ORGAN K ATIKLARIN KULLANILDI I 1000 BA LIK R B YOGAZ TES N PROJELEND LEREK MALAT VE ÜRET M MAL YET ANAL ZLER N BEL RLENMES Ay e Özge SAVA T.C. BURSA ULUDA ÜN VERS TES FEN B MLER ENST TÜSÜ ORGAN K ATIKLARIN KULLANILDI I 1000 BA LIK B R B YOGAZ TES N PROJELEND LEREK MALAT VE ÜRET M MAL YET ANAL ZLER N BEL RLENMES Ay e Özge SAVA Prof. Dr. Kamil AL BA (Dan man) YÜKSEK L SANS TEZ YOS STEM MÜHEND SL ANAB M DALI BURSA – 2018 Her hakk sakl r ÖZET Yüksek Lisans Tezi ORGAN K ATIKLARIN KULLANILDI I 1000 BA LIK B R B YOGAZ TES N PROJELEND LEREK MALAT VE ÜRET M MAL YET ANAL ZLER N BEL RLENMES Ay e Özge SAVA Bursa Uluda Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Biyosistem Mühendisli i Anabilim Dal Dan man: Prof. Dr. Kamil AL BA Sanayi at klar , hayvansal at klar ve tar m kaynakl at klardan elde edilen biyogaz ile biyoenerjinin kullan hem geli mi hem de geli mekte olan ülkelerde yayg nla maktad r. Yap lan çal mada; biyogaz hakk nda genel bilgiler verilmi olup, bu bilgiler nda 1000 büyük ba hayvan kapasitesine sahip bir tar m i letmesinin at klar ile kurulacak biyogaz tesisi için tasar msal ve mali hesaplamalar yap lm r. Tesiste olu acak hayvansal at k miktar 8.030 ton/y l olaca öngörülerek, at k kombinasyonuna eklenecek su miktar , ön dengeleme havuzu hacim ve boyutlar , reaktör hacim ve boyutlar , gübre depolama havuzu hacim ve boyutlar hesaplanm r. Bekletme süresi, ekonomik analizler ve önceki çal malar referans al narak seçilmi tir. Biyogaz tesisinin i lem ak hakk nda bilgi verilmi tir. Kurulacak olan 125 kW elektrik üretim kapasitesindeki tesis için tüm gelir ve gider kalemleri dikkate al narak maliyet analizleri yap lm r. Bu analizler sonucunda, tesise yap lan yat n geri dönü süresi 4 y l, tesisin amortisman süresinden sonra elde edece i y ll k gelir 105.753,00 € olarak hesaplanm r. Tesisin çal ma süresi minimum 20 y l olarak öngörülmü tür. Anahtar Kelimeler: Organik at k, biyogaz, metan, anaerobik çürüme, hayvansal at k 2018, vii + 72 sayfa. i ABSTRACT MSc Thesis DEFINING OPERATING AND PRODUCTION COSTS BY DESIGNING PROJECT OF A 1000 CATTLE CAPACITY BIOGAS FACILITIY WHICH USES ORGANIC WASTES Ay e Özge SAVA Bursa Uluda University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Biosystems Engineering Supervisor: Prof. Dr. Kamil ALIBA Biogas and bioenergy which obtained from industrial wastes, animal manure, and agricultural wastes are becoming widespread in both developed and developing countries. In this study, general information about biogas has been given. Base on this information, design and financial calculations have been made for a biogas plant that is going to be feed by a farm which has 1000 cattle capacity. The amount of animal waste has been estimated at 8.030 tons per year. The amount of water to be added to the manure combination, the volume, and dimensions of the pre- equilibrium pool, reactor, manure storage pool has been calculated considering the estimation. Detention period has been selected by considering economic analyzes and previous studies. Information has been given about flow chart of the biogas plant. Cost analyzes have been made by considering all income and expense items of the biogas plant which has 125 kW electricity production capacity. As a result of these analyzes, biogas plant’s redemption period has been calculated as 4 years. Biogas plant’s annual income after the redemption period has been calculated as 105.753,00 €. Running time predicted as at least 20 years. Keywords: Organic waste, biogas, methane, anaerobic digestion, animal waste 2018, vii + 72 pages. ii TE EKKÜR Bu tez çal mas n ba ndan sonuna kadar her konuda bilgi ve birikimini benimle payla an, bana yol gösteren de erli dan man hocam Sn. Prof. Dr. Kamil Aliba ’a, yüksek Lisans e itimim boyunca, bilgi ve deneyimlerini yans tan, her konuda yard mc olan Uluda Üniversitesi Biyosistem Mühendisli i Bölümünün tüm ö retim üyeleri ve personeline,hayat n her safhas nda, her türlü zorlukta tereddütsüz yan mda olan ve bana tüm desteklerini sunan can m anne ve babama, ne esiyle her daim beni mutlu eden Simay ve Elvinsu’ya, sonsuz sayg ve sevgilerimle te ekkürlerimi sunar m. 05/07/2018 Ay e Özge SAVA iii NDEK LER Sayfa ÖZET ........................................................................................................................ i ABSTRACT ............................................................................................................. ii TE EKKÜR ............................................................................................................iii MGELER ve KISALTMALAR D ............................................................... vi EK LLER D ................................................................................................ vii ZELGELER D .......................................................................................... viii 1. G ................................................................................................................... 1 2. KURAMSAL TEMELLER .................................................................................. 4 2.1. Biyogaz n Tan ve Üretim Döngüsü ............................................................... 4 2.2. Biyogaz Üretiminin Tarihçesi ............................................................................ 7 2.3. Biyogaz Enerjisinin Kullan m Alanlar .............................................................. 7 2.4. Biyogaz Üretiminin Faydalar ............................................................................ 9 2.5. Biyogaz Üretiminde Kullan labilecek Hammaddeler ........................................ 10 2.5.1.Hayvansal at klar ........................................................................................... 11 2.5.2. Bitkisel at klar............................................................................................... 13 2.5.3. Organik içerikli kentsel ve endüstriyel at klar................................................ 14 2.6. Biyogaz n Genel Durumu ................................................................................ 17 2.6.1. Biyogaz n dünyadaki durumu ........................................................................ 17 2.6.2. Biyogaz n Türkiye’deki durumu.................................................................... 19 2.7. Anaerobik Fermantasyon ve Biyogaz ............................................................... 20 2.7.1. Hidroliz ........................................................................................................ 22 2.7.2. Asidojenez (Uçucu ya asitlerinin olu umu) ................................................. 