1

İçindekilerŞEKİLLER DİZİNİ....................................................3TABLOLAR DİZİNİ....................................................4

1. GİRİŞ...........................................................52. KATI ATIK.......................................................6

2.1 KATI ATIĞIN TANIMI...........................................62.1.1.Evsel Atıklar............................................6

2.1.2 Endüstriyel Katı Atıklar:................................62.1.3 Ticari ve Kurumsal Atıklar:..............................7

2.1.4 Belediyesel İşlevler ile İlgili Atıklar..................72.1.5 Özel Atıklar:............................................7

2.1.6 Tarımsal Atıklar:........................................72.2 KATI ATIKLARDAN ENERJİ ÜRETİM YÖNTEMLERİ.................8

3.DÜZENLİ DEPOLAMA.................................................93.1 GAZ OLUŞUMU................................................11

3.2 DEPO GAZININ ÖZELLİKLERİ...................................123.3 DEPO GAZI HESAPLAMA YÖNTEMLERİ..............................13

3.4 DEPO GAZINDAN ENERJİ ÜRETİMİ................................143.4.1. Direkt Isıtma Uygulamaları.............................15

3.4.2 Elektrik Üretimi Uygulamaları...........................153.4.3Boru Hattı Kalitesinde Gaza Saflaştırma..................18

4. TERMAL DÖNÜSÜM TEKNOLOJiLERİ...................................194.1 YAKMA.......................................................19

4.1.1 Izgara Fırınları........................................204.1.2 Akışkan Yataklı Fırınlar................................20

4.1.3 Döner Fırın.............................................21

2

4.1.4 İşlenmemiş Katı Atık Yakma..............................214.1.5 İşlenmiş Katı Atık Yakma................................22

4.1.6 Enerji Üretimi.........................................224.2 GAZLAŞTIRMA.................................................23

4.2.1 Gazlaştırıcı Tipleri....................................254.2.2 Gazlaştırma Gazının Kullanıldığı Yerler.................27

4.3 PİROLİZ.....................................................275. BİYOLOJİK DÖNÜŞÜM ( ANAEROBİK ÇÜRÜTME İLE BİYOGAZ OLUŞUMU ).30

6.GERİ DÖNÜŞÜM....................................................327. DEĞERLENDİRME VE DÜNYADAN ÖRNEKLER.............................34

8.SONUÇ...........................................................37KAYNAKÇA..........................................................38

ÖZGEÇMİŞ..........................................................40

3

ŞEKİLLER DİZİNİ

Şekil 3.1: Düzenli Depolama Tesisi Tipik Şematik Görünümü…….

…...……………..…...10

Şekil 3.2: Düzenli depolama sahası……………………………………………………..…..10

Şekil 3.3: Sağda düzenli depolama tesisinden toplanan depo gazının doğalgaz motoru ile elektrik üretimi şeması………………………………………………..……......16

Şekil 4.1: Katı atık yakma tesisi şeması………………………………………..………...…19

Şekil4.2: Gazlaşma kimyasal reaksiyon şeması…………………………………………….24

Şekil 4.2: Sabit yataklı gazlaştırıcı………………………………………………………….25

Şekil 4.4: Akışkan yataklı gazlaştırıcı………………………………………………....……26

Şekil 4.5:Plastik atıkların proliz işlemi ile

değerlendirilmesi……………….…………...…28

Şekil 5.1: Biyokütleden biyogaz oluşumu şeması……………………………………..……31

Şekil 6.1: Metal atıkların ayrıştırılmasında kullanılan bir

manyetik ayırıcı………………...33

Şekil 6.2: Atıkların rengine göre optik

ayırıcı………………………………………………33

4

5

TABLOLAR DİZİNİ

Tablo 2.1: Edirne İli İçin Tesipit Edilen Katı AtıkKompozisyonu…………….…….……7

Tablo 3.1: Evsel Atık için Toplama Sistemli Gaz ÜretimiModeli……………..….…..….12

Tablo 4.1: Standart yakma prosesleri…..……………………………………………...…..21

Tablo 7.1: Kentsel katı atık teknolojisi noktasındakidünyadaki mevcut durum.2000……35

Tablo 7.2:Belediyeler tarafından toplanan atıkların bertarafyüzdeleri. Türkiye 2011..…..35

Tablo 7.3: Ton Belediye Atığı Başına Net ElektrikPotansiyeli……………………...…...36

6

1. GİRİŞ

Fosil kökenli birincil enerji kaynaklarının arzında

yaşanan dalgalanma, rezervlerin sınırlı olması, sera

gazları emisyonuna neden olması ve buna bağlı artan

enerji fiyatları, yenilenebilir enerji kaynakları başta

olmak üzere alternatif enerji kaynaklarının oluşturulması

ve kullanımını öncelikli hale getirmiştir.Bu alternatif

enerji kaynaklarından bir tanesi de atıklardan enerji

üretimidir.Artan atıkların oluşturduğu çevresel

problemler,azalan enerji primer kaynakları ve artan

enerji talebi göz önüne alında bu problemlerin aynı anda

çözümüne katkı vermek için en uygun yol atıktan enerji

üretilmesidir. Böylece bu problemler birbirlerine

yardımcı olacak şekilde çözülecek ve artan sera gazları

salımının azaltılması gibi yan bir fayda da

sağlayacaktır.

Katı atıklardan enerji üretimi konusuna geldiğimzde

karşımıza çıkan 3 temel yöntem vardır.Bunlar,

Düzenli depolama

7

Termal dönüşüm teknolojileri

-Yakma

-Piroliz

-Gazlaştırma

Biyolojik dönüşüm teknolojileri

-Aneorobik fermantasyonla biyokütleden biyogaz oluşumu

8

2. KATI ATIK

2.1 KATI ATIĞIN TANIMI

Katı atık, insan faaliyetleri sonucu ortaya çıkan

istenilmeyen ve toplumun menfaati gereği toplanıp

uzaklaştırılması gereken katı nesnelere denir. Katı

atıkların çevreye zarar vermeyecek şekilde toplanıp

taşınması ve bilimsel esaslara uygun olarak

uzaklaştırılması gereklidir [1]. Genel olarak katı atığın

birim nüfus başına üretim miktarı her sene artmaktadır.

Bu artış ekonomik ve sosyal gelişmenin bir sonucudur.Katı

atığın içeriği de bu gelişmelere ve mevsimlere göre

değişmektedir. Ülkemizde kişibaşına atık üretimi

ortalama 1,39 kg/kişi-gün iken Avrupa ülkelerinde 1,5-2

kg/kişi-gün,ABDde ise 3 kg/kişi-gün dür [2]. � Kaynakları

bakımından katı atıklar aşağıdaki gibi

gruplandırılabilir:

2.1.1.Evsel Atıklar

Çöpler:Evsel kaynaklı organik ve inorganik atık ve

artıklardır. Genelde yemek artıkları, kağıt,

cam,metal,seramiklerden oluşmaktadır.

9

Küller:Odun ve kömür gibi yanıcı maddelerin çeşitli

amaçlarla evsel kullanım sonucu oluşan maddelerdir.

İri Katı Atıklar:Hacmi ve boyutları bakımından özel

işleme tabi tutulması gerekli mobilya ve ev gereçleri vb.

atıklardır.

2.1.2 Endüstriyel Katı Atıklar: Endüstriyel faaliyetler

sonucu ortaya çıkan atıklardır. Endüstriyel işlemler

sırasında oluşan atıklar bu grupta incelenir.

2.1.3 Ticari ve Kurumsal Atıklar: Ticari işletmelerden ve

kurumlardan ortaya çıkan atıklardır. Lokantalardan,

okullardan mağaza ve ofislerden toplanan atıklar bu grup

içindedir.

2.1.4 Belediyesel İşlevler ile İlgili Atıklar: Sokak

süprüntüleri, park bahçe ve plajlardan toplanan atıklar,

araba hurdaları, hayvan ölüleri, su arıtma tesislerinden

ortaya çıkan çamurlar bu özelliktedir.

2.1.5 Özel Atıklar: Uzaklaştırımı özel önem taşıyan

atıklardır. Öncelikle radyoaktif atıklar, tehlikeli

endüstriyel atıklar ve hastane atıkları özel atıklar

grubu içinde değerlendirilir.

10

2.1.6 Tarımsal Atıklar: Tarımsal işlevler sonucu oluşan

atıklardır. Ziraat, hayvancılık ve ormancılık

Katı atığın bileşenleri ise bölgelere göre değişmekle

beraber Edirne ili için atık

oranları tablo 1 de verilmiştir.

ATIK BİLEŞENİ YÜZDE DAĞILIMI (%)ORGANİK MUTFAK ATIKLARI 46,5KAĞIT 2KARTON 0,8PLASTİK 4,5CAM 3,8METAL 1,6TEKSTİL 0,5KÜL(KUM TAŞ DAHİL) 36DİĞER 4,3

Tablo 2.1 : Edirne İli İçin Tespit Edilen Katı

Atık Kompozisyonu[3]

2.2 KATI ATIKLARDAN ENERJİ ÜRETİM YÖNTEMLERİ

Katı atıklardan enerji üretimi konusu incelendiğinde

karşımıza çıkan yöntemler; Düzenli Depolama, Yakma,

11

Piroliz, Gazlaştırma ve Anaerobik çürütme ile biyogaz

oluşumudur.

