Biyogaz, hayvansal ve bitkisel atıkların oksijensiz ortamda ayrışması
sonucu ortaya çıkan bir gaz karışımıdır. Bileşiminde % 60-70 metan (CH4), % 30-40
karbondioksit (CO2), % 0-2 hidrojen sülfür (H2S) ile
çok az miktarda azot (N2) ve hidrojen (H2) bulunmaktadır.
Biyogaz üretiminde kullanılabilecek bazı atıklar
Hayvansal Atıklar : Sığır, at, koyun, tavuk gibi hayvanların gübreleri,
insan dışkısı, mezbaha atıkları ve hayvansal ürünlerin işlenmesi
sırasında ortaya çıkan atıklar
Bitkisel Atıklar : İnce kıyılmış sap, saman, mısır artıkları,
şeker pancarı yaprakları gibi bitkilerin işlenmeyen kısımları
ile bitkisel ürünlerin işlenmesi sırasında ortaya çıkan atıklar.
Biyogaz üretiminde hayvansal ve bitkisel atıklar tek başına
kullanılabileceği gibi belli esaslar doğrultusunda karıştırılarak da kullanılabilir.
Biyogaz, temiz ve mavi bir alevle yanar.
Biyogaz, kullanılmadığı zaman çürük yumurta kokusundadır ancak yanarken
bu koku kaybolur. Bu özellik, biyogazı ileten borularda kaçak olup olmadığını anlamada
kolaylık sağlar.
Biyogaz çok düşük sıcaklıklarda (-164 °C) sıvılaştırılabilmektedir.
Bu işlem çok pahalıdır bu nedenle gaz tüplerinde depolanması ekonomik değildir.
Genellikle gaz halinde kullanılmaktadır.
BİYOGAZ ÜRETİMİNİN YARARLARI
Ülkemizde hayvansal ve bitkisel atıklar, çoğunlukla ya doğrudan doğruya yakılmakta veya
tarım topraklarına gübre olarak verilmektedir. Ancak atıkların yakılarak ısı üretiminde
kullanılması daha yaygın olarak görülmektedir.
Bu şekilde istenilen özellikte ısı üretilemediği gibi,
ısı üretiminden sonra atıkların gübre olarak kullanılması da mümkün olmamaktadır.
Biyogaz teknolojisi ise organik kökenli atıklardan hem enerji eldesine hem de atıkların
toprağa kazandırılmasına imkan vermektedir.
1 m3 biyogazın etkili ısısı;
0.62 l gazyağının
1.46 kg odun kömürünün
3.47 kg odunun
0.43 kg bütan gazının
12.30 kg tezeğin
4.70 Kwh elektriğin
1.18 m3 havagazı’nın
sağladığı etkili ısıya eşdeğerdir.
1 m3 biyogaz
= 0.66 l motorin
= 0.75 l benzin
= 0.25 m3 propan
= 0.2 m3 bütan
= 0.85 kg kömür
Biyogaz temiz ve ısı değeri yüksek bir enerji kaynağıdır.
Biyogaz üretiminden sonra atıklar yok olmamakta üstelik çok daha değerli
bir gübre haline dönüşmektedir.
Biyogaz üretimi sonucu hayvan gübresinde bulunabilecek yabancı ot tohumları
çimlenme özelliğini kaybetmektedir.
Biyogaz özellikle kırsal kesimde çevre sağlığını olumlu etkilemektedir.
Çünkü; biyogaz üretimi sonucunda hayvan gübresinin kokusu hissedilmeyecek
ölçüde yok olmaktadır. Ayrıca gübrelerden kaynaklanan insan sağlığını tehdit eden
hastalık etmenleri büyük oranda etkinliğini kaybetmektedir.
BİYOGAZIN KULLANIM ALANLARI
Biyogaz, çok yönlü bir enerji kaynağı olarak doğrudan ısıtma ve aydınlatma amacıyla
kullanıldığı gibi, elektrik enerjisine ve mekanik enerjiye çevrilmesi de mümkün olmaktadır.