23 2.7.3. Asetojenez (Asetat olu umu) ......................................................................... 24 2.7.4. Metanojenez ve metan Bakterileri (Metanojenler) ......................................... 25 2.8. Biyogaz Üretimini Etkileyen Unsurlar ............................................................. 28 2.8.1. S cakl k ......................................................................................................... 29 2.8.2. Hidrolik bekleme süresi ................................................................................ 31 2.8.3. Organik yükleme h .................................................................................... 32 2.8.4. Karbon/Azot oran ........................................................................................ 33 2.8.5. PH de eri ...................................................................................................... 35 2.8.6. Toksinler....................................................................................................... 36 2.8.7. Kar rma ..................................................................................................... 36 2.8.7.1. Pasif kar rma sistemleri .......................................................................... 38 2.8.7.2. Aktif kar rma sistemleri .......................................................................... 38 2.9. Biyogaz Tesisleri ............................................................................................. 39 2.9.1. Kapasiteye göre biyogaz tesisleri .................................................................. 39 2.9.2. Besleme tipine göre biyogaz tesisleri ............................................................ 39 2.9.2.1. Kesikli (Batch) fermantasyon ..................................................................... 39 2.9.2.2. Kesikli beslemeli fermantasyon .................................................................. 39 2.9.2.3. Sürekli fermantasyon ................................................................................. 40 2.9.3. Biyogaz üretiminde kullan lan anaerobik reaktörler....................................... 40 3. MATERYAL VE YÖNTEM .............................................................................. 42 3.1. Biyogaz Tesisi Tasar nda Dikkat Edilmesi Gereken Unsurlar....................... 42 3.2. Biyogaz Tesisinin Üniteleri .............................................................................. 43 3.3. Bekletme Süresinin Seçimi .............................................................................. 44 3.4. Reaktör Seçimi ve Boyutland lmas ............................................................... 45 iv 3.5. Biyogaz Reaktörünün Is tma htiyac ve Is Kay plar ...................................... 46 3.6. Tesis Maliyet Hesaplamalar ............................................................................ 48 3.6.1. Elektrik geliri ................................................................................................ 48 3.6.2. Gübre geliri ................................................................................................... 49 3.6.3. Is geliri ........................................................................................................ 49 3.6.4. Karbon geliri ................................................................................................. 49 3.7. Biyogaz Tesisinin lem Ak .......................................................................... 50 4. BULGULAR ...................................................................................................... 52 4.1. Tesis Tasar ve Hesaplamalar ....................................................................... 52 4.1.1. Toplam at k miktar n hesaplanmas ............................................................ 52 4.1.2. Ön dengeleme havuzunun boyutland lmas ................................................. 53 4.1.3. Reaktör kat ve uçucu kat madde yüklemesi, reaktör hacmi hesaplanmas .... 55 4.1.4. S gübre depolama havuzu boyutlar ........................................................... 57 4.2. Tesis Ç kt lar Ve Gelir Hesaplamalar ............................................................. 57 4.2.1. Biyogaz üretimi ............................................................................................ 58 4.2.2. Elektrik üretimi ve elektrik geliri .................................................................. 59 4.2.3. Gübre üretimi ................................................................................................ 60 4.2.4. Is üretimi ..................................................................................................... 61 4.2.5. Karbon emisyonu .......................................................................................... 61 4.3. Tesis Giderleri ................................................................................................. 62 4.4. Tesis Maliyet Analizi ....................................................................................... 63 5. TARTI MA VE SONUÇ ................................................................................... 65 KAYNAKLAR....................................................................................................... 67 EKLER................................................................................................................... 70 EK 1 ....................................................................................................................... 71 ÖZGEÇM ........................................................................................................... 72 v MGELER ve KISALTMALAR D Simgeler Aç klama CH4 Metan Gaz CO2 Karbondioksit Gaz H2O Su Buhar N2 Azot Gaz H2 Hidrojen Gaz NH3 Amonyak O2 Oksijen Gaz H2S Hidrojen Sülfür Gaz saltmalar Aç klama Tüik Türkiye statistik Kurumu Hbs Hidrolik Bekleme Süresi Uk Uçucu Kat Madde Oyh Organik Yükleme H Okm Organik Kuru Madde Km Kuru Madde Vd Reaktör Hacmi Sd Beslenen Hammadde Miktar Rt Bekleme Süresi Bbh Büyük Ba Hayvan Kg Kilogram Kwh Kilowattsaat L Litre M3 Metreküp mL Mililitre mm Milimetre vi EK LLER D Sayfa ekil 2.1. Biyogaz döngüsünün mikrobiyolojik safhalar ............................................... 6 ekil 2.2. Biyogaz n kullan m alanlar emas ............................................................... 9 ekil 2.3. Biyogaz üretim sisteminde hammadde ve enerji ak lar diyagram ............. 11 ekil 2.4. Avrupa Birli i ülkelerinde biyogaz tesisi ..................................................... 18 ekil 2.5. Biyogaz üretiminin a amalar ...................................................................... 21 ekil 2.6. Metanojenler ile sülfat indirgeyen bakterilerin H2S ile CH4 üretimi ............. 