Düzenli depolama teknolojisinde kentsel katı atıklar

mühendislik çalısmaları yapılmıs sahalarda biriktirilir,

sahada atıkların biyolojik bozunmaları sonucu enerji

degeri olan başlıca metan ve karbon dioksitten oluşan

depo gazı elde edilir. Depogazının enerji potansiyeli

yaygın olarak direkt ısıtma sistemlerinde, içten yanmalı

motor veya gaz türbinli kojenerasyon tesislerinde

değerlendirilmektedir.

Yakma teknolojisinde ise atıklar herhangi bir ön proses

uygulanmadan fırınlarda yakılarak veya katı atıklar

işlenerek elde edilen, kalorifik değeri daha yüksek,

yakıtın akışkan yataklı sistemlerde yakılması sonucu

bertaraf edilirler ve üretilen enerji elektrik ve ısı

üretiminde kullanılır. Bir baska termal dönüsüm

teknolojisi olan gazlaştırmada ise atıklardan singaz

denilen bir yakıt elde edilir ve enerji üretiminde

kullanılır. Piroliz organik maddelerin oksijensiz ortamda

ısıtılarak küçük moleküllü bileşiklere parçalanması

olayıdır.Anaerobik çürütme ise bir biyolojik dönüşüm

teknolojisidir. Anaerobik çürütmede kentsel katı

atıkların organik kısmı reaktörlerde bozunmaya ugrar ve

biyogaz elde edilir. Elde edilen biyogazın metan içerigi

12

depo gazına oranla daha fazladır. Biyogaz depo gazında

oldugu gibi direkt ısıtma sistemlerinde ve içten yanmalı

motorların kullanıldıgı elektrik üretim veya kojenerasyon

tesislerinde değerlendirilebilir.

3.DÜZENLİ DEPOLAMA

Atıkların arazide depolanması atık bertaraf yöntemlerinin

en eskisi ve en çok kullanılanıdır. Katı atıkların

araziye gelişigüzel atılması, sızıntı suyu ve oluşan

gazın kontrolünün yapılmaması vahşi depolama olarak

tanımlanmaktadır.[4]

Malesef katı atıkların arazide gelişigüzel depolanması,

yani vahsi depolama bütün dünyada yaygın durumdadır.

Çevre ve insan saglıgı açısından çok sayıda olumsuzluklar

tasıyan bu bertaraf şeklinin sakıncalarından bazıları

çöplerden çıkan kötü kokuların çevredekileri rahatsız

etmesi, çöplerin rüzgarla etrafa dağılarak görüntü

kirliligine sebep olması, sinek, fare gibi zararlıların

barınma ve üreme yeri olması, çöplerden çıkan sızıntı

sularının yeraltı ve yerüstü sularını kirletmesi,

çöplükte açıga çıkan metan gazından dolayı sık sık yangın

13

çıkması ve metan gazının patlama riskini tasıması olarak

sayılabilir.[5]

Bununla birlikte bir olumsuz etkiside vahşi depolama

sonrası oluşan metan gazının seragazı etkisidir. Atık

yönetiminden kaynaklanan küresel sera gazı emisyonları

1,3 gigaton CO2 eşdeğer ile toplam salımların % 3-5’ini

temsil etmektedir [6]. 2007 ulusal seragazı emisyon

envanterimizde toplamda %8,55 paya sahip olan atık

kaynaklı emisyonlar, diğer ülkelerin yine atık kaynaklı

ortalamaları ve AB ortalamasının (%2,8) çok üzerinde

görülmektedir. Toplam Atık sera gazı emisyonlarının %

75,6 ‘sı katı atık yönetiminden kaynaklanırken, %19,5’u

atık su, % 3,1’i ise yakma tesislerinden

kaynaklanmaktadır.[7]. Bu olumsuz etkileri ortadan

kaldırabilmek ve atıkların enerji potansiyellerinden

faydalanabilmek için katı atıkları vahşi depolamadan

vazgeçilmesi gerekmektedir. Düzenli depolama ise basit olarak katı atıkların,

sızdırmazlıgı sağlanmıs büyük alanlara dökülmesi,

sıkıştırılması ve üzerinin örtülerek tabii biyolojik

reaktör haline getirilmesi olarak tanımlanabilir.[8]

Düzenli depolamada sızıntı suyu, depolama alan gaz

emisyonları, çöplerin dağılımı ve koku kontrolünün

14

kolaylaştırılması için sahanın mühendisliginin yapılmış

olması gerekmektedir.

Şekil 3.1: Düzenli Depolama Tesisi Tipik

Şematik Görünümü

15

Sekil 3.2 :

Düzenli depolama sahası

Düzenli depo sahası hücrelerden oluşur, bu hücreler

yeterli atık ile doldurulduklarında sızdırmazlığı

sağlayacak şekilde toprak vb. malzemelerle

kapatılır.Zaman içersinde doğal olarak oluşan depo gazı

yatayda ve dikeyde yerleştirilmiş borular vasıtasıyla

toplanarak yakıt olarak kullanılır.

3.1 GAZ OLUŞUMU

Depolama sahalarında depolanmış olan büyük miktardaki

organik atıkların havasız ortamda çürümesi sonucunda depo

gazı oluşmaktadır. Depo gazı genellikle metan (%50-60),

karbondioksit (%35-40) ve azot gibi bileşenlerden (%3-10)

oluşur. Bu gazın kompozisyonunda ayrıca iz (trace)

miktarda oksijen, çeşitli organik kükürt bileşenleri,

amonyak ve su bulunur.[9]

Bu bozunma fiziksel, kimyasal ve biyolojik proseslerin

bir kombinasyonudur.Fiziksel bozunma sızıntı suyunun

ayrılması ve fiziksel özelliklerinin değişikliği,

kimyasal bozunma atık materyallerin sızıntı suyu

içerisinde çözünmesi olarak düşünülebilir.Biyolojik

bozunma ise metan gazı üretiminin gerçekleştiği

prosestir. Biyolojik bozunma dogal olarak varolan

16

bakteriler sayesinde gerçeklesir ve oldukça kompleks bir

prosestir.[10]

Biyolojik dönüşümler aerobik ve anaerobik bozunma olarak

ikiye ayrılır. Atıkların biyolojik bozunmasının dört veya

beş fazda gerçeklestigi düşünülmektedir. Bes fazla dört

faz arasındaki fark, beş fazda anaerobik asit oluşum fazı

geçis fazı ve asit fazı olarak ayrılmasıdır. Burada

biyolojik bozunmayı beş faz olarak degerlendiririrsek. 1.

faz aerobik bozunma fazıdır, 2. faz geçis fazıdır, diger

fazlar anaerobiktir ve sırasıyla asit olusum fazı, metan

olusma fazı ve olgunluk fazı olarak adlandırılırlar.

[10,11]

Bertaraf edilen (tipik) evsel atığın her bir tonu,

depolama sahasının ömrü boyunca yaklaşık olarak 170 m3

depolama gazı oluşturmaktadır. Depolama gazının % 60’ı

atık depolandıktan sonra 10 sene içinde oluşmaktadır. Bu

miktar 15-20 yıl içinde %90 seviyesine çıkmaktadır.[12]

Evsel atık için toplama sistemli gaz üretim modelini

yıllara göre değişimi Şekil 1’de verilmiştir.

17

0 10 20 30 40 50 600

50

100

150

200

250

Depolanan atığın yaşı (yıl)

Kümü

lati

f ga

z ür

etim

i (m

3/to

n at

ık)

Tablo 3.1: Evsel Atık için Toplama Sistemli Gaz

Üretimi Modeli [12]

3.2 DEPO GAZININ ÖZELLİKLERİ

Depo gazının en önemli özelligi metan içeriginden dolayı

enerji degeridir. Ortalama alt kalorifik deger metre küp

başına 20.000 kJoule civarında gerçekleşmektedir.Depo

gazının diger özellikleri potansiyel patlayıcılığı,

boğuculugu, zehirliligi ve kötü kokusudur. [11]

Hacimce %5-15 metan konsantrasyonları hava ile patlayıcı

karısımlar oluşturmaktadır. Metan konsantrasyonu bu

kritik seviyeye ulastıgı zaman depo alanında sınırlı

miktarda oksijen bulundugundan dolayı patlama tehlikesi

18

olur. Patlama seviyesindeki metan karısımı; depo dışına

göç eden metan gazı ve havanın karışmasıyla oluşur. Bu

üst limitin üzerinde metan-hava karısımı alev

verildiginde yanmakta, fakat patlayıcılık

göstermemektedir. [11]

3.3 DEPO GAZI HESAPLAMA YÖNTEMLERİ

Oluşan depo gazı miktarı sahadan sahaya farklılık

gösterir. Çünkü metanojen faaliyet birçok çevresel

faktöre göre degisir. Teorik olarak 1 ton çöpün ayrışması

neticesinde % 55 metan içeren ve 19750 kJ/m3 düşük

kalorifik degere sahip 400 m3 depo gazı oluşur. [13]

Bir depolama sahası için depo gazı geri kazanım projesi

yapmadan önce mevcut ve gelecekteki potansiyel depo

gazının miktarı bilinmelidir. Toplanan gazın miktarı,

dökülen atık miktarı, bu atıkların özellikleri, tesis ve

toplama sisteminin tasarımı gibi birçok faktöre baglıdır.

