Biyogaz
Biyogaz terimi temel olarak organik atıklardan kullanılabilir gaz üretilmesini ifade eder. Diğer bir ifade ile Oksijensiz ortamda mikrobiyolojik floranın etkisi altında organik maddenin karbondioksit ve metan gazına dönüştürülmesidir.[1] Biyogaz elde edinimi temel olarak organik maddelerin ayrıştırılmasına dayandığı için temel madde olarak bitkisel atıklar ya da hayvansal gübreler kullanılabilmektedir. Kullanılan hayvansal gübrelerin biyogaza dönüşüm sırasında fermante olarak daha yarayışlı hale geçmesi sebebiyle dünyada temel materyal olarak kullanılmaktadır. Aynı zamanda tavuk gübrelerinden de oldukça verimli biyogaz üretimi sağlanabilmektedir. Tavuk gübresinin kullanımı tarım için önemlidir. çünkü bu gübre topraklarda verim amaçlı kullanılamaz. Topraklarda tuzluluğa sebep olurlar. Kullanılamayan bu gübre biyogaza dönüştürüldüğünde yarayışlı bir hal almış olur. Günümüzde biyogaz üretimi çok çeşitli çaplarda; tek bir evin ısıtma ve mutfak giderlerini karşılamaktan, jeneratörlerle elektrik üretimine kadar yapılmaktadır.
Biyogaz üç evrede oluşur; Bunlar,
- Hidroliz
- Asit oluşturma
- Metan oluşumu dur.
Birinci aşama atığın mikroorganizmaların salgıladıkları enzimler ile çözünür hale dönüştürülmesidir.Bu aşamada polisakkaritler monosakkaritlere, proteinler peptidlere ve aminoasitlere dönüşür. Bundan sonraki aşamada asit oluşturucu bakteriler devreye girerek bu maddeleri asetik asit gibi küçük yapılı maddelere dönüştürürler. Asit oluşumu üretim esnasında pH'nın düşmesine neden olabilir bu durum metan oluşumunu sağlayacak bakteriler üzerinde olumsuz etki yaratabilir. Son aşamada ise bu maddeleri metan oluşturucu bakteriler biyogaza dönüştürürler. Görüldüğü gibi biyogaz oluşumu mikrobiyolojik etmenler ile gerçekleşmekte ve doğal olarak bu mikrobiyolojik organizmaların etkileneceği her türlü koşul biyogaz üretimini de etkilemektedir.
Hidroliz aşaması:
İlk aşamada mikroorganizmaların salgıladıkları selular enzimler ile çözünür halde bulunmayan maddeler çamur içerisinde çözünür hale dönüşürler. Uzun zincirli kompleks karbonhidratları, proteinleri yağları ve lipidleri kısa zincirli yapılara dönüştürürler. Bu basit organiklere dönüşüm sonucunda birinci aşama olan hidroliz tamamlanmış olur.
Asit oluşturma aşaması:
Çözünür hale dönüşmüş organik maddeleri asetik asit, uçucu yağ asitleri, hidrojen ve karbondioksit gibi küçük yapılı maddelere dönüşür. Bu aşama anaerobik bakteriler ile gerçekleştirilir. Bu bakteriler metan oluşturucu bakterilere uygun ortam oluştururlar.
Metan oluşumu:
Bakterilerin asetik asidi parçalayarak veya hidrojen ile karbondioksit sentezi sonucunda biyogaza dönüştürülmesi işlemdir. Metan üretimi diğer süreçlere göre daha yavaş bir süreçtir. Metan oluşumundaki etkili bakteriler çevre koşullarından oldukça fazla etkilenirler.
Biyogaz üretiminde kullanılan materyaller
Biyogaz üretimi için kullanılan materyaller, hayvansal gübreler, organik atıklar ve endüstriyel atıklar olarak üç başlık altında incelenebilir. Bu bağlamda kullanılan materyaller
- Hayvansal atıklar
- Hayvancılık ile elde edilen atıklar,
- Hayvan gübreleri,
- Bitkisel atıklar
- Bahçe atıkları,
- Yemek atıkları,
- Endüstriyel atıklar
- Zirai atıklar
- Orman endüstrisinden elde edilen atıklar
- Deri ve tekstil endüstrisinden ele edilen atıklar
- Kağıt endüstrisinden elde edilen atıklar
- Gıda endüstrisi atıkları
- Sebze, tahıl, meyve ve yağ endüstrisinden elde edilen atıklar,
- Şeker endüstrisi atıkları,
- Evsel katı atıklar,
- Atıksu arıtma tesisi atıkları.
Biyogazın Kullanım Alanları
Biyogaz doğalgazın kullanım alanlarıyla paralel olarak kullanılabilen bir enerji kaynağıdır. Biyogaz kullanım alanları aşağıdaki gibi sıralanabilir,
- Doğrudan yakarak ısınma ve ısıtma,
- Motor yakıtı olarak kullanımı suretiyle ulaşım,
- Türbin yakıtı olarak kullanımı ile elektrik üretimi,
- Yakıt pillerinde kullanımı,
- Mevcut doğalgaza katılarak maliyetlerin düşürülmesi,
- Kimyasal maddelerin üretimi sırasında biyogaz kullanımı.
Tüm bu kullanım alanlarının yanı sıra biyogaz çevreye karşı duyarlı bir enerji kaynağıdır. Bu yüzden gelişen koşullarda çevre kirliliğinin önlenmesinde yeşil yakıt olarak bilinen organik madde kökenli biyogaz kullanımı daha önemlidir. Biyogaz üretimi için kullanılan ham maddeler tarımsal arazilerde üretildiği için, tarımsal işletmelerde gerek seraların ve iskan yapılarının ısıtılmasında gerekse traktörlerin yakıtı olarak kullanılmasında önemli bir fayda sağlayabilmektedir. Bu şekilde kullanılan biyogaz işletme maliyetlerini önemli ölçüde azaltmaktadır.Diğer yenilenebilir sistemlerine göre farkı ;
Biyogaz, diğer yenilenebilir enerjiler ile karşılaştırıldığında birçok boyutta avantajlara sahiptir.
Çevresel Boyut
Hayvan gübresinin herhangi bir işleme tabi tutulmaksızın doğaya salıverilmesi halinde yaratmış olduğu kirlilik oldukça yüksek seviyededir. 80 inekli bir çiftlikten çıkan gübre kaynaklı oluşan CH₄ emisyonu yılda 110 ton CO₂ (sürekli yolda olan 110 aracın oluşturduğu karbon emisyonu)'e eşittir. Böyle bir çiftliğe biyogaz tesisi kurulması ile bu zarar çiftlikte kullanılabilecek bir yeşil enerjiye dönüştürülebilir.
Ekonomik Boyut
1MW güce sahip bir Rüzgâr tribünü yılda ortalama 3066MWh elektrik üretebilir; 1MW güce sahip bir güneş enerji santrali yalnızca ışıma saat aralığında yani yılda ortalama 2300 saat çalışarak 2300MWh elektrik üretebilir. 1MW güce sahip bir biyogaz tesisi yılda 8200 saat elektrik üretimi gerçekleştirebilir.
Elektrik üretiminin yanı sıra kojenerasyon tesisinin çalışması esnasında ortaya çıkan termal enerji birçok alanda kullanılabilir.
Fermentasyon sonrası elde edilen atık iyi bir toprak şartlandırıcısıdır, zenginleştirilerek biyogübre olarak kullanıma sunulabilir.