Gün geçtikçe artan nüfusun hayvansal kaynaklı protein gereksinimini karşılayabilmek amacıyla, hayvancılığın yoğun bir şekilde yapılması zorunlu hale gelmiştir. Ancak, hızla gelişmekte olan hayvancılık işletmelerindeki modernleşme ve yoğun işletmecilik, bir takım sorunları da beraberinde getirmiştir. Aynı zamanda önemli bir ekonomik potansiyel olan atıklar hayvan sayısı ile birlikte çevre için büyük sorun olmaktadır. Gerekli önlemler alınmadığı takdirde, hayvancılık işletmelerinde ortaya çıkan atıklar ve atık sular, potansiyel bir kirletici olarak karşımıza çıkmaktadır.

Hayvancılık faaliyetlerinden kaynaklanan gübrelerin ve diğer organik atıkların biyogaz tesislerinde işlenmesi sonucu söz konusu atıkların toprağa ve yüzeysel sulara olan olumsuz etkilerinin giderilmesi, elde edilen biyogazın yakılması ile elektrik ve ısı enerjisi üretilmesi, fosil yakıtların ikamesi yoluyla iklimin korunmasını ve biyogaz tesisinden çıkan maddenin tarım uygulamalarında kullanılması bütüncül bir atık yönetim yaklaşımı olarak değerlendirilmektedir.

Atıl yatırımların önlenmesi için bir biyogaz tesisi kurulmadan önce detaylı bir araştırma yapılmalıdır ve yürütülecek fizibilite çalışması ile yatırımın ekonomik olup olmadığına karar verilmelidir. İsminden de anlaşılacağı üzere, “biyo”gaz biyolojik bir prosesle oluşmaktadır. Oksijensiz bırakılmak (anaerob olarak adlandırılır) suretiyle organik kütleden biyogaz adı verilen bir gaz karışımı ortaya çıkar. Doğada yaygın olarak görülen bu proses örneğin bataklıklarda, deniz tabanlarında, sıvı gübre çukurlarında ve geviş getiren hayvanların işkembelerinde de gerçekleşir. Bu esnada organik kütle bir dizi mikroorganizma tarafından neredeyse tümüyle biyogaza dönüştürülür. Bunun yanı sıra belirli miktarlarda enerji (ısı) ve yeni biyokütle oluşur.

Biyogaz metandan (% 50-75 Hac.) ve karbondioksitten (% 25-50 Hac.) oluşmaktadır. Bunun yanında biyogazda düşük miktarlarda hidrojen, hidrojen sülfür, amonyak ve eser miktarda diğer gazlar da bulunur. Bileşim asıl olarak kullanılan materyaller, fermantasyon işlemi ve farklı teknik uygulamalarla belirlenir.Biyogazın oluşum prosesi çok sayıda aşamada gerçekleşmektedir. Bu esnada prosesin bütününün bir olumsuzluğa meyden vermeyecek şekilde gelişmesi için tek tek bozunma aşamalarının birbirleri ile çok uyumlu olması gerekir.

İlk aşama olan “hidroliz” esnasında hammaddenin kompleks yapıları (örneğin karbonhidratlar, albü- minler, yağlar) daha basit organik yapılara (örneğin aminoasitler, şeker, yağ asitleri) dönüştürülür. Buna katılan hidrolitik bakteriler, malzemeyi biyokimyasal olarak parçalayan enzimleri serbest bırakırlar.

Oluşan ara ürünler “asetojenez aşaması”nda fermente edici (asit oluşturan) bakteriler tarafından dü- şük yağ asitlerine (asetik, propiyon ve bütrik asit), karbondioksit ve hidrojene ayrıştırılır. Bu esnada aynı zamanda düşük miktarlarda laktik asit ve alkoller de oluşur. Bu aşamada oluşan ürünün türü, oluşan hi- drojenin yoğunluğu tarafından belirlenir.

Her Türlü Organik Atıklardan

Biyogaz Üretimi Mümkündür.

Biyogaz Enerji Eşdeğerleri

1m3 Biyogaz’ ın Enerji Eşdeğerleri

Asetojenez, yani “asit oluşumu” aşamasında bu ürünler asetojen bakteriler tarafından biyogazın öncül maddelerine (asetik asit, hidrojen ve karbondioksit) dönüştürülür. Bu bağlamda kısmi hidrojen basıncı bü- yük önem taşımaktadır. Fazla yüksek hidrojen miktarı enerjisel nedenlerle asetojenezin ara ürünlerinin bozunmasını engeller. Bunun sonucu olarak propiyon asidi, izobütrik asit, izovaleriyan asidi ve kapron asidi gibi organik asitler zenginleşir ve metan oluşumunu engellerler. Asetojen bakteriler (hidrojen oluşturucu) bu nedenle hidrojeni karbondioksitle birlikte metan gazı oluştumakta kullanan (türler arası hidrojen transferi) ve bu sayede asetik asit oluşturan bakteriler için kabul edile- bilir çevre koşulları oluşturan ve hidrojen tüketen metanojenik arkeler ile sıkı bir yaşam ortaklığı kurmak zorundadırlar.