25 ekil 2.7. Biyogaz üretimini etkileyen parametreler .................................................... 29 ekil 2.8. S cakl a göre metan bakterin bekleme sürelerindeki de im ..................... 31 ekil 2.9. Mekanik kar rma sistemlerine örnekler .................................................... 38 ekil 3.1. Biyogaz reaktörünün l ak ..................................................................... 47 ekil 3.2. Biyogaz tesisi i lem ak emas .................................................................. 51 vii ZELGELER D Sayfa Çizelge 2.1. Biyogaz kompozisyonu ............................................................................. 4 Çizelge 2.2. 1 m3 biyogaz n l e de erleri ................................................................. 5 Çizelge 2.3. Biyogaz ve di er yan gazlar n özellikleri ............................................. 5 Çizelge 2.4. Hayvan türlerine ba at k spesiyaliteleri ve biyogaz verimlilikleri ......... 13 Çizelge 2.5. Madde baz nda biyogaz üretim miktarlar ................................................ 15 Çizelge 2.6. Hammadde cinslerine göre, kuru madde konsanstrasyonu de erleri ......... 15 Çizelge 2.7. Almanya'da mevcut durum ve 2020 hedefi .............................................. 18 Çizelge 2.8. Geli mekte olan ülkelerde biyogaz tesisi say lar ..................................... 19 Çizelge 2.9. Baz metanojenik bakteri türleri ve kulland klar substratlar ..................... 27 Çizelge 2.10. Biyokimyasal reaksiyonlar için belirli s cakl k aral klar ........................ 30 Çizelge 2.11. Mezofilikçal an reaktörler için optimum yükleme h .......................... 33 Çizelge 2.12. Baz organik at klar n C/N oran ............................................................ 35 Çizelge 3.1. Büyükba hayvan at klar n reaksiyondaki faydalar ve maliyetleri ........ 48 Çizelge 4.1. Ön dengeleme havuzu boyutlar ............................................................... 55 Çizelge 4.2. Biyogaz reaktörünün boyutlar ................................................................. 56 Çizelge 4.3. Fermente gübre depolama havuzu boyutlar ............................................. 57 Çizelge 4.4. Birim döviz bedelleri ............................................................................... 58 Çizelge 4.5. Biyogaz tesisi ç kt lar ve gelir kalemleri ................................................. 62 Çizelge 4.6. Biyogaz tesisi y ll k gider tablosu ............................................................ 63 Çizelge 4.7. Biyogaz tesisi fizibilite ablonu ............................................................... 64 viii 1. G Dünyadaki nüfusun fazlala mas sonucunda enerji ihtiyac her geçen gün yükselmektedir. Fosil kaynakl yak tlar n h zla yok oldu u ve küresel nman n ciddi tehlike arz etti i günümüzde, sürdürülebilir enerji talebinin önemi kabul edilebilir bir gerçektir. Bilhassa sera gaz ndan kaynaklanan emisyonlar n sebep oldu u bu sorunun do ru yöntemler ile engellenmesi ve olu an emisyonlar n enerji olarak de erlendirilmesi sürdürülebilir bir gelecek ad na önem ta maktad r (Anonim 2017). Hayvanlardan kaynakl kat at klardan, tar msal alanlar için gübre olarak ya da nma kaynakl kurutulup yak larak tarih boyunca yararlan lm r. Kanatl hayvan sektörü, tüm geli mi ülkelerde oldu u gibi, Türkiye’de de son y llarda h zla artm r. 1960’l ve 1970’li y llarda yap lan köklü de ikliklerden sonra geleneksel tavukçuluk letmelerinin yerini entegre yap ya sahip tavukçuluk i letmeleri alm r, bu durum büyükba hayvan i letmelerinde de ayn oranda görülmektedir. Son y llarda çiftlik say ve kapasitelerindeki art nedeniyle hayvansal kaynakl at klar n yönetimi zorla r, gübreye ba çevresel sorunlar gündeme gelmi tir. Hayvansal at ktan kaynakl problemler, sanayi i letmelerinden olu an at klara ba sorunlar kadar zararl olabilmektedir. Bilhassa yüzey sular n ortam drenaj , tar m i letmelerinden dönen sular ve hayvan at klar n depoland araziler su kirlili inin temel sebepleri olarak görülmektedir. Fosil enerji kaynaklar ndaki azalman n beraberinde, gelecekteki enerji yönetiminin sa lanmas ve olu abilecek enerji krizlerinin önlenmesi için hayvansal ve di er organik at klardan kaynaklanan çevre sorunlar beraber de erlendirilmesinin gelecek için avantajl oldu u öngörülmektedir. Hayvan gübreleri için çevreye yararl bir at k yönetim ekli olan biyogaz tesisleri ile at k bertaraf na ek olarak olu an yan ürünlerden de fayda sa lamak mümkün olmaktad r (Camc ve ark. 2013). Bitkisel veya hayvansal kaynakl olan organik madde içeri i yüksek at klardan yararlan lmas , çevresel olarak büyük öneme sahiptir. Bu nedenle, geli mekte olan ülkeler ba ta olmak üzere en yayg n enerji kaynaklar ndan birisi biyokütledir. 1 Dünyadaki enerji tüketiminin yakla k olarak %15’i biyokütleden sa lan rken bu oran geli mekte olan bölgelerde enerji tüketiminin yakla k % 43’ü olarak görülmektedir (Ba çetinçelik ve ark 2007). Biyogaz temel olarak, organik madde oran yüksek gazlardan olu turmakla beraber hayvan gübresi ba ta olmak üzere, organik at klardan ve daha farkl birçok kaynaktan da elde edilebilmektedir. Hayvanlardan olu an at klar n sahip oldu u organik maddeler nedeniyle ve çevrede at l olarak bulunmalar ndan dolay , biyogaz enerjisi elde etme potansiyeli yüksektir. Hayvan gübresinin içeri indeki metan, organik maddenin anaerobik fermantasyonu sonucunda ortaya ç kar (Safley ve ark. 1992). Hem gevi getiren hayvanlar n (s r, koyun, keçi) hem kanatl hayvanlar n (tavuk, hindi, kaz, ördek) ve de gevi getirmeyen di er hayvanlar n (at, e ek, kat r) at klar ile metan üretilir. Olu an metan n özellikleri ve miktar ; at kullan lan hayvan n cinsine, ya na, a rl na, beslenme kalitesi ve miktar na ve hayvan n harcad enerji gibi birçok parametreye ba olarak de ir (Anonim 1996). Hayvan at klar ndan kaynaklanan çevre problemleri ve Türkiye hayvanc k letmelerinin geli mesi ile artan çiftlik kapasiteleri dikkate al nd nda projenin fizibilite çal malar için 1000 ba k bir büyük ba hayvan tesisi seçilmi tir. Bu kapsamda, seçilen pilot hayvan çiftli inde olu an at klar n biyogaz süreçleri için fizibilite çal malar yap lm r. Türkiye’de tar m ve hayvanc n geli mesine ba olarak, artan tesis say ve kapasitelerinden ötürü olu an çevresel sorunlar için, bu çal ma kapsam nda ekonomik ve uygulanabilir çözüm alternatifi üretilmesi hedeflenmi tir. Sonuç olarak, hayvan gübresinin potansiyel bir enerji kayna eklinde görülmesi, bu at klar n sebep oldu u çevre sa problemlerinin ba ar planlama, uygulama ve letme yöntemi ile çözülebilece i, çevre sa sorunlar n bertaraf yan nda önemli ölçüde enerji ve kompost/toprak artland üretilebilece i gösterilmi