[13]

Mevcut ve gelecekte oluşabilecek gaz miktarını belirlemek

için dört yol mevcuttur. Mevcut gaz üretimini hesaplamak

için en güvenilir metot atık için test kuyuları açmaktır.

Diger metotlar da kabaca tahmin, substratların ayrışma

denklemi ile hesap ve model hesaplamalarıdır.

19

Mevcut gaz üretimini hesaplamak için en güvenilir metot,

test kuyuları açmak ve bu kuyularda toplanan gazı

ölçmektir. Bu yöntem çok pahalıdır ve ancak depo alanında

büyük miktarlarda gaz üretilmesi için yeterince atık

bulunması halinde bu yönteme başvurulur. Test kuyuları

belirli zamanlarda sahadaki gaz üretim hızlarına dair

gerçek veriler saglamasına karsılık, matematiksel model

hesapları sahadaki depolama esnasında ve kapatılmasından

sonra gaz üretimine ilişkin veriler ortaya koymaktadır.

Bu modeller tipik olarak depolama zamanı, depolanan

atıgın miktarı ve atıkların özellikleri gibi verilere

ihtiyaç göstermektedir. Katı atık depo sahalarında olusan

gazın belirlenmesiyle ilgili birçok model

gelistirilmistir. Bu modellerden biri de EPA’nın

(Environmental Protection Agency) gelistirdigi LandGEM

(depo gazı emisyon modeli) dir. Modelde depo gazı oluşma

hızı birinci derece bozunma denklemine dayanmaktadır.

Modelde kullanılan denklem asagıdaki gibidir.

QCH4 = L0 . R . (e-kc - e-kt)

QCH4 : t anındaki metan üretim hızı (m3/yıl)

L0 : Potansiyel metan üretim kapasitesi (m3 CH4/ ton atık)

R : Depolanan yıllık atık miktarı (ton/yıl)

k : Metan üretim hızı sabiti (yıl-1)

c : Saha kapatıldıktan sonraki yıl sayısı (yıl)

20

t : lk atık depolanmaya baslamasından sonra geçen süre

(yıl)

Model, CO2 ve CH4 emisyonlarının aynı oranda oldugunu

kabul etmektedir, yani depo gazı miktarının metan

emisyonunun iki katı oldugu varsayılmaktadır. [14]

3.4 DEPO GAZINDAN ENERJİ ÜRETİMİ

Tipik olarak depo gazı ya yakılır ya da elektrik enerjisi

üretmek için kullanılır. Son zamanlarda depo gazının

saflaştırılarak kullanılması ısı ve elektrik üretimine

karşı bir alternatif olarak önerilmektedir.Depo gazından

enerji geri kazanımı için dört ana yol mevcuttur. Bunlar;

direkt ısıtma, elektrik üretimi, kimyasal besleme stoğu

ve boru hattı kalitesinde gaza saflaştırmadır. Her bir

metot çesitli depo gazı uygulamalarına sahiptir. Metotlar

ve uygulama teknolojileri şu şekildedir.

1) Direkt ısıtma uygulamaları

Endüstriyel kazanlar için kullanımı

Ortam ısıtma ve sogutma

Endüstriyel ısıtma/ortak yakma

2) Elektrik üretimi uygulamaları

İçten yanmalı motorlarda kullanımı

Gaz türbinlerinde kullanımı

21

Buhar türbinlerinde kullanımı

Kojenerasyon uygulamaları

Mikro türbinlerde kullanımı

Yakıt pillerinde kullanımı

3) Boru hattı kalitesinde gaza saflastırma

Taşıt yakıtı olarak kullanımı

Yerel dogalgaz şebekesine enjeksiyon

4) Kimyasal üretim proseslerinde besleme stogu olarak

Metanole dönüşüm

Dizel yakıta dönüşüm

3.4.1. Direkt Isıtma UygulamalarıDirekt yakma depo gazının kullanımında en basit ve en

ucuz yöntemdir. Depo gazı

genellikle büyük endüstriyel kazanlarda veya tuğla

fırınlarında, kireç veya çimento

fırınlarında yakılır. Depo gazı ayrıca seraları ısıtmakta

kullanılabilir. Depo gazının

direkt ısıtma amaçlı kullanımında en önemli nokta

kullanıcıların depolama sahasının

yakınında olmalarının gerekmesidir. Çünkü depo gazının

uzak mesafelere tasınması

yerinde kullanılmasından oldukça pahalıdır. [15]

22

3.4.2 Elektrik Üretimi UygulamalarıDirekt yakmanın mümkün olmadıgı durumlarda en ekonomik

çözüm depo gazından elektrik üretimidir. Elektrik üretimi

gaz motorları, gaz türbinleri, buhar türbinleri ve yakıt

pilleri kullanılarak gerçeklestirilebilir.

3.4.2.1 Depo Gazının Sabit Motorlarda Yakıt Olarak Kullanımı:Elektrik üretimi depo gazının yakıt olarak kullanıldıgı

sabit motorlarda gerçeklestirilebilir. Depo gazını içten

yanmalı motorlarda yakarak enerji kazanma teknolojisi, en

basit metottur. Bunun için özel bir altyapı gerekli

degildir. Depo gazı saf gaz veya çift yakıtlı motorlarda

kullanılabilir. Bu motorlar 400kW’dan 2MW’a kadar geniş

üniteler şeklinde ya da konteynırlarda daha küçük

portatif üniteler şeklinde de olabilir. Portatif olanlar

depo gazı üretim profiline göre bir sahadan diğerine

taşınabilir.

Depo gazının içten yanmalı motorlarda kullanılması

oldukça yaygındır. İçten yanmalı motorlar Otto motoru

gibi kıvılcımla ateşlemeli ve dizel veya çift yakıtlı

motorlar gibi kompresyonlu ateşlemeli olmak üzere

sınıflandırılabilir. Genelde modifiye edilmis kıvılcımla

ateşlemeli motorlar kullanılır. Depo gazının yakıt olarak

kullanılması için, motorlarda bazı değişiklikler yapmak

gerekir. Depo gazı kuru,dogal yapısı nedeniyle herhangi

23

bir yağlama özelligine sahip değildir. Bu yüzden

vanaların normalden daha dayanıklı olması gerekir.

Hidrojen sülfit nedeniyle bakır parçalar

değiştirilmelidir.

Şekil 3.3: Sağ üst’te düzenli depolama tesisindentoplanan depo gazının doğalgaz motoru ile elektriküretimi şeması.

3.4.2.2 Depo Gazının Gaz Türbinlerinde Yakıt Olarak Kullanımı:

Gaz türbinleri civar bölgedeki kullanıcılara ve elektrik

temin eden firmalara veya saha içinde kullanılmak üzere

elektrik üretmek için orta kalitede gaz kullanırlar. Gaz

türbinlerinin içten yanmalı motorlardan daha faydalı

olabilmesi için daha fazla gaz debisi olmalıdır. Bu

24

sebepten dolayı gaz türbinleri daha büyük depolama

sahalarında kullanılır. 500 kW’ dan 10 MW’ a kadar

boyutlarda bulunurlar, ancak depolama sahalarında en çok

kullanılanları 2-4 MW’ dır. Bir türbindeki yanma bir

motordaki ile aynı parametrelere baglıdır. Bunlar tutuşma

limitleri ile hava-yakıt oranı, yeterli türbülans,

yeterli kalma zamanı ve bir ateşleme kaynağıdır. Gaz

türbininin başlıca avantajı bir içten yanmalı motor veya

bir buhar türbininden çok daha az yer kaplamasıdır. Bir

gaz türbini jeneratörü toplam ağırlığının bir tonuna

karsılık 70-140 kW elektrik üretir, bu oran içten yanmalı

motorlarda 1 ton için 27 kW iken, buhar türbininde 10 kW’

dır. İkinci avantajı ise bakımların 10.000 saat ve

onarımların 100.000 saat aralıklarla yapılmasıdır. [15]

3.4.2.3 Depo Gazının Buhar Türbinlerinde Yakıt Olarak Kullanımı:

Bu metot en az kullanılan elektrik üretme metodudur.