Biyogazın ısıtmada kullanımı
Biyogazın yanma özelliği bileşiminde bulunan metan (CH4) gazından ileri gelmektedir.
Biyogaz, hava ile yaklaşık 1/7 oranında karıştığı zaman tam yanma gerçekleşmektedir.
Isıtma amacıyla gaz yakıtlarla çalışan fırın ve ocaklardan yararlanılabileceği gibi
termosifon ve şofbenler de biyogazla çalıştırılarak kullanılabilir.
Biyogaz, sıvılaştırılmış petrol gazı ile çalışan sobaların meme
çaplarında basınç ayarlaması yapılarak kolaylıkla kullanılabilmektedir.
Biyogaz sobalarda kullanıldığında bünyesinde bulunan hidrojen sülfür (H2S) gazının
yanmadan ortama yayılmasını önlemek üzere bir baca sistemi gerekli olmaktadır.
Bu nedenle, daha sağlıklı bir ısınma için kalorifer sistemleri tercih edilmektedir.
Birçok ülkede biyogaz tesisleri planlanan amaca göre farklı
teknolojiler kullanılarak inşaa edilmektedir. Biyogaz tesisleri, aile tipi (6-12 m3
kapasiteli) çiftlik tipi (50-100-150 m3 kapasiteli), köy tipi (100-200 m3 kapasiteli)
tesisler olarak ele alınabileceği gibi başta Almanya olmak üzere Amerika, Danimarka,
İsviçre gibi pek çok ülkede 1000-10.000 m3 kapasiteli biyogaz tesisleri işletilmektedir.
Aile tipi 6-12 m3 kapasiteli sabit kubbeli biyogaz tesisleri
Çin’de çok yaygın bir biçimde kullanılmakta ve bu tip tesislerde oluşan
biyogaz tesis içinde (kubbe bölümünde) toplanmakta ayrı bir gaz depolama tankı
kullanılmamaktadır. Ancak bu durum biyogazın kullanımı sırasında gaz
basıncının düşmesine neden olmakta dolayısıyla gaz basıncı sabit kalmamaktadır.
Yeterli gaz basıncını sağlamak üzere Çin tipi tesisler genellikle kullanım
yerlerine yakın kurulmaktadır. Büyük kapasiteli tesislerde ise oluşan biyogaz,
tesisten ayrı veya tesis içinde sabit olmayan bir yerde toplanmakta
(gaz depolama tankı) ve gaz basıncının sabit kalması sağlanabilmektedir.
Bu tip biyogaz tesislerine en çok Hindistan’da rastlanmaktadır.
Aile tipi biyogaz tesisleri dışındaki diğer tesislerin çoğunda
biyogazın oluştuğu ortamın (fermantör) ısıtılması optimum biyogaz üretimi için
gerekli olmaktadır.
Biyogaz üretiminde ortam sıcaklığı çok önemlidir.
Genel bir kural olarak bu sıcaklığın 30-35 °C olması istenir.
Isıtmalı olmayan tesislerde özellikle kış aylarında
sıcaklığın bu derecelere ulaşması mümkün değildir.
Sıcaklığın 10 °C’nin altına düşmesi biyogaz üretimini durdurabilmektedir.
Biyogaz tesislerinde ısı kontrolünün sağlanması
amacıyla güneş enerjisinden yararlanılabileceği gibi en
pratik ve en yaygın kullanılan sistem, tesis içine yerleştirilen serpantinlerden
yararlanmaktır (sıcak su boruları). Bu sistemde su, tesis tarafından sağlanan
biyogazla ısıtılarak sirkülasyon pompası ile tesis içine yerleştirilen
serpantinler içinde dolaştırılarak ısıtma sağlanmaktadır.
Biyogaz Tesislerinin Kapasitelendirilmesi
Biyogaz tesisleri projelendirilirken öncelikle kapasitenin tesbiti gerekmektedir.
Bunun için tesiste, sadece hayvan gübresi kullanılacaksa; günlük ortaya çıkan gübre
miktarı, hayvanların beslenme şekilleri ve gübrelerin katı madde miktarları bilinmelidir.