tir. Bu uygulamalar ile tesislerin ilk yat m giderlerinin makul süreler sonunda geri 2 döndürülebilece i ve bu a amadan sonra tesisin karl duruma gelebilece i vurgulanm r. Bu çal mada, biyogaz tesisi tasar projelendirilmi , söz konusu tesislerin maliyet analizleri gerçekle tirilmi , verimlili inin, enerji üretim potansiyelinin, sistem i ba ar , ekonomik unsurlar ve gerekli k staslar ortaya konmu tur. Yöntem olarak ise biyogaz n kullan ld verimlilik ile ilgili matematiksel e itlikleri, enerji üretim potansiyeli ile ilgili matematiksel denklemler, sistem i ba ar modelleri ve maliyet analiz yöntemleri kullan lm r. TÜ K (Türkiye statistik Kurumu) hayvan say lar verileri ile çe itli kaynaklardan al nan çiftlik hayvan gübrelerinin özellikleri, biyogaz n ana bile eni olan metan gaz n verimlili i, biyogaz n elektrik ve üretim potansiyeli verimlilikleri gibi veriler kullan larak tesis temelli biyogaz enerjisi potansiyeli hesaplanm r. Çal ma kapsam nda özellikle Avrupa Birli i’ndeki at k bertaraf tesisleri konusundaki uygulamalar dikkate al nm olup, sabit tüketim bedeli, elektrik al m bedeli ve giderler gibi hesaplamalar Türkiye ko ullar na göre uyarlanm r. 3 2. KURAMSAL TEMELLER 2.1. Biyogaz n Tan ve Üretim Döngüsü Biyogaz, organik at klardan de erlendirilebilir gaz üretilmesi olarak en temel ekilde tan mlanmaktad r. Bir ba ka deyi le, biyokütlenin anaerobik artlarda biyokimyasal reaksiyon ve mikrobiyolojik aktiviteler sonucunda çürümesiyle ortaya ç kan yan bir gaz kar r. Biyogaz n di er yan gazlardan farkl olarak hayvansal at klar ve bitkisel at klar olmak üzere, sadece organik yap daki maddelerin anaerobik çürüme ile oksijensiz ortamda i lenmesi ile elde edilebilmektedir. Biyogaz içeri indeki gaz bile im kompozisyonu hacimsel yüzde olarak ortalama; % 60-70 metan gaz (CH4), % 30-40 karbondioksit gaz (CO2), %0-10 su buhar (H2O), % 0,1-2 azot gaz (N2), %0-1 hidrojen gaz (H2), %0-0,5 amonyak (NH3), % 0,01-0,5 oksijen gaz (O2) ve 20-4000 ppm hidrojen sülfür gaz (H2S) oranlar ndad r. Belirtilen de erler Çizelge 2.1.’de verilmi tir. Çizelge 2.1. Biyogaz kompozisyonu (Çall 2012) Miktar (%) Metan(CH4) 60 - 70 Karbondioksit(CO2), 30 - 40 Su Buhar (H2O) 0 - 10 Oksijen (O2) 0 - 0,5 Hidrojen(H2) 0 - 1 Amonyak (NH3) 0 - 0,5 Azot(N2) 0 - 2 Hidrojen sülfür(H2S) 20 - 4000 ppm Is l De er(kWh/Nm3) 6.5 Yan olan biyogaz kar , yüksek l de ere sahip bir enerji kayna r. çerdi i metan gaz , bu gaz n l de erini olu turan ana maddedir. Metan, birçok kullan m için üstün özelliklere sahip bir yak t türüdür. 1 m3 biyogaz n sa lad miktar 19 678 – 4 23 865 kjoule (4700 - 5700 kcal)’dir. 1 m3 biyogaz n l e de erleri Çizelge 2.2’de verilmi tir. Çizelge 2.2. 1 m3 biyogaz n l e de erleri (Arslan ve Gülen 2005) Biyogaz; kokusu olmayan, renksiz, havadan daha hafif ve mavi renkli parlak alevle yanan bir gaz birle idir. Biyogaz, yerüstünde atmosferik bas nçta (-1640C) dü ük cakl kta s la labilir. Bu gaz n düzenli olarak s lmas yla yo turulmas mümkün olabilir. E er bu ekilde s la rmak istenirse, ortam bas nc 1200 bar n üzerine ç kart lmal r ki bu yol pratik aç dan mümkün de ildir (Avc ve ark. 1995). Önceki çal malarda biyogaz kombinasyonu, ortam n s cakl , gaz n su içeri i, hammaddenin cinsi gibi farkl faktörlerde de iklik gösterdi i ortaya ç km r. Biyogaz, do al gaz n yerini tutabilecek bir enerji kayna olu turmaktad r. Bu ba lamda, uygulamada temizlenmi biyogazdan; LPG ya da do al gaz ile çal an tüm aletlerde (gerekli de imler sonucunda) yararlan labilir. Çizelge 2.3’te biyogaz ve di er gazlar n özellikleri verilmi olup, de erlerinin benzer özellikte oldu u görülmektedir (Koçer 2014). Çizelge 2.3. Biyogaz ve di er yan gazlar n özellikleri (Koca 2007) 5 Biyogaz üretimi, farkl rollere sahip mikroorganizmalar n bulundu u karma k yap daki biyokimyasal bir döngüdür. Bu süreçteki bakterileri grupland rd zda, esas görevi üstlenen iki ana bakteri (asit bakterileri ve metan bakterileri) olarak ay rmak uygun olacakt r (Demir 1993). Biyogaz üretiminde yer alan karma k yap daki organik hammaddelerin havas z ortamda çürümesi; hidroliz safhas , asit üretimi safhas ve metan üretimi olarak üç fazl bir süreç olarak incelenmektedir. ekil 2.1’de gösterildi i gibi, ilk fazda yüksek molekül a rl kl kat ve çözünmü organik hammaddeler; bakterilerin hücre d enzimleriyle fermantasyona u rayarak daha dü ük molekül a rl kl organik maddelere dönü mektedir. Asit üretim a amas nda, dü ük molekül a rl kl organik maddelerin asit bakterilerince muhtelif uçucu ya asitleri ve ard ndan da asetik asitte dönü mektedir. Son safhada, asit üretimi a amas nda üretilen asetik asittin parçalanmas yla veya CO2 ve H2 senteziyle beraber metan olu umu gerçekle mektedir (Kossmann 1999). ekil 2.1. Biyogaz döngüsünün mikrobiyolojik safhalar (Aliba 2004) 6 2.2. Biyogaz Üretiminin Tarihçesi Biyogaz n 1682 y nda ke finin bilinmesiyle, sistemli ara rmalar Alessandro Volta’n n gerçekle tirdi i ve 1770 y nda batakl klarda biyogaz ke fetti i bilinmektedir. 18. yüzy n sonlar nda, John Dalton, Sir Humphry Davy ve William Henry’nin büyük ba at klar ndan fermantasyon ile metan üretimini hayata geçirdikleri söylenmektedir. 19. yüzy n sonlar nda, Bechamp ve Popoff metan gaz olu umuna bakterilerin neden oldu unu ke fetmi lerdir. lk modern biyogaz tesisi, 1859 y nda Hindistan’ n Bombay ehrinde kurulmu tur. 1895’te at k su ar yapan bir tankta olu an biyogaz n biriktirilerek ngiltere’deki Exeter ehrinde sokak lambalar nda kullan biyogaz n ilk ticari olarak kullan olmu tur (Acaro lu 2003, Koçar ve ark 2010, Ayd n 2012). Mikrobiyolojideki geli meler, 1930’dan sonra anaerobik bakterilerin ve metan üretimini etkileyen ko ullar n tespitine yönelik çal malar n artmas na sebep olmu tur. 20. yüzy n ba lar nda biyogaz kullan n yayg nla arak ülkelerin kendi ekonomik ve iklimsel yap lar na uygun biyogaz tesisi geli tirme ve yayg nla rma çabalar n oldu u görülmektedir. 1970’li y llarda kar la lan petrol ve enerji krizi, yenilenebilir enerjiye (dolay yla biyogaza) olan merak art rm r (Akkova 2008, Çall 2012). 