Genelde gaz debisinin 8-9 MW’ lık sistemleri desteklediği

çok büyük depolama sahalarında uygulanabilir. Buhar

türbin sistemleri içten yanmalı motorlardan veya gaz

türbinlerinden daha yüksek oranda kW başına maliyete

sahiptirler. [15] Genelde paketlenmiş bir birim olan

konvansiyonel gaz/sıvı yakıt boyleri ve elektrik üreten

buhar türbin jeneratörü içerir. Bu teknoloji genelde tam

bir soğutma döngüsü, yeterli proses kaynagı ve soğutma

suyunu gerektirir. [13]

25

3.4.2.4 Kojenerasyon:

Kojenerasyon; ısı ve elektrik üretiminin aynı tesiste ve

genellikle tek çesit yakıt kullanılarak, birlikte

gerçeklestirildiği ve atık ısıdan veya buhardan yeniden

yararlanmayı hedefleyen sistemlere verilen genel bir

isimdir. Kojenerasyon çok önemli bir enerji tasarruf

yöntemidir. Endüstriyel tesislerin ısı ve elektrik

ihtiyaçlarını karşılamak için bu yöntemi kullanarak

birlikte ısı ve elektrik enerjisi üretmesi ayrı ayrı

üretmelerine kıyasla daha az yakıt kullanımı ile

gerçekleşmektedir. Depo gazı kullanılan kojenerasyon

tesisleri yapmak da mümkündür. Küçük ve orta ölçekli

sahalarda gaz motoru kullanılarak, büyük sahalarda gaz

türbini kullanılarak depo gazından ısı ve elektrik

üretilmektedir. Dünyada yaygın olarak kullanılan

uygulamalardan biridir.

3.4.2.5 Yakıt Hücresi

Depo gazında çalışan yakıt hücreleri modülarite, düşük

kapasite, yüksek verim, sessiz işletim, düşük çevresel

etki nedeniyle elektrik üretimi için yüksek verim

gösterirler. Bunlara ek olarak yakıt hücrelerinin işletme

ve bakım maliyetleri düşüktür. Bu sebeplerden dolayı

gelecekte depo gazından elektrik elde etmek için ideal

bir teknoloji olabilir. Günümüzde ekonomik ve teknik

26

dezavantajları nedeniyle yakıt hücrelerinin geleneksel

uygulamalarla rekabet etmesi oldukça zordur. Yakıt

hücreleri depo gazından kazanılan hidrojeni ve havadan

elde edilen oksijeni bir elektrokimyasal reaksiyonda

birleştirerek enerji oluşturur. Yüksek verimlerde, yakıt

ve hava eldesi olduğu sürece elektrik sürekli üretilir.

Güç üretimi için uygun üç tip yakıt hücresi

vardır.Bunlar; fosforik asit yakıt hücreleri, molten

karbonat yakıt hücreleri ve katı oksit yakıt

hücreleridir. Yakıt kaynakları olarak hidrojen gazı veya

yeniden formlandırılmış metanol kullanan fosforik asit

yakıt hücreleri (PAFC) bir depo gazı uygulamasının

ticarileştirilmesine en yakın olanıdır. [13]

3.4.3Boru Hattı Kalitesinde Gaza Saflaştırma

3.4.3.1 Taşıt Yakıtı:

Depo gazı taşıt yakıtı olarak kullanılabilir, fakat bunun

için bazı kosullar gereklidir.Öncelikle depo gazı doğal

gaz kalitesine yükseltilmelidir. İkinci olarak,

taşıtların doğal gazla çalısması için modifiye edilmeleri

gerekir. Son olarak taşıtlar için yakıt istasyonları

olmalı yada sabit bir noktadan bu hizmet verilmelidir.

Birçok ülkede depo gazı yakıt olarak çöp kamyonlarında

kullanılmaktadır.[15]

27

3.4.3.2 İslenmis Depo Gazının Dogalgaz Şebekesine Enjeksiyonu:

Depo gazı arıtılır ve hemen hemen saf metan haline gelene

kadar saflaştırılır. Arıtma prosesleri depo gazının

bileşimine, istenen gaz kalitesine ve yerel piyasa

şartlarına bağlıdır. depo gazının bu şekilde kullanımı

pahalıdır, saf CO2 geri kazanılıp satılsa bile sistem

ekonomik olmayabilir. Bu uygulama Amerika’ da çok büyük

depolama alanlarıyla sınırlı olmak üzere karlı bir

uygulama olmustur. Hollanda’da ise şehir gazının

özelliklerini depo gazını arıtarak karsılamak daha

kolaydır. [15]

4. TERMAL DÖNÜSÜM TEKNOLOJiLERİ

4.1 YAKMA

Kentsel katı atıklar hacim azaltılması, stabilizasyon,

patojen mikroorganizma giderimi ve enerji elde etmek

amacı ile yakılırlar.[4] Bu yöntem özellikle

kompostlaştırılması ve geri dönüşümü mümkün olmayan

atıklar için kullanılmaktadır.Yakma teknolojisinin en

büyük avantajı agırlıkça %75, hacimce %90 azalma

sağlamasıdır. Dezavantajı ise yakma sonucu olusan baca

gazı emisyonlarının hava kirliligine neden olmasıdır.

Baca gazı arıtma sistemleri de maliyeti oldukça

28

yükseltmektedir. Şekilde 1 atıkların yakılması işlemi

sonrası oluşan termik enerji ile elektrik üretim şeması

görülmektedir.

Şekil 4.1: Katı atıkyakma tesisi şeması

Yakma teknolojisi kısaca atıkların bir fırında yakılarak

boyutça azaltılması ve ısıl değerlerinden faydalanılması

işlemidir.Yanma prosesi fırın tiplerine göre üçe

ayrılırlar

4.1.1 Izgara Fırınları

29

Izgara fırınlarında, yakma prosesi için gerekli olan

havanın girişi, yakılacak atığın yanma özellikleri

kalorifik değerine göre belirlenen bir ızgara ile

ayarlanmaktadır. Atık yükleme ve cüruf uzaklaştırma,

ızgarada aynı doğrultuda yapılır. Bu da yakma havasının

tüm atık parçalarına ulaşmasını sağlar. Yakma yeterli

olduğu takdirde, baca gazındaki fazla hava oranı yüksek

olacaktır. Baca gazlarının fırında kalma süresi en az 2

saniye, fırın çıkışındaki sıcaklığı ise 850

°C'dir.Izgaranın mekanik hareketi ile atık karıştırılarak

ızgarada ilerlemesi sağlanır. Bu da havalandırmanın

iyileştirilmesine yardımcı olur. Yakma hücresindeki

yüksek ısıdan dolayı, atık fırının girişinde derhal

kurutulur ve kendiliğinden yanar. Yakma prosesi, herhangi

bir enerji ilâvesi gerektirmeden, yaklaşık 1000 °C'de

gerçekleşir. Yakma ısısı daha sonra bir buhar kazanı

vasıtasıyla değerlendirilir. Izgara fırınları, evsel atık

için en yaygın fırın tipidir. Bunların uygulama alanları

oldukça geniştir. Hem kapasitesi 1 ton/saatten daha düşük

olan tesislerde, hem de 50 ton/saatten daha büyük

tesislerde ızgara fırınları kullanılmaktadır.[16]

4.1.2 Akışkan Yataklı Fırınlar

Sabit akışkan yataklı fırınların ortasında genellikle

huni veya silindirik şekilde düzenlenmiş bir reaktör

30

bulunur. Atıklar, akışkan yatağında yakılabilmesi için,

standart parçalayıcı ekipman ile yaklaşık 100 mm dane

çapına kadar parçalanmalıdır. İnce daneli inert

malzemelerden oluşan akışkan yatak, yüklenen atıklarla

birlikte aşağıdan verilen yakma havası tarafından

uçurularak homojenize edilir ve hareket halinde tutulur.

Islak atıklardaki su, akışkan yatağı malzemesi

vasıtasıyla ısıtılıp buharlaştırılır. Yakılan atıklar,

yanma noktasına kadar ısıtılır, sonra herhangi bir enerji

ilâvesi gerektirmeden yanar.[16]

4.1.3 Döner Fırın

Bu teknoloji, özellikle tehlikeli atıklar için

uygulanmaktadır. Evsel atıklar için kullanıldığında;

sınıflandırma, ayırma gibi ön işlemlere gerek yoktur.

Yakma prosesi, alevle ya da yanan atıklarla başlatılır.

Proses kontrolü, dönme hızı ve dolma derecesi (Yakma

hücresinin atıkla doldurulmuş hacminin toplam hacmine

göre oranı) üzerine yapılır. Dolma derecesi atık

kompozisyonuna gore değişiklik göstermekle beraber

yaklaşık %5'tir. İlâve edilen hava, ızgara ya da akışkan

yataklı fırınlardaki gibi atıktan geçmek yerine, atıkla

birlikte doğru akımla fırından geçer.[16]

Fırın tipi Uygulama alanı

31

Izgara fırını- Doğru Yatayızgara- Ters akışlıyatay ızgara- Silindirikızgara

Kalorifik değeri (9000 – 15000 kJ/kg) olankarışık katı atık;evsel katı atıklar için standart yöntemdir.

Akışkan yataklıfırınlar

Çok düşük veya çok yüksek kalorifik değere(5500 – 35000kJ/kg) sahip homojen atıklar için uygulanır.Akışkanlaştırılmışyatakta yakılacak atıkların öncelikle tasnifedilip homojenizeedilmeleri gerekir.

Döner fırınlar Düşük veya yüksek kalorifik değerlere (7000– 35000 kJ/kg)sahip çamurlu, sıvı veya katı karışık atıkve tehlikeli atıklar içinkullanılır.