Günlük ortaya çıkan gübre miktarı: Hayvanların gübre verimleri cinslerine göre
değişik miktarlarda olabilmektedir. Gübre miktarının hesabında; büyükbaş
hayvanlar için 10-20 kg/gün (yaş) gübre verimi kabul edilebileceği gibi
canlı ağırlığın % 5-6’sı da günlük gübre miktarına esas alınabilir.
Aynı şekilde koyun ve keçi için 2 kg (yaş)/gün veya canlı ağırlığın % 4-5’i
günlük gübre üretimi olarak kabul edilebilmektedir.
Tavuk için günlük gübre üretimi ise 0.08-0.1 kg (yaş)/gün veya canlı ağırlığın % 3-4’üdür.
Hayvanların beslenme şekilleri: Hayvanların mer’a da veya ahırda beslenmeleri
günlük gübre üretimini etkiler.
Gübrelerin katı madde oranları: Optimum biyogaz oluşumu için tesis içi gübre-su
karışımının katı madde oranının % 7-9 olması gerekmektedir. Katı madde oranları;
sığır gübresinin % 15-20, tavuk gübresinin % 30, koyun gübresinin ise % 40 civarındadır.
Bilinmesi gereken diğer bir konu ise hayvan gübrelerinin değişik sıcaklıklarda
optimum alıkoyma-bekleme süreleri ve biyogaz üretim miktarlarıdır.
20 büyükbaş hayvanı olan bir çiftçi ailesi için gerekli olan biyogaz tesisinin
kapasite hesabı aşağıda verilmiştir;
Kabuller:
Fermantör sıcaklığı : 30°C
Üretilen gübre miktarı : 10 kg (yaş)/gün/hayvan
Gübrenin katı madde oranı : % 20
Alıkoyma-bekleme süresi : 30 gün
Gübrenin yoğunluğu : 975 kg/m3
Günlük gübre üretimi : 20x10 = 200 kg (ağırlık olarak)
200/975 = 0.205 m3 (hacim olarak)
Tesise günlük beslemede verilecek su miktarı : 200 kg (% 10 katı maddenin sağlanması
için gerekli su miktarı)
Tesisin hacmi : 200 x 2 x 30 /1000 = 12 m3
12 m3 kapasiteli bir biyogaz tesisinden yukarıda belirtilen koşullarda günlük elde
edilebilecek biyogaz miktarı 6-7 m3 civarındadır.
Bu hesabı tavuk gübresi için yaptığımız takdirde, yine tesisi 30 °C’de çalıştırdığımızı
kabul edersek, 12 m3 kapasiteli bir tesis için gerekli olan tavuk sayısı
yaklaşık 2000’dir ve bu tesisten günde 14-15 m3 biyogaz elde edilebilir.
Aşağıda tavuk ve büyükbaş hayvan işletmelerinin hayvan sayılarına bağlı olarak
kurabilecekleri biyogaz tesislerinin; büyüklüğü, günlük biyogaz üretimleri ve
bu gazın etkili eşdeğer ısı karşılığı LPG miktarları verilmiştir.
İşletmelerin Hayvan Sayısı
Uygun Tesis Büyüklüğü
(m3)
Günlük Beslemeler İçin Gereken Gübre
(kg(yaş)/gün)
Üretilebilecek
Biyogaz Miktarı
(m3/gün)
Eşdeğer
LPG Miktarı
(kg)
2.500 adet tavuk
15
200
17
7
5.000 adet tavuk
30
400
34
14
10.000 adet tavuk
60
800
68
28
20.000 adet tavuk
120
1600
136
56
50.000 adet tavuk
300
4000
340
140
5 adet büyükbaş
5 m3
75
2,5
1
10 adet büyükbaş
10
150
5
2
50 adet büyükbaş
50
750
25
10
100 adet büyükbaş
100
1500
50
20
Kabuller: Fermantör sıcaklığı: 30 °C, gübrelerin katı madde oranı:
büyükbaş hayvan için 15 kg (yaş)/gün, tavuk için 0.08 kg (yaş)/gün,
alıkoyma-bekleme süresi: büyükbaş hayvan için 30 gün, tavuk için 24 gün.