2.3. Biyogaz Enerjisinin Kullan m Alanlar Biyogaz n esas itibariyle günlük hayatta çok say da kullan incelenebilir. Proses sonucunda ç kan yan ürünleri ve biyogaz n kullan m alanlar 8 maddede s ralarsak, Is ve buhar üretilmesi Elektrik üretilmesi Gaz türbinleri + jeneratörler Kojenerasyon Yak t pilleri Araç yak tlar Do algaz hatt n beslenmesi 7 Kimyasal madde üretilmesi At k olarak kullan üretimi eklinde olacakt r (Çall 2012). Biyogaz, içeri indeki yan özellikteki metan (CH4) sayesinde, l ihtiyaçlar n giderilmesinin yan s ra elektrik enerjisine dönü türülerek veya kar m içerisindeki CO2 miktar kimyasal olarak tutulup, metan oran art larak içten yanmal motorlarda yak t olarak kullan labilir. Üretilen biyogaz n bir brülör vas tas yla biyogaz sobalar nda, kombilerde, buhar kazanlar nda veya s cak su kazanlar nda uygun artlarda yak lmas yla elde edilen , konutlarda, hayvan bar naklar nda, seralarda ve tesis bünyesinde tma amac yla kullan labilir. Bu ekilde de erlendirilmesi en ucuz ve verimli yöntemdir. çeri indeki metan gaz oran yükseltilerek, özellikle de yüksek s rma oran na sahip motorlarda gaz yak t olarak biyogaz n kullan lmas mümkündür. Biyogaz n ta t üzerinde güvenli ve az yer kaplayarak depolanabilmesi için s lmas veya la lmas gerekmektedir. Bunu ala ml çelik veya kompozit depolarla sa lamak mümkündür. Birçok Avrupa ülkesinde ta tlarda, özellikle de toplu ta ma araçlar nda biyogaz kullan uygulanmakta ve te vik edilmektedir. LPG veya do algaz ocaklar nda, biyogaz n uygun filtreleme i lemlerinden geçirilmesi ile kullan mümkündür. Böylelikle pi irme için gerekli , elektrik enerjisi veya do algaz yak kullan ile de il, biyogazdan sa lanm enerji ile, giderlerinde önemli ölçüde azalma olacakt r. Avrupa’da biyogaz tesislerindeki ç kt lar, genellikle elektrik enerjisine çevrilerek ebekelere aktar lmaktad r. Termik çevrimlerde, mekanik enerjinin yal n olarak elde edilmesi dü ük verimlerde olmaktad r. Bu sebepten, aç a ç kan enerjiden maksimum fayda ile yararlanmak gerekir. Hem mekanik enerjinin elektrik enerjisine dönü ümünün sa lanmas hem de olu an dan faydalan lmas i lemlerine kojenerasyon ad verilmektedir. Biyogaz n bu sistemlerde yak t olarak kullan her geçen gün artmaktad r. %20–40 çevrim veriminde sadece elektrik enerjisi eldesi 8 sa lan rken, kojenerasyon yöntemiyle bu verim %65–85 oranlar na kadar yükselebilmektedir (Koçar 2006). Biyogaz üretimi sonucu, elektrik enerjisine ek olarak s fermente gübre olu maktad r. Ortaya ç kan bu yan ürün, tar msal arazilerin sulanmas nda direk kullan labildi i gibi granül hale getirilebilir ya da bekletme havuzlar nda kurutulabilir. ekil 2.2’de biyogaz kullan m alanlar ema halinde gösterilmi tir. ekil 2.2. Biyogaz n kullan m alanlar emas 2.4. Biyogaz Üretiminin Faydalar Biyogaz, organik at klar n hem enerji üretmesine, hem de at klar n topra a geri kazand lmas faydalar sa lamaktad r. Bu gaz n içerdi i metan, biyogaz n l de erini olu turmaktad r. Metan, karbondioksite göre 23 kat daha fazla sera etkisine neden olur. Biyogaz, kentle mi bölgeler d nda oldukça kolay sa lanan bir yenilenebilir enerji kayna r. Bu ba lamda, di er yenilenebilir enerjilerin sahip oldu u tüm avantajlar sunmaktad r (Yürük 2015). Kapsaml bir ekilde incelendi inde, biyogaz n üretilmesi ve kullan lmas do rultusundaki avantajlar a daki gibi s ralamak mümkündür: Biyogaz tesisinde üretilen elektrik ve finansal fayda sa lar. 9 Biyogaz tesisinden ç kan i lenmi organik gübrenin içeri inde bulunan patojen mikroorganizmalar n büyük bir bölümü yok olmu tur. Ve i lenmi gübre verimlili i yakla k %10 daha fazlad r. Hayvan at klar , içeri indeki patojenlerden ötürü insanlar hasta etmekte ve yer alt sular na kar maktad r. At klar n i lenmesiyle, hastal k etmenleri ço unlukla yok olmaktad r ve ya am alanlar daha sa kl olmaktad r. Sinek/ha ere üremelerini önlemektedir. Hayvansal gübrelerden kaynakl olu an koku problemleri, hissedilmeyecek seviyede azalmaktad r. Küresel nman n esas kaynaklar ndan olan sera gaz r ve en tehlikeli sera gazlar ndan biri olan metan gaz fermente edilerek CO2’yeçevrilmektedir. Bu ekilde kontrolsüz sera gaz kullan engellenmektedir. Evsel kat at klar, tar msal at klar, hal at klar hayvan gübresiyle birlikte biyogaz üretiminde kullan labilmektedir ve biyogaz için kaynak olu turmak oldukça ucuzdur. Ülkemizde enerjide d a ba ml k ve kimyasal gübreye olan ba k azalmakta ve sürdürülebilir kalk nmaya katk sa lamaktad r. rsal alanlara yap lan biyogaz yat mlar ile yeni istihdam alanlar olu turulabilece i gibi, do algaz n ula mad alanlarda biyogazdan yararlan larak k rsal nüfusun temel ihtiyaçlar da buradan kar lanabilir (Çall 2012). 2.5. Biyogaz Üretiminde Kullan labilecek Hammaddeler Organik içeri e sahip, çürüyebilen hammaddeler biyogaz tesislerinde kullan lmaktad r. Hayvansal ve bitkisel kaynakl at klar kullan labildi i gibi, organik içeri e sahip di er endüstriyel ve ehirsel at klar n da biyogaz tesislerinde kullan lmas mümkündür. Biyogaz üretim sisteminde hammadde ve enerji ak lar diyagram ekil 2.3’te verilmi tir. 10 ekil 2.3. Biyogaz üretim sisteminde hammadde ve enerji ak lar diyagram (Berglund ve Börjesson 2006) Genel olarak biyogaz üretimi için kullan labilen organik içerikli hammaddeler 3 ana ba k olarak incelenebilir. 2.5.1.Hayvansal at klar Hayvanc k sonucunda olu an at k ve gübreler, biyogaz üretiminde önemli bir yere sahiptir. S r, manda, at ve domuz gübresi biyogaz üretimi proseslerinde büyükba hayvan gübresi olarak kabul edilmekte olup, koyun ve keçi gübreleri küçükba hayvan gübresi olarak nitelendirilmektedir. Büyükba ve küçükba hayvanlar n gübreleri ah r gübresi olarak da bilinmektedir. Bunun d nda, hayvansal ürünlerin i lenmesi ras nda ortaya ç kan at klar ve mezbahanelerde olu an at klar da hayvansal kaynakl at k ba alt nda incelenmektedir (Halil ve ark. 2017). Hayvan gübreleri biyogaz üretimi için önemli bir potansiyeldir, özellikle k rsal kesimlere ve büyük hayvanc k i letmelerine yak n bölgelerde bulunan tesisler için uygun bir hammadde kayna özelli i ta maktad r. 11 Hayvanlar, yemdeki besin maddelerinin en fazla %45’inden yararlanabilmektedirler ve bitkideki besin maddelerinin yar ndan fazlas d yoluyla gübreye iletilir. Hayvan n beslenmesi metan verimlili ini, dolay yla biyogaz üretimini etkiler. S r beslemesinde karbona dönü ebilen maddelerin ço unlu u i kembe ve ba rsakta sindirilmektedir. Bu ba lamda; s r gübresi, domuz ve kümes hayvanlar gübresine göre biyogaz üretiminde daha dü ük potansiyele sahiptir. S r gübresinden üretilen biyogazda metan (CH4) konsantrasyonu daha dü üktür. Hayvanlar n canl kütlesine ba olarak üretilebilecek ya gübre miktarlar günlük ve ll k olarak a daki gibi kabul edilir; Büyükba hayvan :Hayvan kütlesinin % 5 - 10’u kgya gübre/gün Küçükba hayvan :Hayvan kütlesinin % 4 - 5’i kgya gübre/gün Kanatl hayvan :Hayvan kütlesinin % 3 - 4’ü kgya gübre/gün Bir di er yakla mla; 1 adet büyükba hayvan 3,10 tonya gübre/y l 1 adet küçükba hayvan 0,7 tonya gübre/y l 1 adet kanatl hayvan 0,022 tonya gübre/y l Bu de erlerden yola ç karak hayvan türlerine göre üretilecek biyogaz miktarlar daki gibidir: 1 ton büyükba gübresi 33 m3/y l biyogaz 1 ton kümes hayvan gübresi 78 m3/y l biyogaz 1 ton küçükba gübresi 58 m3/y l biyogaz (Kaya ve Öztürk 2012) Çizelge 2.4’te hayvan türlerine ba at k spesiyaliteleri ve biyogaz verimlilikleri belirtilmi tir. 12 Çizelge 2.4. Hayvan türlerine ba at k