Tablo 4.1: Standart yakmaprosesleri[16]

Yakma sistemleri ön arıtma işlemlerine göre de ikiye

ayrılırlar bunlar;

-İşlenmemiş katı atık yakma

-İşlenmiş katı atık yakma (RDF)

4.1.4 İşlenmemiş Katı Atık YakmaAtıkların herhangi bir ön proses uygulanmadan yakılması,

dünyada en yaygın olan kentsel katı atıklardan enerji

üretme teknolojisidir. Bu teknolojide işlenmemiş katı

atık direkt olarak fırında yakılır. Başlıca ürün

32

buhardır. Buhar direkt kullanılabilir veya elektrige,

sıcak suya, soğutma suyuna dönüştürülerek kullanılır. Bu

teknoloji birçok endüstriyel uygulamada yıllardır

kullanılmaktadır, kamu sektöründeki kömür yakma tesisleri

ilk verimli kullanım örnekleridir.

4.1.5 İşlenmiş Katı Atık Yakma RDF (refuse-derived fuel) evsel ya da endüstriyel katı

atıklar, geri kazanılabilen malzemeler (plastik, cam,

metal vb.) ayrıştırıldıktan sonra geriye kalan yanabilir

malzemeden elde edilen alternatif bir tür katı yakıttır.

İşlenmis katı atığın (RDF: Refuse Derived Fuel) bir yakıt

olarak işlenmemiş katı atığa oranla avantajları vardır.

Başlıca faydaları daha yüksek ve sabit kalorifik deger,

fiziksel – kimyasal bileşimin homojen olması,

transferinin daha kolay olması, yanma esnasında daha az

hava fazlası gerektirmesi ve baca gazı emisyonlarının

daha az olmasıdır.

RDF yüksek kalite standartları nedeniyle birçok yakma

sisteminde yardımcı yakıt olarak kullanılabilir. Katı

atıgın işlenip RDF haline gelmesi için bir dizi işlem

uygulamak gerekir. Bir RDF üretim prosesi istenmeyen

bileşenleri ayırmak ve daha önce belirlenen özelliklerde

RDF üretmek için peşpeşe sıralanmış birkaç istasyondan

olusur. RDF üretim prosesi genellikle sırasıyla elekleme,

33

parçalama, boyut küçültme, sınıflandırma, ayırma, kurutma

ve yoğunlaştırma aşamalarından oluşur. Ekipmanların tipi,

sayısı ve pozisyonu ağırlıklı olarak kütle dengesini ve

olusan ürünün kalitesini etkiler.

4.1.6 Enerji Üretimi

Atıkların yakılması sırasında, ısı üretilir. Bu ısı,

termik veya elektrik enerjisi olarak değerlendirilebilir.

Ancak, yakma prosesinin ana hedefinin atık bertarafı

olduğu ve proses ayarlarının ve baca gazı soğutma

prosesinin emisyon sınır değerlerine ve atık geri kazanım

ilkelerine göre yapılması gerektiği göz ardı

edilmemelidir. Enerji kazanma sistemi, atıkların tam

yakılmasını ve baca gazlarının en iyi şekilde

temizlenebilmesini sağlayacak şekilde

tasarlanmalıdır.Giren atıkların kalorifik değerinin %70'i

ile %80'i enerji olarak değerlendirilebilir. Geri kalanı,

fırının termik ışınları, cüruf ısısı, yakılmayan malzeme

ve baca gazının ısı kaybı olarak kaybedilir. Giren

atıkların kalorifik değeri ortalama 8000 kJ/(kg ham atık)

olarak kabul edildiğinde 1,67 kWh/(kg giren atık)

mertebesinde enerji kazanılabilir [21].Yakma işlemi

sonucu başlica ürün buhardır.Buhar doğrudan

kullanılamadığı durumlarda buhar türbinleri ile elektrik

34

üretimi yapılabilir.Bunun yanında bileşik ısı güç

ihtiyacının olduğu durumlarda kojenerasyon sistemleri

uygulanabilir.

4.2 GAZLAŞTIRMA

Gazlaştırma 18. yy'ın sonlarından bu yana bilinen bir

teknolojidir. Özellikle gelişmekte olan ülkeler için

günümüzden geleceğe önemli bir rol oynayan biyokütlenin

kullanılabilir olduğu o yıllardan bu yana ispatlanmıştır.

Bilinen bir husus da bir enerji kaynağı olarak kullanılan

biyokütlenin birçok dezavantajının olduğudur. Düşük

enerji yoğunluğuna sahip ( yaklaşık 16-20 MJ/kg ) ham

biyokütle kaynakları direk olarak yakıldığı takdirde, çok

düşük randıman sağlar ve iç ve dış mekanlarda yüksek

seviyede hava kirliliği oluşmasına neden olur.[13]

Gazlaştırma biyokütleden gaz yakıt elde edilen

termokimyasal bir dönüşüm prosesidir. Diğer bir deyişle

biyokütle termokimyasal bir dönüşümle gaz yakıta

dönüştürülür. Modernize edilmiş biyokütle enerjisi

teknolojilerinin amacı üretim ve kullanım sırasında

emisyonları azaltırken yakıtın yoğunluğunu

arttırmaktır[13]

35

Gazlastırma terimi yakıtın stokiometrik hava miktarında

daha az havayla yakıldıgı kısmi bir yanma prosesini tarif

eder. Gazlaştırma prosesi kentsel katı atıkların hacminin

azaltılmasında ve enerji geri kazanımı için verimli bir

tekniktir.[10]

Gazlastırmanın yanmaya göre en büyük avantajı elektrik

üretim veriminin daha iyi olmasıdır. Temel enerji üretimi

ise yanmadan daha düsüktür. Gazlastırma prosesinde atıgın

kısmi yanması sonucu CO, H2 ve basta CH4 olmak üzere bazı

doymus hidrokarbonlardan olusan yanabilir bir gaz

(singaz) yakıt elde edilir. Elde edilen gaz daha sonra

içten yanmalı motor, gaz türbini ve boylerlerde yakılarak

enerji üretilir.[10]

Gazlaştırma işlemi dört kimyasal reaksiyondan

oluşur.Bunlar Oksidasyon, Piroliz, Reaksiyon, ve

gazlaştırma’dır. Kimyasal reaksiyonların akış şeması

şekil 4.2’de verilmiştir.

36

. Şekil4.2: gazlaşma işlemi

kimyasal reaksiyon şeması

Gazlaştırma yakma ile kıyaslandığında atık bertarafı için

çevre dostu ve modern bir seçenektir. Çünkü singaz

temizlendiği için NOx ve SOx gibi kirleticilerin salım

miktarı daha azdır ve de yakmaya kıyasla kısıtlı oksijen

miktarı sebebiyle daha düşük hacimde baca gazına

sahiptir. Ayrıca, singaz daha yüksek sıcaklıklarda

yandığından daha çok elektrik verimine sahiptir. Singaz,

kojenerasyon tesislerinde buhar türbinleri ile elde

edilen verimlerden daha yüksek bir verimde gaz türbinleri

ya da motorlarında yanabilmektedir. Singaz anaerobik

çürütme (biyometanizasyon) ile üretilen biyogazla

karşılaştırıldığında daha yüksek kalorifik değere

sahiptir ve gaz motorları ve türbinlerinde daha iyi

37

yanar. Gazlaştırma sonucu oluşan yan ürünler genellikle

inert/tehlikesiz olup, stabilizasyon veya yol iyileştirme

malzemesi gibi kullanılabilmektedir. Girdi malzemenin

%80‟i singaza dönüştürülür.

Geleneksel kömür yakma gazlaştırması ile

karşılaştırıldığında elektrik üretiminde Megavat başına

%50 daha az CO2, %10 daha az NOx ve %90 daha az SOx

emisyon avantajı sağlar.[14]

4.2.1 Gazlaştırıcı Tipleri

4.2.1.1 Sabit Yataklı Gazlaştırıcılar

Sabit yataklı gazlaştırıcılar oldukça kolay tasarlanır ve

çalıştırılır. Bu yüzden küçük ve orta ölçekli güç ve

termal enerji kullanımları için uygundurlar. Fakat

çalışma sıcaklıklarını her bölgede aynı tutmak ve

reaksiyon bölgesindeki gaz fazını yeterli oranda

karıştırmak zordur. Sonuç olarak ortaya çıkan gaz ürün

miktarı önceden tahmin edilemez ve bu yüzden büyük

ölçekli güç kullanma maksatlı tercih edilmez. Şekil

4.3’te sabit yataklı gazlaştırıcı reaktörü ile elektrik

üretim işlemi şeması verilmiştir.

38

Şekil 4.3: Sabit

yataklı gazlaştırıcı

4.2.1.2 Akışkan Yatak Gazlaştırıcılar:Akışkan yataklı biyokütle gazlaştırma teknolojisi temel

olarak şu şekilde işlemektedir; katı atık ön hazırlama

operasyonları aşamasından sonra, akışkan yataklı

gazlaştırıcıya alt kısımdan verilir. Akışkan yatağa giren

katı atık taneciği ilk önce suyunu kaybeder ve kurur.

Sıcaklığı 250°C–400°C arasında değişmektedir. Katı atık

parçacığı, gazlaştırıcı boyunca yukarı hareket ederken

400°C–600°C arasında sıcaklığa ulaşır ve piroliz olmaya

başlar ve kok, katran, CH4, ve H2’ye parçalanır. Oksijen

taşıyıcı (önceden ısıtılmış hava) akışkan yataklı

gazlaştırıcının altından girer. Hava hem gazlaşma hem de

yukarıya doğru taşıma görevi görür. Katı atık parçacığı

900 °C sıcaklığa ulaştığında, giren havanın oksijeni ve

39

H2O kok ile reaksiyona girer ve ortaya çıkan gaz, genel

olarak CO, H2, CO2, CH4 içeren, 900°C sıcaklıkta

singazdır. Katı atık taneciği artık küçülmüş ve sadece

külü kalmıştır. Yukarı doğru ilerlerken kömür gazı

(leangas) 800 °C’ye soğur. Syngaz, gazlaştırıcıdan çıkıp

400 °C – 600 °C’ye ulaştığında gaz temizleme bölgesine

çekilir. Burada kül ve toz toplayıcı özel siklonlar

vardır öncelikle. Daha sonra gaz temizleme kısmına gelir.

Gazlaştırıcının diğer tip gazlaştırıcılardan farkı sadece

akışkan yatağın elek kısmının alt bölgesinden hava

girişidir. Üretilen syngaz başlıca CO, H2, CO2, CH4’den

oluşur.[17]

Şekil4.4: Akışkan

yataklı gazlaştırıcı

40

4.2.2 Gazlaştırma Gazının Kullanıldığı Yerler

Katran, kömür ve kül üretilen gazdan arta kalan atıklar

olarak bilinen yan ürünlerdir. Üretilen gazın içten

yanmalı motorlarda yanabilmesi için katran ve

partiküllerin temizlenmesi gerekir. Üretilen gazın

yanabilen içeriği başlıca karbon monoksit, hidrojen ve

hidrokarbon gazlar (hammaddeye bağlı) ve azotun değişik

oranlarda karışımıdır. Gazlaştırma reaksiyonu ile

üretilen gaz bileşimindeki diğer gazlara nazaran azot

içerikli gazın ısıl değeri daha düşüktür (4-6MJ/m3).[17]

Üretilen gazın enerji içeriği içten yanmalı motorlarda,

kazanlarda ve fırınlarda kullanıma uygundur fakat azot

içeren gaz orta ve uzun taşımacılık için tavsiye edilmez.

Biyokütlenin gazlaştırılmasında tam kapasiteli yanmanın

sağlanabilmesi için havanın yerine oksidant olarak saf

oksijen veya buhar kullanıldığında yüksek enerji

yoğunluğuna sahip gaz elde edilir.

Isıl değeri düşük olmasın rağmen gaz motorları ve

türbinlerinde, elektrik üretiminde veya içten yanmalı

motorlarda katı biyokütle gazlaştırılarak enerji kaynağı

olarak kullanılmaya başlanmıştır. Bu metotla

kullanılabilir ve modernize edilen gaz yakıtlar daha az

zararlı emisyon salınımı ile geleneksel yakıtlar gibi

41

kullanılabilir. Gazlaştırma katı biyokütle enerjisini

değerlendirmenin bir yolu olarak bilinir.

4.3 PİROLİZ

Piroliz, gazlaştırmadan farklı olarak organik maddelerin

tamamen oksijensiz ortamda yüksek sıcaklıklarda (300-7000C) bozunmasıdır. Prosesin ürünleri; H2, CH4, CO, CO2 ve

diğer gazları içeren gaz (singaz), katran ve çeşitli

yağları içeren sıvı, ve/veya kömür granülü, karbon ve

diğer inert materyalleri içeren katı fazlardan oluşur

[18]. Piroliz bir yakıtı diğerine dönüştürmede bilinen en

eski metoddur (örn: karbonizasyon ile kömür granülü

üretimi). Ürün olarak elde edilen piroliz yağı genellikle

ham petrolün yarısına eş bir enerji miktarına sahiptir ve

ısı ve güç üretiminde petrolün yerine kullanılabilir

[19]. Petrol gibi, pirolitik veya “biyo-yağ” da

kolaylıkla taşınabilir ve arıtılarak pek çok farklı ürüne

dönüştürülebilir[20]. Son zamanlarda, katı biyokütleye

kıyasla enerji miktarı daha fazla olan ve kontrolü daha

kolay olan biyo-yağ üretimine ilgi artmıştır. İstenilen

son ürünün çeşidine bağlı olarak (katı, sıvı veya gaz)

piroliz yavaş veya hızlı olarak gerçekleştirilebilir.

Yavaş piroliz olarak bilinen geleneksel proses, tahtayı

kömür granülüne dönüştürse bile uçucu bileşenin taşıdığı

enerjiyi boşa harcar. Hızlı piroliz prosesinde hammadde,

42

oksijensiz ortamda yüksek sıcaklıklarda ısıtılarak gaz

karışımı, kömür granülü ve biyo-sıvıya dönüştürülür .

Piroliz gazının kalorifik değeri kullanılan hammaddeye

bağlı olarak 10-20 MJ/m3 arasında değişir, örn: doğal

gazın %25-50.si kadar kalorifik değerde (eğer plastik

hammaddeden elde edilirse 18-20 MJ/m3 arasındadır) .[20]

Piroliz prosesinin sıcaklıkları, düşük sıcaklıklı piroliz

için 450-600 0C ve yüksek sıcaklıklı piroliz için 850-

1000 C arasındadır.

Şekil 4.5: Plastik atıkların proliz işlemi ile

değerlendirilmesi

Piroliz ürünleri elektrik, ısı ve diğer yan ürünlere

kolayca dönüştürülebilir. Isı pazarının potansiyeli

yüksek olmasına rağmen fosil yakıtlarla yarışabilmesi

açısından maliyete bağlılığı daha fazladır. Tanımlanan

şartnamelere bağlı olarak biyo-yağ, hafif fuel-oil ve

ağır fuel-oil olarak kullanılabilir. Piroliz gazı,

jeneratörlere bağlı olan gaz türbinlerinde veya gaz

43

motorlarında yakılarak elektrik üretimi için

kullanılabilir. Elektrik enerjisi yüksek değeri, dağıtım

kolaylığı ve ulusal ve uluslararası pazar standartlarına

adaptasyonu açısından çekici bir üründür . Kojenerasyon

(Birleşik ısı güç) tesisleri ile daha verimli ve iç

çevrim oranı yüksek yatırımlar

gerçekleştirilebilmektedir. Gerekli performans

garantilerini sağlayabilmek açısından motorlar ve

türbinlerin geliştirilmeye ihtiyacı vardır. Buna ek

olarak, piroliz ürünleri diğer bir yakıt formu olan

hidrojene de dönüştürülebilir. Bu ürün katalitik buhar

reformasyonu arkasından sıvı-gaz yer değiştirme

reaksiyonları kullanılarak hidrojen verimini arttırmak

amacıyla hidrojen üretiminde kullanılabilir.[14]

Hızlı Piroliz: Biyokütle + Isı › H2 + CO + CH4 + diğer

ürünler

Hızlı piroliz; yüksek sıcaklıklar, yüksek ısıtma hızı ve

kısa gaz muamele süresine ihtiyaç duyan bir termal

bozunma prosesi olduğu için belirtilen parametreler

singaz ve katı artığın kompozisyonun belirlenmesinde

önemli rol oynar . Öyle ki günümüzde yapılan pek çok

araştırma doğru reaktör tipinin, ısıtma hızının ve

kullanılacak olan biyokütlenin çeşidini belirlemek

üzerine odaklanmıştır. Piroliz için kullanılan farklı

reaktör tipleri şunlardır; dönen fırın, ısıtılmış tüp ve

44

yüzey temaslı. Reaktör konfigürasyonu ve işletme

parametreleri, başlangıçtaki kuru biyokütleden %85.lere

ulaşan verimlerde gaz elde edebilmek üzere optimize

edilmiştir.[14]Piroliz prosesi diğer biyolojik ve termal

proseslere göre aşağıda belirtilen avantajlara sahiptir;

- Gaz motor veya türbinlerinde kullanılabilecek ve

elektrik üretebilecek, yüksek kalorifik değerde gaz

üretir

- Biyokütle miktarıyla orantılı olarak karbon kredileri

ticareti için uygundur.

- Singaz, gaz motorlarında veya gaz türbinlerinde

yakılmadan önce, içerisindeki kirlilikten arıtılmak üzere

temizlendiği için havaya salımlar çok daha azdır.

- Kirlilik kontrol arıtma tesisleri yakma ve hatta

gazlaştırmaya oranla daha küçük ve haliyle daha ucuzdur.

Yakma ile karşılaştırıldığında proses gazlarının hacmi

daha azdır.

- Singaz; enerjiyi buhar türbinlerinden, anaerobik

çürütmeden elde edilen biyogazdan veya düzenli

depolamadan elde eden depo gazının gaz motorlarında

yakılması prosesine kıyasla, gaz türbinlerini veya gaz

motorlarını kullanarak daha verimli bir biçimde enerji

elde etmek üzere kullanılabilir.