Biyogaz tesislerinin tasarımında ele alınması gereken diğer konular ise;
tesisin kurulacağı yerin seçimi
tesis inşaatı, tesisin yalıtımı
tesisin ısıtılması, tesisin işletme koşulları
biyogazın depolanması ve dağıtımı
biyogazın taşınması,
biyogaz kullanım araçlarının belirlenmesi,
tesisten çıkan biyogübrenin depolanması, tarlaya taşınması ve dağıtımı gibi
esaslarının önceden ortaya konmasıdır.
Bütün bu temel konular hakkında yeterli teknik bilgiye sahip olmadan bir
biyogaz tesisi yapmak ve işletmek mümkün değildir.
Biyogaz tesislerinden çıkan gübre (fermente gübre) sıvı formdadır.
Fermente gübre
Tarlaya sıvı formda uygulanabilir.
Granül haline getirilebilir.
Beton veya toprak havuzlarda doğal kurumaya bırakılabilir.
ÜLKEMİZDE BİYOGAZ ÜRETİMİ KONUSUNDA YAPILAN ARAŞTIRMA VE UYGULAMA ÇALIŞMALARI
Ülkemizde biyogaz üretimi ile ilgili araştırma çalışmaları en yoğun biçimde
1980-86 yılları arasında Merkez TOPRAKSU Araştırma Enstitüsünde (Köy Hizmetleri
Ankara Araştırma Enstitüsü) yürütülmüş ve biyogaz üretimi ile ilgili birçok temel
bulgular elde edilmiştir. Aynı zamanda, yapılan araştırma, uygulama, eğitim ve
yayım çalışmaları başarılı sonuçlar vermiş, kamuoyunun ilgisi çekilmiş ve önemli
düzeyde bilgi birikimi sağlanmıştır. Söz konusu Enstitü’de kurulan biyogaz
laboratuvarında yürütülen araştırmalar ve elde edilen sonuçlar aşağıda özetlenmiştir.
1- “Sığır-Koyun-Tavuk Gübreleri ve Bunların Karışımlarından Elde Edilebilecek
Biyogaz Verimleri”. Araştırma fermantör sıcaklığı 30 °C’de sabit tutulan 1 m3
kapasiteli prototip biyogaz tesislerinde yürütülmüştür. En yüksek biyogaz verimi
tavuk gübresinden elde edilmiştir (1215.6 l./m3). Tavuk gübresinin karışıma girdiği
konularda biyogaz üretimi artmıştır.
2- “Ankara Koşullarında 12 m3 Kapasiteli TOPRAKSU Tip A Biyogaz Tesisinde
Sığır Gübresinin Biyogaz Verimi”. Araştırma sabit kubbeli (Çin Tipi) biyogaz tesisinde
yürütülmüş, fermantör sıcaklığına müdahale edilmemiştir. Fermantör sıcaklığı 9 °C’de
biyogaz verimi 1.4 m3/gün, 20 °C’de 5.9 m3/gün olmuştur.
3- “Ankara Koşullarında 28 m3 Kapasiteli Biyogaz Tesisinin Gaz Verimi”.
Bu araştırma, çiftlik tipi ısıtmalı ve gaz depolama tankı tesisten ayrı olan bir
biyogaz tesisinde, karıştırma sistemlerinin karşılaştırılması amacıyla yürütülmüştür.
Tesis sıcaklığı 20 °C ile 30 °C arasında tutulmuş,
mekanik karıştırmalı uygulamadan 9.97-25.05 m3/gün,
babılgan (kabarcık tüfeği) ile karıştırmalı
uygulamadan ise 7.64-14.56 m3/gün biyogaz elde edilmiştir.