spesiyaliteleri ve biyogaz verimlilikleri (Yoku ve Avc lu 2012) 2.5.2. Bitkisel at klar Bitkilerin i lenerek fayda sa lamayan k mlar (ince k lm sap, saman, an z ve r art klar , eker pancar yapraklar ve f nd k çotana ve ya çimen art klar ) ve bitkisel ürünlerin i lenmesi sonucunda ortaya ç kan at klar biyogaz üretimi için kullan lmaktad r (Anonim 2018a). Bitkisel art klar n fazla oldu u bölgelerde, direk ve dolayl yollarla elde edilebilecek olan at klar biyogaz üretiminde önem arz etmektedir. Özellikle Almanya gibi birçok Avrupa ülkesinde, hayvanc k i letmesi oranlar nda dü olmas na ra men enerji ihtiyac artmaktad r. Bu sebeple, hammadde olarak kullanmak amac yla büyük letmeli biyogaz tesislerinde genellikle; m r silaj , macar fi i gibi enerji bitkileri yeti tirilmektedir. rsal kesimlerde bitkisel art klardan biyogaz eldesi kontrollü bir ekilde yönetilmelidir çünkü bitkisel at klar ile beslenen biyogaz tesislerinde süreç kontrolü hayati önem ta maktad r. Aksi takdirde, tesislere kal zararlar verilmesi söz konusudur. Tar m i letmelerindeki silaj art klar , budama at klar gibi hasat art klar da üretim için oldukça verimli hammaddelerdir ancak bu materyallerin dönemlik olarak bulunmas , mevsimsel tedarik sorunlar na yol açmaktad r. At k kompozisyonu planlan rken, at n tedarik dönemleri de göz önünde bulundurulmas gereken bir faktördür. 13 2.5.3. Organik içerikli kentsel ve endüstriyel at klar Biyogaz üretiminde ehirsel (kentsel) ve endüstriyel at klar n kullan lmas uygundur. ehirsel at klara; evsel kat at klar, yemek at klar , kanalizasyon çamurlar ve evsel at k sular örnek verilebilir. Endüstriyel at klardan; kâ t ve g da sanayi at klar , at k su ar tma tesis çamuru, içki endüstrisi at klar , meyve ve sebze endüstrisi at klar , eker endüstrisi at klar , süt ve süt ürünleri çözünmü organik madde deri imi yüksek endüstriyel at k sular biyogaz üretiminde kullan lmaktad r (Tolay 2012). Bu at klar bilhassa belediyeler ve büyük sanayi kurulu lar n, geli mi teknolojilerden yararlanarak meydana getirilen biyogaz üretim merkezlerinde yararlan lan at klard r. da sanayisinden olu an at klar, dü ük ve yüksek düzeyde kuru madde içeri ine sahip geni bir yelpaze sergileyerek; homojen yap ya sahiptirler. Üretim a amalar n belirli dönemlerinde bulunanlar n yan nda, aral ks z yararlan labilecek olanlar da vard r. G da sanayi at klar n en önemli avantaj zararl maddeleri eser miktarda veya hiç içermemeleridir. Gaz üretim miktar , hayvansal gübrelerden üretilenden daha yüksektir. Bu nedenle, tesisin ekonomik i letilmesinde katk sa lamaktad r. Evsel likit ve kat at klar, homojen de illerdir. Fiziksel özellikleri sabit olmad gibi kimyasal özellikleri de farkl k göstermektedir. Y l boyunca içerikleri de mektedir. Zararl maddeleri içerme riskleri yüksektir. Ayr ca evsel s at klar, besin maddeleri aç ndan zengin yap ya sahip oldu u için fermantasyon materyalinin la lmas nda kullan labilir. Bunun yan s ra at k su ar tma tesislerinde anaerobik fermantasyonla biyogaz eldesi, oldukça yayg n bir uygulamad r (Yald z 2001). Kullan lan hammaddeye göre, elde edilen biyogaz miktarlar de iklik göstermektedir. Bunun sebebi, hammaddeler içerisindeki biyolojik olarak çürüyebilirlere sahip bile iklerinin de ik oranlarda da lmas r. Biyogaz üretiminde yayg n olarak kullan lan at k türleri ve bu at klardan elde edilebilecek biyogaz miktarlar Çizelge 2.5’te yer almaktad r. Hammadde cinslerine göre, kuru madde ve metan konsanstrasyonu de erleri Çizelge 2.6’da listelenmi tir. 14 Çizelge 2.5. Madde baz nda biyogaz üretim miktarlar (Karakuz 2015) Çizelge 2.6. Hammadde cinslerine göre, kuru madde konsanstrasyonu de erleri Organik Kuru Metan (CH4) Kuru Madde Hammadde Cinsi Madde Oran Konsantrasyonu Oran [%OKM] [%KM] Büyükba Hayvan 24% 82% 57% Kat Gübresi Büyükba Hayvan 8% 80% 57% Gübresi Yumurta Tavu u 40% 70% 57% Gübresi Besi Tavu u Gübresi 60% 80% 57% Koyun Gübresi 30% 80% 55% Saman 86% 91% 52% Ye il Çavdar 22% 90% 53% Baklagiller 18% 89% 55% Patates Posas 13% 97% 50% 15 Çizelge 2.6. Hammadde cinslerine göre, kuru madde konsanstrasyonu de erleri (devam) Patates Kabuklar 11% 90% 53% Ar tma Çamuru 4% 50% 60% Yonca 25% 90% 55% Yem At klar 35% 87% 53% Sebze At klar 15% 90% 53% Tah l At klar 85% 90% 53% Atik Ya lar 10% 90% 60% Peynir Alt Suyu 5% 87% 53% Gliserin(Biyodizel 88% 90% 60% Üretiminden) Park-Bahçe 50% 85% 52% Ye illikleri Sebze ve Üzüm Posas 30% 86% 56% Meyve Posas 22% 96% 53% Zeytin Posas 25% 85% 53% Zeytin Y kama Suyu 5% 92% 53% Süt 10% 95% 60% r Silaj 32% 95% 53% Çimen Silaj 30% 90% 53% Kanola Silaj 16% 80% 53% ekerpancar - 23% 92% 52% Parçalar Tah lgiller 87% 96% 53% eker Dar 22% 93% 53% eker Pancar Posas 19% 91% 53% 16 2.6. Biyogaz n Genel Durumu 2.6.1. Biyogaz n dünyadaki durumu Tüm dünyada örnek olarak gösterilen Avrupa Birli i ülkelerinde, geli imi olan hayvansal at klar ndan anaerobik ar tma yöntemleri ile biyogaz üretim teknikleri yerel enerji üretim kaynaklar na çok fazla katk sa lamaktad r. Günümüzde Avrupa’da Almanya, Fransa, sviçre, talya, Avusturya biyogaz tesisi hayvansal ve tar msal at klar n bertaraf için anaerobik fermantasyon yöntemlerini kullanarak biyogaz üretmektedir ve sadece Almanya’da 3000’den fazla biyogaz tesisi bulunmaktad r. Hayvan gübresini farkl organik at klarla birle tirerek biyogaz üretimi yapan en ba ar ülkelerden birisi Danimarka’d r. Dünyada örne i olmayan merkezi biyogaz tesisleri de bu ülke taraf ndan yayg n olarak kurulmu tur. Hayvansal i letmelerden toplanan at klar, merkezi biyogaz tesislerinde gaz üretiminde kulland ktan sonra, gaz merkezi do al gaz ebekesine aktarmakta ve ç kan fermente gübreyi i letmelere geri da tmaktad r. Danimarka 1500-2500 büyük ba hayvan at ar tan örnek biyogaz tesisleri ile bu konuda önderdir. Bu tesisler, günlük 1000-15000 m3 biyogaz üretecek kapasiteye sahiptir. Avrupa Birli i’ne üye ülkelerde, biyogazdan üretilen toplam elektrik enerjisi miktar yakla k 60.6 TWh olup bu de er y ll k yakla k 13,9 milyon hane halk n elektrik ihtiyac kar lamaktad r. Avrupa Birli i ülkelerinde hayvansal gübre kaynakl , 2015 ndaki biyogaz tesisi say ekil 2.4’te verilmi tir (Kaya ve Öztürk 2012). Bu tesislerin kapasite baz nda da incelenmesinde yarar görülecektir, bunun sebebi tesis kapasitelerinin Avrupa’da daha büyük oldu unun bilinmesindendir. 17 ekil 2.4. Avrupa Birli i ülkelerinde biyogaz tesisi (2015) Almanya’n n biyogaz konusunda Avrupa’da öncü oldu u görülmektedir ( ekil 2.4) 1991’de Almanya’da bulunan biyogaz tesis say 120 adet iken, 2006 y nda % 2800 art göstererek 3500 tesis ve 1.100 Megawatt’l k elektrik üretim kapasitesi ile üst raya yerle mi tir. Bu sektör için, 2006 y nda 1 milyar euro civar nda yat m yaplm r. Çizelge 2.7’de ifade edildi i gibi Almanya’n n 2020 hedeflerinde biyogaz üretiminden 2006’da kazan lan 5 milyar kWh elektri i, 76 milyar kWh’a yükseltmek vard r. Bu de er, toplam elektrik üretiminde yüzde 17’lik bir pay anlam na da gelmektedir. Çizelge 2.7. Almanya'da mevcut durum ve 2020 hedefi (Karakuz 2015) 18 Biyogaz Tesisi Say s Hayvansal ve tar msal kaynakl at klar n, Çin ve Hindistan’da ve daha pek çok ülkede biyogaz tesislerinde yayg n olarak kullan ld bilinmekte ve bu konularda ara rma ve geli tirmler her geçen gün artmaktad r. Dünya’da kurulu hayvan gübresinden biyogaz tesislerinin % 80’i Çin’de, % 10’u Hindistan, Nepal ve Tayvan’da bulunmakta olup, bu de erler Çizelge 2.8’de verilmi tir (Tolay 2012). Çizelge 2.8. Geli mekte olan ülkelerde biyogaz tesisi say slar 2.6.2. Biyogaz n Türkiye’deki durumu Ülkemizde ta ra bölgelerinde mutfakta ve tma için yak t olarak odun, tezek, LPG ve kömür kullan yayg nd r. Son dönemde Türkiye’deki yak t fiyatlar ndaki yükselmeler, k rsal alandaki halka finansal sorunlar ya atmaktad r. Bu bölgelerde, yak t kaynaklar n darl orman alanlar n tahribat sonucunu da olu turmaktad r (Öztürk 2005). Türkiye geçiminin büyük bir k sm tar m ve hayvanc k ile sa lamaktad r. Ülkemizde biyogaz için yap lan çal malar 1957 y nda ba lam r ancak 1975 ndan sonra Toprak Su Ara rma Enstitüsü ve 1980’li y llarda Köy Hizmetleri Genel Müdürlü ü kapsam nda yürütülen biyogaz üretimi çal malar 1987 y nda 19 seçilen politikalar sebebiyle duraklam r. Çevre konular n öneminin tam olarak anla lamamas , yanl koordinasyonlar ve verilere olan güvensizlik, yönetimlerin konuya olumsuz bakmalar , çal malar koordine edebilecek bir yap lanman n olu turulamamas ve konuyla ilgili gerekli deste in süreklili inin sa lanamamas Köy Hizmetleri Genel Müdürlü ü’nün biyogaz çal malar durdurma karar almas na sebebiyet vermi tir. Bu süreçte yap lan çal malar ile birçok temel bulgu elde edilmi tir (Deniz 1987). Ülkemizdeki biyogaz potansiyelinin 17,3 milyon TEP/y l dolay nda oldu u bilinmektedir ancak yakacak tezek miktar gün geçtikçe azalmaktad r. 2017 y ekim ay ba nda Türkiye’nin elektrik enerjisi kurulu gücü 81.520,8 MW'a ula saptanm r. Bunun %55,2’si termik, %33,2’si hidrolik ve %1,2’si jeotermal, %0,5’i biyokütle ve %7,6’s rüzgâr santralleri olu turmaktad r. Ülkemizde biyogaz üretimi ile ilgili ara rma çal malar en yo un biçimde 1980- 1986 y llar aras nda Merkez Toprak Su Ara rma Enstitüsü’nde yürütülmü ve biyogaz üretimi ile ilgili birçok temel bulgu elde edilmi tir. 2.7. Anaerobik Fermantasyon ve Biyogaz Biyogaz üretimi, baz mikroorganizma gruplar ile birlikte gerçekle ti inden, karma k ve hassas bir i lemdir. Anaerobik fermantasyon, organik maddenin oksijen olmayan ortamda ayr bakteriler ile çürütülmesiyle olu an, ve içeri inde farkl basamaklarda biyokimyasal tepkimeler bar nd ran biyolojik bir prosestir. Bu proses sonucunda, metan ve karbondioksitin a rl kl oldu u ve beraberinde hidrojen ( H2), hidrojen sülfür (H2S) ve azot (N2) bulunduran gaz kombinasyonu olu maktad r (Buswell ve Hatfield 1936). Anaerobik fermantasyon ile biyogaz üretiminin mikrobiyal metabolizmas ; bakterilerin ortak i levleri ve birbirleri ile olan etkile imleri göz önüne alarak 4 faz halinde incelemek mümkündür ( ekil 2.5); 1. Hidroliz: Büyük moleküllü yap daki organik maddelerin, daha küçük yap ya dönü ümü 2. Asidojenesis: Küçük moleküllü organik maddelerin, asit bakterileri taraf ndan 20 uçucu ya asitlerine dönü ümü, asit olu umu 3. Asetojenesis: Uçucu ya asitlerinin asetik asit, hidrojen ve karbondioksite dönü ümü, asit olu umu 4. Metanojenesis: H2, asetat ve CO2’nin metan bakterileri yard yla metana dönü ümü, metan olu umu (Sabuncu 2010). ekil 2.5. Biyogaz üretiminin a amalar (Korres ve ark. 2013) 21 2.7.1. Hidroliz Hidroliz kelimesi, bakteriler taraf ndan karma k moleküllerin kimyasal ba lar n lmas “lysis” ve su kat lmas n “hydro” birle tirilmesiyle olu mu tur. Organik materyal hidroliz a amas nda bakterilerin kolayca kullanabilece i daha küçük komponentlere çevrilir. Ayr ca ölü bakterilerin y ve hücre bile enlerinin geri kazan da sa lan r. Böylece y mla beraber ölü bakteri bile enleri, yeni bakterilerin büyümesi için de kullan r. Organik materyalin içeri indeki makro moleküller, örne in protein, karbonhidrat, ya , selüloz, hemiselüloz, lignin gibi fiber yap lar, bu amada depolimerize olur (Gerrardi 2006). Hidroliz a amas ndaki reaksiyonlar bakteri ve substrat n etkin temas yla fazlaca ilgilidir. Çünkü parçac k boyutu, difüzyon, adsorbsiyon ve enzim miktar yla ba lant olarak hidroliz etkinli i de ir. Bu mekanizmalar 3 farkl ekilde tan mlanabilir; i. Bakteri enzimi ortama salg lar, sonra da enzim substrat üzerine adsorblan r. Böylece enzim-substrat ili kisi kurulmu olur. ii. Bakteri at k üzerine yap r ve enzimlerini at k üzerine salg lar. Enzimin salg ile olu an üründen bir di er bakteri de yararlanabilir. iii. Bakteri ile substrat selülolitik bakterilerde oldu u gibi bir kanal boyunca do rudan kontak kurar ve bakteri subtrattan sadece bireysel olarak yararlan r (Gerrardi 2003, Gerrardi 2006). Hidroliz a amas , anaerobik fermantasyon için h z belirleyici bir basamakt r. Reaktör içine al nan materyalin metan üretimine geçmeden önce bakteriler taraf ndan kullan labilecek forma dönü mesi gerekir. Hidroliz a amas ne kadar uzarsa hidrolik bekletme süresi ve beraberinde metanojenez faz na geçi de o denli uzar. Selüloz ve lipit içeri i fazla olan organik at klar n hidroliz süresi ve bununla beraber hidrolik bekletme süresi uzamaktad r. Bunun aksine hidrolitik faz n k sa sürmesini sa layacak at k içeri ine sahip sistemlerde asidojenik bakterilerin üremeleri h zlan r ve ortam 22 asitle mesi artar. Asitle menin sonucunda ise uçucu ya asidi birikimi artar, metanojenlerin asit kullan , üretilen asidin tamam tüketmeye yetmez ve sistem pH’s dü er (Demirer ve ark. 1997). 