- Pirolizin yan ürünleri ve proses atığı genel olarak

stabilizasyon materyali vb. olarak kulanılabilir.

- Tesisler modülerdir ve inşaası kolaydır.

45

5. BİYOLOJİK DÖNÜŞÜM ( ANAEROBİK ÇÜRÜTME İLE BİYOGAZ OLUŞUMU )

Enerji üretimi bakımından biyolojik dönüşüm biyokütleden

biyogaz oluşumudur. Biyogaz terimi temel olarak organik

atıklardan kullanılabilir gaz üretilmesini ifade eder.

Diğer bir ifade ile anaerobik (oksijensiz) ortamda

mikrobiyolojik floranın etkisi altında organik maddenin

karbondioksit ve metan gazına dönüştürülmesidir. 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.[23]

Anaerobik çürütme çöpün organik kısmının oksijensiz

ortamda biyolojik olarak bozunmasıdır. Prosesin baslıca

ürünü yaklasık %64 CH4 ve %35 CO2’den olusan biyogazdır.

Bir anaerobik çürütme sistemi ön arıtma, anaerobik

dönüsüm, son arıtma ve sızıntı suyu ve gazların

46

arıtılması asamalarından olusur. Ön arıtma basamakları

manyetik ayırma, ögütme, yogunluk farkıyla ayırmadır. Son

arıtma ise mekenik su giderme, aerobik kompostlastırma ve

sızıntı suyu arıtma basamaklarından olusur.[22]

Şekil5.1: Biyokütleden biyogaz oluşumu

şeması

47

6.GERİ DÖNÜŞÜM

Yeniden değerlendirilebilme imkanı olan atıkları çeşitli

işlemlerden geçirilerek ikincil hammadeye dönüştürülerek

yeniden üretim sürecine dahil edilmesine geri dönüşüm

denilir.Geri dönüştürülebilir atıklar katı atıklar

içerisinde önemli bir yüzdeye sahiptirler.Genellikle

metal, cam, plastik, kağıt, organik atıklar ve özellikle

ambalaj atıkları geri dönüştürülebilir atıklardır.

Geri dönüşüm sayesinde doğal kaynaklarımızın korunması

konusunda önemli bir katkı yapılır.Örneğin 1 ton

kullanılmış kağıt çöpe atılmayıp geri dönüştürülerek

kağıt üretiminde yeniden kullanıldığı zaman 17 tane

ağacın bu amaçla kesilmesi önlenir.Bunun yanında geri

dönüştürülebilir atıkları kaynağında ayrı toplanması

durumunda, çöp miktarını azaltarak karşılaştığımız atık

problemlerinde kolaylık sağlanır.

Geri dönüşümün önemli bir gerekliliğide enerji tasarrufu

konusudur.Geri dönüşüm işlemleri sayesinde bir enerji

üretimi söz konusu değildir fakat zorunlu olarak imal

edeceğimiz ürünleri geri dönüştürülmüş atıklardan

ürettiğimiz vakit çok önemli miktarlarda enerji tasarrufu

sağlarız.Bu konuda bir kaç örnek vermek gerekirse;

48

-1 ton plastik ambalaj atığının geri dönüşümü sonucunda

14000 kWh enerji tasarrufu sağlanmış olur.[24]

-1 ton cam atığının geri dönüşümü sonucu 100 litre benzin

tasarrufu sağlanmaktadır.[24]

-1 ton kullanılmış kağıdın geri kazanılması ile 4100

kWh’lik enerji tasarruf edilmektedir[25]

-Geri kazanılmış metalden 1 ton alüminyum yapmak için

gereken enerji cevherden yapılacak alüminyum için

harcanan enerjinin %4’üdür. Aynı şekilde bakır

bileşimlerin, geri kazanılması için gereken enerji bu

metalin madenlerden çıkartılması için gereken enerjinin

sadece %13’üdür.[25]

Geri dönüşüm ayrıştırma tesisleri ayırmanın yapılabilmesi

için tanecik büyüklügü, şekil, yoğunluk, renk ve

manyetizma gibi atık özelliklerinden yararlanan bir dizi

malzeme işleme prosesini kullanmaktadır. Türkiyedeki geri

kazanım tesislerinde genellikle ayrıştırma işlemi

konveyör bantlar üzerinden el ile yapılmaktadır.

49

Şekil 6.1: Metal atıkların ayrıştırılmasında kullanılan

bir manyetik ayırıcı

Şekil 6.2: Atıkların rengine göre optik ayırıcı

50

7. DEĞERLENDİRME VE DÜNYADAN ÖRNEKLER

İsveç’te 17'si evsel atık yakan toplam 21 katı atık

yakma tesisi çalışmaktadır. Toplam üretilen evsel atık

miktarı, 3 200 000 ton/yıldır.Bunun 1 210 000 tonu, yani

% 38'i yakılmaktadır. Yakma tesislerinin hepsi enerji

değerlendirerek çalışmaktadır.

İsveç'te, merkezî ısıtma yaygın olduğu için, atıkların

yakılması özellikle avantajlıdır.[16]

İspanya’da 9'u enerji kazanma ile çalışan toplam 13 katı

atık yakma tesisi mevcuttur. Enerji kazanma ile çalışan

tesislerin toplam kapasitesi 1 430 000 t/yıl, yani toplam

üretilen çöpün %10'udur.[16]

Portekiz'de henüz bir evsel katı atık yakma tesisi

bulunmamaktadır. Ülkede üretilen toplam evsel katı atık

miktarı, 3 600 000 t/yıl'dır. Bunun %34'ü düzenli

depolamaya, %51'i vahşi çöplüklere, %15'i ise

kompostlaştırma tesislerine gönderilmektedir.[16]

Almanya’da yakılabilir evsel katı atık için bir kapasite

fazlası vardır. İlgili yönetmeliğe (TA Siedlungsabfall)

göre, 2005 yılında , tüm belediyeler ve belediye

51

birlikleri, geri kazanılamayan atıkları yakmak

zorunluluğu getirmişlerdir. Ülkede 51 yakma tesisi

bulunmaktadır. Bunların hepsi enerji değerlendirerek

çalışmaktadır. Kapasitenin tümü değerlendirilmemektedir.

Almanya'daki toplam kapasite 12 milyon ton/yılken, yılda

yaklaşık 7 - 8 milyon ton atık yakılmaktadır [26].

Dünyadaki 2006 itibariyle kentsel katı atık noktasındaki

bertaraf yöntemleri yüzdeleri tablo 11 de verilmiştir.

ÜLKE DEPOLAMA%

TERMAL BERTARAF%

GERİ KAZANIM%

KOMPOST%

TÜRKİYE 97,58 0,98 0,29 1,15

MEKSİKA 96,70 0,00 3,30 0,00

İNGİLTERE

64,30 8,40 17,40 9,30

İTALYA 54,40 12,10 0,00 33,30

ABD 54,30 13,60 23,80 8,40

İSPANYA 51,70 6,70 9,00 32,70

FRANSA 36,00 33,80 15,80 14,30

ALMANYA 17,70 24,60 33,10 17,10

JAPONYA 3,40 74,00 16,80 5,80

52

Tablo7.1: Kentsel katı atık teknolojisi noktasındaki

dünyadaki mevcut durum.2006 [27]

depolama sahaları; 46

biyogaz tesisleri; 2kompost tesisleri; 1

belediye çöplükleri; 51

Tablo7.2:Belediyeler tarafından toplanan atıkların

bertaraf yüzdeleri. Türkiye 2011. [28]

Türkiye katı atık teknolojisi noktasında dünyada çok

geride kalmaktadır.Grafiktede görüldüğü gibi yaygın

uygulamalar %51 ile vahşi depolama alanlarında

biriktirilmektedir.Düzenli depo sahalarının oranı ise %46

dır.Yeni yeni yasalaşan yönetmelikler ve dünyadaki

yönelmelerin etkisiyle biyogaz tesisleri yakma tesisleri

düzenli depo alanları gibi entegre çözümlerin oranları

artmaktadır.

Yakma prosesi sonucu çıkan ısı enerjisi ile üretilen

buhar, buhar türbinleri ile elektrik enerjisine

dönüştürülmektedir. Bu yüzden üretilecek enerjinin ticari

değeri, diğer yakıt kaynaklarından üretilecek olan

elektrik ve ısıyla sınırlıdır. Böylelikle yakma

fırınlarıyla kombine edilmiş olan buhar türbinlerinin

potansiyel net elektrik üretme verimi %14-27 arasında

53

olup, buhar türbininden elektrik üretimi verimi %10-20

arasında değişen piroliz veya gazlaştırma proseslerinin

üstündedir [29] Ancak gazlaştırma ve piroliz gibi ileri

termal işlemler ile elde edilen singazının gaz motoru

veya gaz türbinlerinde doğrudan yakılarak elektrik

üretiminde %30‟lara ulaşan verime ulaşabilmesidir.