4- “Değişik Sıcaklıklarda Sığır ve Tavuk Gübrelerinden Elde Edilen Biyogaz Miktarları”
Sığır ve tavuk gübresinden 9-18-27 ve 36 °C’de elde edilebilecek biyogaz miktarları
araştırılmış ve sonuçlar aşağıda verilmiştir.
Sığır ve Tavuk Gübrelerinin Değişik Sıcaklıklarda Biyogaz Verimleri
Fermantör Sıcaklığı (°C)
Sığır Gübresi (l./m3)
Tavuk Gübresi (l./m3)
9
101,4
253,3
18
339,7
448,0
27
509,8
1008,9
36
686,0
1266,2
5- “Değişik Besleme Aralıklarında Sığır ve Tavuk Gübrelerinden Elde Edilen
Biyogaz Miktarları” Fermantör sıcaklıkları 30 °C’de sabit tutularak hergün, üç günde bir,
beş günde bir ve yedi günde bir besleme yapılmıştır.
Sığır gübresinden en yüksek biyogaz verimi, beş günde bir beslenen konudan sağlanırken
(785.7 l./m3) tavuk gübresinden en yüksek
biyogaz verimi hergün beslenen konudan elde edilmiştir (1099.7 l./m3).
6- “12 m3 Kapasiteli Biyogaz Tesisinde Tavuk Gübresinin Gaz Verimi”
Doğal koşullarda yürütülen araştırmada fermantör sıcaklığı 5-19 °C arasında
gerçekleşmiştir.
Tesisten 10 °C’de 2.4 m3/gün, 15 °C’de 4.8 m3/gün ve 19 °C’de 6.9 m3/gün
biyogaz elde edilmiştir.
Biyogaz üretim teknolojisinin ülkemizde başarılı olabilmesi için daha
pek konuda araştırma yapılması gerekmektedir. Bugüne kadar yapılan araştırmalar
belirli bir bilgi birikimi sağlamıştır. Ancak bu yeterli değildir.
Yapılması gereken araştırmalarda öncelik verilecek konular aşağıdaki gibi sıralanabilir;
Biyogaz tesislerinin inşaat tiplerinin bölge koşullarına göre geliştirilmesi,
Ucuz ve yöresel izolasyon materyallerinin saptanması,
Biyogaz kullanım araçlarının geliştirilmesi,
Bitkisel atıklardan da biyogaz elde edilmesi olanaklarının saptanması,
Biyogaz tesislerinden çıkan gübrenin bitkisel üretime ve
toprak özelliklerine etkilerinin araştırılması,
Biyogaz tesislerinden çıkan gübrenin araziye taşınımını ve dağıtımını
sağlayıcı mekanizasyonun geliştirilmesi,
Biyogazın çevre sağlığına olan katkılarının saptanması.
Biyogaz üretim teknolojisinin kırsal kesimde yaratacağı
sosyo-ekonomik etkilerinin araştırılması.
Biyogaz üretimi konusunda yine 1980-86 yılları arasındaki dönemde;
TOPRAKSU Genel Müdürlüğü tarafından her il merkezinde 3 adet,
bölge merkezlerinde ise 5 adet biyogaz tesisinin yapılması planlanmış ve
bu tesislerin çoğu işletmeye açılmıştır. Diğer taraftan, kendi olanakları
ile biyogaz tesisi kurmak isteyen kişi ve
kuruluşlara kredi ve teknik yardım olanağı sağlanmıştır.
Köy Hizmetleri Ankara Araştırma Enstitüsü tarafından 1987 yılında yapılan
bir anket sonucunda yapımı gerçekleştirilen biyogaz tesislerinin
birçoğunun aşağıda özetlenen nedenlerden dolayı işletilemediği tesbit edilmiştir.
Tesis inşaatı konusunda yeterli eğitim sağlanamaması nedeniyle inşaat hataları yapılmıştır.
Tesis sahipleri teknik bilgi yetersizliği nedeniyle tesisleri işletememişlerdir.
Tesis işletmecileri danışman bir kuruluş bulamamışlardır.
Kaynakça:http://www.ziraatci.com/yetistir/sayfa.asp?konuid=59
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder