Yenilenebilir Enerji |
Biyogaz

Sera gazlarından biri olan metanın üretimine katkıda bulunan önemli insan kaynaklı (Antropojenik) aktivitelerden biri de hayvansal üretim yapan işletmelerdir. Günümüzde besicilik, kümes hayvancılığı ve süt endüstrisinin yoğunlaşması ile beraber, hayvansal üretim yapan işletmelerin yarattığı çevre kirliliğinde önemli bir artış gözlenmektedir. Tüm dünyada çiftlik hayvanlarının gübrelerinden oluşan metan miktarı yaklaşık 9.3 tg/yıl olup, bunun da toplam metan emisyonunun  %5’ni oluşturduğu tahmin edilmektedir. Gübre kaynaklı metan emisyonunun %52’si gelişmiş ülkelerde ortaya çıkmaktadır. Yapılan çalışmalarda, çiftlik hayvanlarından ortaya çıkan amonyağın, asit yağmurlarına, metan gazının ise sera etkisine yol açarak küresel problemlere neden olduğu görülmüştür. Türkiye’de ise yıllar yılı hayvansal atıklar genel olarak kırsal kesimde tarım topraklarında doğal gübre olarak ya da ısıtma amacıyla evlerde kullanıldı. Fakat bu kullanım alanları çevreye verdiği zararları minimize etmemekle beraber karlı bir işte değildi. Zamanla ilerleyen teknoloji ile birlikte görüldü ki hayvansal artıklardan verimli bir şekilde enerji elde edilebileceği gibi enerji elde edildikten sonra kalan atıktan da daha verimli tarımsal gübre elde edilebilmektedir. İşte bu yöntem biyogaz üretimi olarak adlandırılmaktadır.

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. Biyogaz elde edinimi temel olarak organik maddelerin ayrıştırılmasına dayandığı için temel madde olarak bitkisel atıklar ya da hayvansal gübreler kullanılabilmektedir. Kullanılan hayvansal gübrelerin biyogaza dönüşümü sırasında fermente 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 pek önemli değildir. Çünkü bu gübre topraklarda verim amaçlı kullanılamaz. Topraklarda tuzluluğa sebep olur. 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:

Hidroliz

Asit oluşturma

Metan oluşumu

Birinci aşama atığın mikroorganizmaların salgıladıkları enzimler ile çözünür hale dönüştürülmesidir. Bu aşamada polisakkaritler monosakkaritlere, proteinler peptitlere 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 olabilen 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.

Biyogaz, tarihte ilk olarak Asurlulara dayanmaktadır. Önce Asurlular daha sonra da İranlılar banyo ısıtılmasında biyogazı kullanmışlardır.  Alessandro Volta 18.yyda oksijensiz ortamda metan gazı üretimini tespit etmiştir. Biyogaz üretimi kayıtlara 1895 yılında İngiltere’de geçmiş, bu tarihten sonra özellikle 3. dünya ülkeleri biyogaz üretimine büyük önem vermişlerdir.  Daha sonrada dünyada ki biyogaz üretimi giderek yaygınlaşmaya başladı.

Avrupa'nın hayvan gübresi ile elde ettiği biyogaza ve tesis sayısına bakılacak olursa bu noktada Almanya en fazla üretim yapan ülke konumundadır. Bunda hükümetin uyguladığı teşvikler etkili olmuştur.1999 yılında 850 olan biyogaz tesisi sayısı hızla artmış ve şuan 4000 civarında tesise sahip olduğu düşünülmektedir. Bu tesislerin çoğu çıkan biyogazı arıttıktan sonra elektrik üretiminde kullanmaktadır. Almanya’da şu anda biyogazın elektrik üretimindeki payı yüzde 1,5 civarında. Yılda 5 milyar kWh elektrik üretiliyor. Almanya’da geliştirilen teknoloji ile biyogaz doğalgaza çevriliyor ve bu şehir şebekelerine veriliyor. 2020 yılındaki hedef, biyogazın elektrik üretimindeki payını % 17’ye, yıllık 76-80 milyar kwh’a çıkarmak.

Almanya'daki biyogaz tesislerinin yıllara göre dağılımı

Danimarka’da ise 22 adet merkezi tesis bulunmakta ve bu tesislerin her biri 1000-8500m³ hacminde ve 1000-1500 m³/gün biyogaz üretecek kapasitededir. Reaktörlerde oluşan H2S’i uzaklaştırmak içinde ucuz bir yöntem geliştirmiştirler. Yöntem: biyogazın içine atmosferik havanın ilave edilmesine ve sülfitin sülfata yükseltgenmesine dayanır. Çünkü biyogazın gaz motorlarında elektrik üretiminde kullanılması için başta H₂S olmak üzere içindeki safsızlıkların giderilmesi gerekmektedir. Danimarka’da 2002 yılında 3.35 peta joule biyogaz üretilmiştir. Bunun çoğu da hayvan gübresine dayalıdır. Danimarka’yı İsveç takip ediyor 12 civarında ki çiftlik tipi biyogaz tesisi ile. Bu tesislerde biyogaz üretimi hayvan gübresi ve gıda endüstrisi atıkları karıştırılarak gerçekleştirilmektedir. Ve her biyogaz tesisinde yıllık ortalama 10000 ton hammadde biyogaz üretiminde kullanılmaktadır.

Hindistan'daki biyogaz tesislerinin yıllara göre dağılımı