Piroliz yönteminde elektrik üretiminin yanı sıra, Ana

Proses Ünitesine beslenen girdi biyokütle enerjisini gaz

formunda ortaya çıkarırken, enerjinin %15 ila 18‟i katı

artığın içerisinde kalmaktadır. Bu katı artık, karbon

bakımından zengin kömür granülüdür ve pek çok kömüre göre

daha yüksek kalorifik değere sahiptir. Son olarak, proses

geniş hacimlerde, içerisinde buhar formunda yağ

bulunduran, yanıcılığı yüksek sıcak gaz üretmektedir. Bu

sıcak gaz, geri kazanım ünitesinde soğutularak, distile

ürün haline dönüştürülür. Distile edilen (damıtılan)

yağlar gibi yan ürünler de enerjiye dönüştürülebilir.

Birleşik ısı ve güç üretme (CHP) uygulamaları ile toplam

proses verimi yaklaşık %45‟e kadar ulaşabilmektedir.

Ayrıca, koşullar daha çok hidrojen üretmek üzere

değiştirildiğinde, singaz yüksek sıcaklıklı yakıt

pillerine (örn: elektriğiye dönüşüm verimi %40-45 olan

Ergimiş Karbonat Yakıt Pilleri- MCFC) beslenerek toplam

elektrik verimi arttırılabilir. Bu önemli bir opsiyon

olarak karşımıza çıkmaktadır çünkü günümüz itibariyle en

54

iyi koşullarda belirtilen gaz motoru verimi %36‟dır.

Yapılan ARGE çalışmaları ve endüstiryel ölçekteki

testler, sisteme yüksek nem içeren hammadde beslendiğinde

bu duruma uygun hidrojen bakımından zengin gaz

üretilebileceğini kanıtlamıştır.Bertaraf metodu Enerji Potansiyeli (MWh per ton

MSW) Geri Dönüşüm 2,25Düzenli depolama 0,11Yakma 0,59Gazlaştırma 0,66Piroliz 0,66Anaerobik Çürütme 0,25

Tablo7.3 : Ton Belediye Atığı Başına Net ElektrikPotansiyeli [29]

8.SONUÇ

Dünya nüfusunun hızla artması, tüketim maddelerinin

çesitliligi ve tüketim alışkanlıklarının değişmesi ciddi bir

atık sorunuyla karşı karşıya kalmamıza sebep olmaktadır.

Atık sorununun etkin bir sekilde çözülebilmesi için yeni

teknolojilerin kullanımının tüm dünyada yaygınlaşması

gerekmektedir.

Katı atıkları hiçbir işlemden geçirmeyip vahşi depoladığımız

zaman gerak sızıntı suyu etksi gerek karbon salınımı etkisi

ile çevreye büyük zararlar veririz.Aynı zamanda önemli maddi

55

getirileri olan atıklardan faydalanmamış ve potansiyel

enerjilerini israf etmiş oluruz.

Bu bağlamda projemde katı atıklardan enerji üretiminde

dünyada kullanılan depo gazından enerji geri kazanımı,

yakma, gazlastırma ve anaerobik çürütme teknolojileri

incelenmistir. Depo gazının enerji potansiyelinin

degerlendirilmesi ve yakma teknolojileri dünyada en çok

kullanılan teknolojilerdir.Dünyada tepklere neden olabilen

yakma uygulaması baca gazı emisyonlarının iyi bir şekilde

yapıldığı takdirde son derece çevreci de bir uygulamadır.

Anaerobik çürütme teknolojisi daha çok Avrupa’da

kullanılmaktadır.Gazlastırmanın yakmaya göre elektrik üretim

verimi daha yüksektir, bir diger önemli avantajı da hava

kirletici emisyonlarının çok düşük olmasıdır.Bunların

yanında birim ton atık başına net elektrik potansiyeli en

yüksek olan teknoloji ise piroliz uygulamasıdır.

56

KAYNAKÇA

[1]. BORAT, M. 2003, Katı Atıkların Yönetimi Ders Notları,İstanbul ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Bölümü İstanbul

[2]. GENDEBİEN, A.,PAUWELS, M., CONSTANT, M., LEDRUT DAMANET,M-J., NYNS, E-J., WİLLUMSEN, H-C., BUTSON, J., FABRY, R., veFRRERA, G-L., 1992, Landfill gas from environment to energy . final report,Commission of the Europen Communities, office for Official Publicat, ons ofthe European Communities.

[3]http://www2.cedgm.gov.tr/cedsureci/inceleme_degerlendirme_sureci/12_

ids.pdf sf:37

[4] Yolcu, İ.D., 1999. Bursa katı atık yönetimi, Kent Yönetimi _nsan ve ÇevreSorunları Sempozyumu, _stanbul, 17-19 Subat, c. 3, s. 300-312.

[5] Demir, A. ve Tüylüoglu, B.S., 1999. Düzenli depolama tesislerinin tasarım veişletilmesi, Kent Yönetimi insan ve Çevre Sorunları Sempozyumu,İstanbul, 17-19 Subat, c. 3, s. 273-281

[6] IPCC Hükümetlerarası İklim Değişikliği Paneli 4. Değerlendirme Raporu, 2007

[7] Eurostat “Using ofcial statistics to calculate greenhouse

gas emissions” 2010 edition

[8] El-Beny, D.,2002 Katı atık düzensiz sahaları için uygun gaz olusum modellerinin belirlenmesi, Yüksek Lisans Tezi, İ.T.Ü. FenBilimleri Enstitüsü, İstanbul.

57

[9] Saltabaş, F., “Biyogaz Esaslı Kojenerasyon Santralleri”Yüksek Lisans Tezi, Fen Bilimleri Ens., Sakarya Üniversitesi,2004.

[10] Tchobanoglous, G., Theisen, H. and Vigil, S.A., 1993.Integrated Solid WasteManagement: Engineering Principles and Management Issues,McGrawHill International Editions.

[11] Gendebien, A. and Commission of the Europen

Communities,1992. Landfill

[12] Demir, İ., Altınbas, M. ve Arıkan,O., 1999. Katı atıklariçin entegre yönetimyaklasımı, Kent Yönetimi İnsan ve Çevre Sorunları Sempozyumu,İstanbul, 17-19 Subat, c.3, s. 252-262.[13,] Özçakıl, M., Türkiye’de katı atık depo gazı geri kazanım

tesislerinin degerlendirilmesi,Yüksek Lisans Tezi, İ.T.Ü. Fen

Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.[14] Atıktan Enerji Eldesinde Termal Bertaraf Teknolojileri Dr.

Merve Tezcakar teknoloji Müdürü Recydia AŞ.

[15] Williams R. H., Larson E. D., Katofsky R. E., Chen J.,

(January 1995), Methanol and Hydrogen from Biomass for

Transportation, Energy for Sustainable Development, Vol. 1,

no. 5, pp: 18-34

[ 16]R&R Bilimsel ve Teknik Hizmetler Ltd. Şti., “Katı atık yönetimi stratejisininuygulanmasına yönelik kurumsal güçlendirme ve teknik destek içinhazırlanan rehber”, R&R, Ankara,

58

[17] http://www.eie.gov.tr/yenilenebilir/biyo_gazlastirme.aspx

[18] Ni M., Leung D. Y. C., Leung M. K. H., Sumathy K.,

(2006), An overview of hydrogen production from biomass, Fuel

Processing Technology, vol. 87, pp. 461-472

[19.] Boyle G., 2004, Renewable Energy: Power for A

Sustainable Future, pp:133

[20] DEFRA (2007b), „Advanced Thermal Treatment of Municipal

Solid Waste‟, p: 3

[21]Bischoff, M., Schmidt, E., “Wasser- Dampf- Kreislauf”, Verlag, Berlin,118 (1994).

[22] Heide, J. and Eisma, M., 1997. Soil Management part 3:

Municipal solid waste

disposal selected topics, Delft University of Technology.[23]http://www.soleaenerji.com/Biyogazenerji.asp

[24] http://tr.wikipedia.org/wiki/Geri_d%C3%B6n%C3%BC%C5%9F%C3%BCm

[25]İnternet: Çevre ve Orman Bakanlığı Atık Yönetimi Dairesi

Başkanlığı “Katı

atıkların geri kazanımı”

http://www.atikyonetimi.cevreorman.gov.tr (2006).

[26] Schmitt, J., “Waste Management in the Context of Europe; the Germansituation;” , NVRD congress, Germany, 78 (1997).[27] Muhammet SARAÇ, Onur ULUDAĞ İZAYDAŞ[28] Erdem M.A., 2011. “2003’den Bugüne Atık Yönetimi”, Atık Yönetimi Sempozyumu, Antalya ,17 Nisan.

59

[29] http://www.no-burn.org/article.php?id=610

ÖZGEÇMİŞ

Abdullah Yıldız şubat 1991 tarihinde Edirne’de doğdu.2005

yılında Ankara Yıldırım Beyazıt Anadolu Lisesinde

başladığı lise öğrenimini 2009 yılında Açık Öğretim

Lisesinden mezun olarak sonlandırdı. Aynı yıl Trakya

Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümüne kaydını

yaptırdı. Halen bu bölümde lisans öğrenimini

sürdürmektedir.

abdullahyildiz111@gmail.com

60