Biyogaz oluşumunun son aşaması olan “metano- jenez”de öncelikle asetik asitler, hidrojen ve karbon- dioksit, mutlak anaerobik metanojen arkeler tarafın- dan metana dönüştürülür. Hidrojen kullanan metanojenler hidrojen ve karbondioksitten metan üretirken, asetoklastik metan oluşturucular asetik asidi ayrıştırarak metan oluştururlar. Tarımsal biyogaz tesislerinde hüküm süren koşullar altında metan oluşumu yüksek ortam basıncında ağırlıklı olarak hidrojen sentezi reaksiyonuyla, nispeten daha düşük ortam basıncında ise asetik asidin parçalanması reaksiyonuyla gerçekleşir. Metanın % 70 oranında asetik asidin parçalanması, % 30 oranında da hidrojenin sentezi sonucu oluştuğuna dair atik su çamuru fer- mantasyonundan elde edilen bilgi, tarımsal biyogaz tesislerinde her halükarda çok kısa bekleme süresine sahip yüksek basınç fermentörleri için geçerlidir. Yapılan yeni araştırmalar, türler arası hidrojen transferinin hız belirleyici aşama olacağını ortaya koymaktadır.

Oksijensiz bozunmanın dört aşaması aslında tek basamaklı bir proseste paralel olarak aynı zamanda gerçekleşir. Ancak her bozunma aşamasının bakterileri farklı yaşam alanı taleplerine sahip oldukları için (örneğin pH değeri, ısı) proses tekniği bakımından bir uzlaşmanın yaratılması gerekir. Metanojenez mikroorganizmalar düşük büyüme hızları nedeniyle biyogenezin en zayıf halkası olduklarından ve rahatsız edici etkilere karşı çok hassas tepki vermelerinden ötürü, çevre koşullarının metan oluşturan bakterilerin taleplerine uydurulması gerekmektedir. Hidrolizi ve asit oluşumunu metan oluşumundan iki ayrı proses aşaması ile ortamsal olarak ayırma girişimi (iki aşamalı proses uygulaması) pratikte sınırlı şekilde gerçekleşmektedir, çünkü hidroliz aşamasında düşük bir pH değerine (pH < 6.5) rağmen yine de kısmen metan oluşumu gerçekleşmektedir. Oluşan hidroliz gazı kar- bondioksit ve hidrojenin yanı sıra metan da içerir, bundan ötürü çevre üzerindeki olumsuz etkilerden ve güvenlik risklerinden kaçınmak için hidroliz gazının bir değerlendirmeye veya işleme tabi tutulması gerekir.

Biyogaz tesisinin konstrüksiyonuna ve işletme tarzına, ayrıca materyal olarak kullanılan hammaddenin özelliklerine ve konsantrasyonuna bağlı olarak, çok aşamalı proseslerde her bir fermentör basamağında farklı çevre koşulları oluşturulabilir. Çevre koşulları da mikrobiyolojik biyogenezin bileşimini ve aktivitelerini etkiler ve böylelikle oluşan metabolizma ürünlerine doğrudan etki ederler.

Metaryel

km [%]

OKM

[Km ‘de %]

N

PO

[Km’de %]

KO Biyogaz Üretimi [Nm 1/2 YM] CH VERİMİ [Nm 1/2] CH Verimi [Nm 1/2 OKM]
Çiflik gübresi                
Sıvı sıgır gübresi 10 80 3,5 1,7 6,3 25 14 210
Sıvı domuz gübresi 6 80 3,6 2,5 2,4 28 17 250
Sıgır gübresi 25 80 5,6 3,2 8,8 80 44 250
Kanatlıların gübesi 40 75 18,4 14,3 13,5 140 90 280
Samansız at gübresi 28 75 veri yok veri yok veri yok 63 35 165
Yenilenebilir hammadler                
Mısır silajı 33 95 2,8 1,8 4,3 200 106 340
Tahul GPS 33 95 4,4 2,8 6,9 190 105 329
Yeşil çavdar silajı 25 90       150 79 324
Tahul taneleri 87 97 12,5 7,2 5,7 620 329 289
Ot silajı 35 90 4.0 2,2 8,9 180 95 310
Şeker pancarı 23 90 1,8 0.8 2,2 130 72 350
Yemlik pancar 16 90 veri yok veri yok veri yok 90 50 350
Ayçiçegi silajı 25 90 veri yok veri yok veri yok 120 68 298
Sudan otu 27 91 veri yok veri yok veri yok 128 70 286
Şeker darısı 22 91 veri yok veri yok veri yok 108 58 291
Yeşil çavdar  25 88 veri yok veri yok veri yok 130 70 319
ürün işletme sanayisi atıkları                
Bira posası 23 75 4,5 1,5 0,3 118 70 313
Tahul şilempesi 6 94 8.0 4,8 0,6 39 22 385
Patates şilempesi 6 85 9.0 0,7 4.0 34 18 362
Meyve şilempesi 2,5 95 veri yok 0,7 veri yok 15 9 285
Ham gliserin veri yok veri yok veri yok veri yok veri yok 250 147 185
Prenslenmiş Kolza Küspesi 92 87   24,8   660 317 396
Patates posaları  13 90 0,8 0,2 6,6 80 47 336
Patates şilempesi 3,7 73 4,5 2,8 5,5 53 30 963
Z- pres posası 24 95 veri yok veri yok veri yok 68 49 218
Melas 85 88 1,5 0,3 veri yok 315 229 308
Elma Torhusu 35 88 1,1 1,4 1,9 148 100 453
Üzüm posası 45 85 2,3 5,8 veri yok 260 176 448
Budama ve çim biçme artıkları                
Budama artıkları 12 87,5 2,5 4.0 veri yok 175 105 369