıt içinde oksijenin bulunmasıdır. Yanma sırasında, yanma havasında bulunan oksijene ilave olan yakıt bünyesindeki oksijen, daha temiz yanmayı sağlamaktadır. Bu nedenle motorine göre karbon monoksit emisyonlarında azalma görülmektedir. Bitkisel yağlar her yıl üretilen yağ bitkilerinden elde edilmektedir. Petrol gibi belli bir rezervi yoktur. Petrole göre daha çevre dostudur. Biyodizel, günümüz Diesel motorlarında hiçbir değişiklik yapmadan doğrudan kullanılabilen bir yakıttır. Biyodiezelin üretim ve kullanımı “ Dünyada biyodizel üretiminde en çok kullanılan yağlar kolza (kanola) yağı, ayçiçeği yağı, soya yağı, mısır yağı, pamuk yağı, palm yağı gibi yağlardır. Biyodizel üretimi amacıyla bu yağ bitkilerinin üretilmesi, tarımsal üreticinin de yüzünü güldürecek, parası önceden belli ve alım garantisi olan ürün üretmesini sağlayacaktır. rımsal üreticinin de yüzünü güldürecek, parası önceden belli ve alım garantisi olan ürün üretmesini sağlayacaktır. Bazı bölgelerimizde yağ bitkileri ikinci ürün olarak da değerlendirilebilecek durumdadır. Bugün için Uludağ Üniversitesinde başlayan biyodizelle ilgili bilimsel çalışmalar özel sektör tarafından üretime geçilmesiyle sonuçlanmıştır. Biyodizel artık Ülkemizde de özel sektörce üretilerek, satılabilmektedir. Günümüzde biyodizelin maliyeti motorinin altındadır. Bölümümüzde yapılan bir başka araştırmada da buğday ve ayçiçeği saplarının en uygun yakılma koşulları belirlenmiştir. Tarımsal ürün artıklarının yüzde 1015 nem içeriğindeki yanma alt ısıl değerleri ortalama 15 MJ/kg’dır. Artıkların yakıldığı kazanların verimleri, kazan tipi ve yakıt yükleme kapasitesi gibi faktörlere bağlı olarak yüzde 4075 arasında değişmektedir. Tam kapasiteyle yüklenmiş otomatik sap yedirmeli yakıcıların verimi ortalama yüzde 65’tir. Ülkemizde 2000 yılı itibariyle 51.328.000 ton sap üretilmiştir. Sapın tarladan toplanabilme oranı yüzde 60 kabul edildiğinde toplanabilir sap miktarı yaklaşık 30.797.000 ton, bunun da tamamının enerji üretiminde kullanılması durumunda üretilebilecek toplam enerji miktarı 461,9 PJ/yıl olmaktadır. Bu değer, ülkemizin toplam petrol tüketimimizin yüzde 34’üne, toplam enerji tüketiminin de yaklaşık yüzde 13,5 ‘ine karşılık gelmektedir. Yenilenebilir enerji kaynaklarından biride biyogazdır. Biyogaz, artık organik maddelerin, anaerobik (havasız) fermantasyonu sonucu açığa çıkan, renksiz, kokusuz, havadan hafif, havaya karşı yoğunluk oranı 0,83 ve oktan sayısı 110 olan, parlak mavi bir alevle yanan ve bileşiminin yüzde6075'i metan (CH4) ve yüzde2540'ıda karbondioksit (CO2) olan bir gaz karışımıdır. Biyogaz üretiminin sağlandığı organik maddenin anaerobik fermantasyonu, üç temel aşamada gerçekleşmekte, bu üç aşama sırasında aynı adlarla isimlendirilen, üç değişik bakteri grubu etkinlik göstermektedir. Bu aşamalar; hidrolik parçalanma aşaması, asetik asit oluşum aşaması ve metan oluşum aşamalarıdır. yüzde610 arasında kuru madde içeren organik madde fermantöre alınarak havasız (anaerobik) fermantasyona tabi tutulmaktadır. Metan bakterilerinin faaliyeti sonucunda biyogaz üretilmektedir. Biyogaz her türlü organik maddeden üretilebilmektedir. Bölümümüzde sığır, tavuk, bıldırcın, sülün ve devekuşu gübreleri ile arpa sapından biyogaz üretilmiştir. Gübrelerden biyogaz üretilmesinin bir diğer avantajı da gübrenin tekrar tarım topraklarına geri kazandırılmasıdır. Bilindiği gibi organik gübreler toprağa bitki besin maddelerini kazandırmasının yanında toprağın fiziksel özelliklerini de düzenlemektedirler. Biyogaz üretilirken gübrenin olgunlaşma süresi azaltılmaktadır. Gübre 2025 gün sonra toprağa atılabilir duruma gelmektedir. Ülkemizde biyogaz üretiminde kullanılabilecek bitkisel kökenli organik atık miktarları toplanabilme yüzdeleri de göz önüne alındığında 50 568 584 ton/yıl’dır. Gübre formundaki hayvansal atık miktarı ise toplanabilme yüzdeleri dikkate alındığında 80 506 225 ton/yıl olmaktadır. Ülkemizde halen bazı yörelerimizin kırsalında, hayvansal atıklar tezek şeklinde yakılarak verimsiz biçimde enerjiye çevrilmektedir. Bu gübre kaybı açısından önemlidir. Biyogaz bu kaybı önlemekte, hem enerji hem de gübre kazanımı sağlamaktadır. Biyogaz üzerinde yapılan araştırmada fermantasyon tipine, organik maddenin cinsine, fermantasyon sıcaklığına ve organik madde konsantrasyonuna bağlı olarak günlük biyogaz üretimi 1m3 fermantör hacmi başına 0.3 m3 ile 1.2 m3 arasında değişmektedir. 36 0C fermantasyon sıcaklığında yüzde9 kuru madde içeren sığır gübresinden, 1 m3 fermantör hacmi başına, ortalama 0,54 m3 biyogazın üretilebileceği kabul edilebilir. Bu değer göz önüne alındığında 25 m3’ lük bir biyogaz tesisinden yılda 4 860 m3 biyogaz üretilebilecektir. Bunun parasal değeri günümüz koşullarında yaklaşık 2 000 YTL kadardır. Bu değere, gübreden elde edilecek kazanç dahil değildir. Ülkemizin enerjiye ihtiyacı vardır. Yapılan araştırmalar kendi öz kaynaklarımıza dayalı yenilenebilir enerji kaynaklarının bu açığı kapatmada merhem olabileceğini göstermiştir. Konu ile ilgili bilgi birikimi vardır. Bu enerjileri faaliyete geçirecek yatırımcıların teşvik edilmesi ve desteklenmesi yararlı olacaktır.