2.7.2. Asidojenez (Uçucu ya asitlerinin olu umu) Fermantasyon a amas , anaerobik y m basamaklar aras nda reaksiyonlar n en h zl gerçekle ti i ad md r. Ço u ara rmac bu a amay asetojenez basama içinde ele alsa da meydana gelen metabolik faaliyetler bak ndan ayr olarak aç klamakta fayda vard r. Çünkü hidroliz ile y lan at klar içerdikleri organik çe itlilikle birlikte farkl fermantasyon ara ürünleri olu turur. Olu an metabolitler bir sonraki ad m olan asetojenez ya da do rudan metanojenez için substrat sa lamakta veya biyogaz üretimi nda geli ebilecek fermentasyon ürünlerine kayabilmektedir. Burada gerçekle ecek olan reaksiyonlar sebebiyle sistemin genel seyri kolayl kla de ebilmektedir. Hidroliz a amas n y m ürünleri olan aminoasitler, basit ekerler, uzun ve k sa zincirli ya asitleri, alkoller, organik asitler, C1-C5, (formik, propiyonik, bütirik, süksinik, laktik asit), baz azot ve kükürt bile ikleri, asidojenez faz nda asetat, CO2 ve H2 gibi ara metabolitlere fermente olur (Deublein ve Steinhauser 2008). Asidojenik bakteriler, fakültatif anaerob olduklar için ortamda bulunan çözünmü ve ba oksijenden faydalanabilir. Böylece metanojenik bakteriler için elzem olan anaerobik ortam ko ullar sa lam olurlar. Metanojenler de, asidojenlerin ürünlerini kullanarak bir simbiyoz ortam nda metan üretimini gerçekle tirir (Hohlfeld 1985). Anaerobik ko ullarda, asidojenik bakterilerin h zl ca ço almas gözlenir. Aktif olduklar s cakl k aral 3–70 C° gibi çok geni alana yay lm r fakat optimum cakl klar 30 C°‘dir. Substratla yak n temas kurmaya ihtiyaç duyarlar, yani kar rman n artt lmas çevrim için pozitif etki yapar. Ço u hidrolizlenmi materyal asetik aside ve devam nda metanla beraber CO2 ‘e çevrilir. Asetik asit konsantrasyonu, anaerobik ko ullarda organik materyalin çevrimi esnas nda önemli bir role sahiptir. 23 er prosesin dengesi bozulursa, H2 tüketimi yeterince h zl gerçekle mez, bununla beraber de ik türden alkol ve ya asidi olu umu artar (Gerrardi 2006). 2.7.3. Asetojenez (Asetat olu umu) Asetojenez faz anaerobik y m sürecindeki en önemli ad m olan metanojenez için substrat sa lamakla görevlidir. Asetojenezin ad ndan da anla ld gibi, birincil ürünü asetatt r (asetik asidin iyonize formu). Metanojenler do rudan asetat kullanarak metan ve karbondioksit üretir. Yap lan izotropik denemelerde metanojenler taraf ndan olu turulan metan n metil grubunun %95’inin termofilik asetat oksidasyonu ile gerçekle ti i görülmü tür (Angelidaki ve ark. 1999). Asetat üreten bakteriler ile metan üreten bakteriler simbiyotik bir ili ki içerisinde ürerler. Bu iki grup mikroorganizma da obligat anaerobtur ve enerji metabolizmalar nda genel elektron donörü H2, akseptör de CO2 ‘dir. (Gallert ve Winter 2005). Bu prosesin sonucu olarak membran üzerinde H+ ve Na+ taraf ndan iyon gradienti olu ur, ATPaz devreye girer. Geli en bu enerji dönü ümü substrat düzeyinde fosforilasyona dâhildir. Asetojenezde H2 ‘in yan nda C1 bile ikleri de ( ekerler, amino asitler, organik asitler, alkoller) elektron dönörü olarak kullan labilir fakat bu mikroorganizman n türüne ba r (Ayman 1997). H2, asetojenler taraf ndan genelde yan ürün olarak bazen de substrat olarak kullan r. Çözünmü H2 konsantrasyonun aratmas durumunda asetojenlerin aktiviteleri ve dolay yla asetat üretimi fazla miktarda H2’in ürün inhibisyonuna neden olmas ndan dolay durmakta ve reaksiyon farkl asitlerin fermentasyonuna kaymaktad r. Bu anda devreye metanojenler girer ve H2 ‘i tüketip metan üreterek, H2 birikmesine engel olur (Erickson ve ark. 1988). ekil 2.6’da metajonler ile sülfat indirgeyen bakterilerin H2S ile CH4 üretimi verilmi tir. 24 ekil 2.6. Metanojenler ile sülfat indirgeyen bakterilerin H2S ile CH4 üretimi (Gerrardi 2003) 2.7.4. Metanojenez ve metan Bakterileri (Metanojenler) Metanojenik faz metan bakterilerinin dü ük büyüme h zlar ndan dolay en yava ad m ve dolay yla h z belirleyici basamakt r. Fiziksel ve kimyasal ko ullardaki de meler, substrat ve ürün yo unla mada farkl klar, metan üretimini, inhibisyonu ve bakteriyel aktiviteleri ile yak ndan ilgilendirir. Yüksek UYA konsantrasyonu metanojenezi inhibe eder. Bu durumda metanojenlerin H2 ve UYA giderme h üretim h ndan daha h zl de ildir. Sonuç olarak UYA birikimi ile tamponlama kapasitesi dü er, pH seviyesi hidroliz/asidoliz sürecini inhibe edecek seviyelere geriler (Deublein ve Steinhauser 2008). Metanojenler, en eski bakteri grubu olan Archaebacteria grubundad r. Bu grup içerisinde a termofiller, termoasidofiller ve a halofiller yer almaktad r. Ancak metanojenlerin yap di er türlerden farkl r. En önemli farkl k içerdikleri kükürt miktar yla ba lar, di er bakterilerin aksine kükürt içerikleri fazlad r ve yakla k kuru rl klar n %2,5’inde kükürt bulunmaktad r. Metanojenlerin büyüme zaman yani rejenerasyon zaman 35°C’de 3 gün, 10°C’de ise 30 gün civar ndad r. Metanojenler genelde; yerüstünde ve sulu ortamlarda, do al olarak çürümü organik materyalde, derin denizlerdeki volkanik yar klarda, derin tortularda, gayzerlerde, batakl k ve göllerin kara çamurlar nda bulunur. Metan bakterileri ayr ca hayvan ve 25 insanlar n sindirim ürünlerinde özelliklede gevi getiren otçullar n rumenlerinde (selüloz ve kompleks karbohidratlar n y ma u rad özel bir organ; s rlar, keçiler, koyunlar ve geyikler, rumene sahip baz hayvanlara örnek olarak gösterilebilir), gevi getirmeyen hayvanlar nda jejum denilen kal n ba rsaklar ba lang nda bulunur. Metanojenler enerji ihtiyaçlar ve hücresel aktivitelerini dü ük karbon say basit substratlar n y ile kar larlar (Gerrardi 2003). Substrat türleri 3 ayr kategoride ele al nmaktad r; CO2 tipi substratlar CO2, HCOO , CO Metil tipi substratlar CH3OH,CH3NH3,(CH3)2NH +2 ,(CH3)3NH+,CH3SH,(CH3)2S Asetat tipi substratlar CH3COO lk grup substratlar kullanan hidrojenotropik metan bakterileri (ya da hidrojen kullanan kemolitoroflar) karbondioksit, karbon monoksit ve formik asidi metana indirgerler. Bu indirgeme i lemi H2 ba ml olarak ve dü ük H2 k sm bas nc alt nda gerçekle ir (Deublein ve Steinhauser 2008). CO2 + 4H2 CH4 + 2H2O G° = -136 kJ/mol CH4 4HCOOH CH4+3CO2 + 2H2O G° = -144 kJ/mol CH4 4CO + 2H2O CH4 + 3CO2 G° = -211 kJ/mol CH4 Metil grubunun metana dönü ümü metilotropik metan bakterileri taraf ndan gerçekle ir. Metilaminler ve metanol, metan olu umu için ba ca substratlar r. 4CH3OH 3CH4CO2+2H2O G° = -106 kJ/mol CH4 Metan olu umunun üçte ikisi, asetat substrat olarak kullanan asetotropik metan bakterileri taraf ndan gerçekle ir. Methanosaeta ve Methanosarcina cinsleri en yayg n asetotropik metan bakterileridir. CH3COOH CH4 + CO2 G° = -37 kJ/mol CH4 26 daki Çizelge 2.9’da baz metanajenik bakteri türleri ve kulland klar substraklar belirtilmi tir. Çizelge 2.7. Baz metanojenik bakteri türleri ve kulland klar substratlar (Deublein ve Steinhauser 2008). Çizelge 2.7. Baz metanojenik bakteri türleri ve kulland klar substratlar (devam) 27 2.8. Biyogaz Üretimini Etkileyen Unsurlar Aç a ç kan biyogaz n verimlili i ve kalitesi, fermantasyon süresince olan dengelerin korunmas na ba r. Sistem verimlili i, biyogaz tesisinde kullan lan materyal ile ilgili etmenlere, üreteç ile ilgili etmenlere ve i lem süreci ile ilgili etmenlere ba olabilir. Biyogaz tesislerinin tasar nda at n al nd hayvan cinsi, say ve at n toplanma yöntemi planlamay etkilemektedir. Biyogaz üretiminde yararlan lacak olan materyal seçilirken, hammaddenin cinsi ve içeri i, kuru madde ve organik madde oran , içerdi i yatakl k miktar , parçac k büyüklü ü dikkate al nmal r. Biyogaz sistemindeki üreteç ile ilgili, üretecin yap nda kullan lan hammaddeler, üretecin boyutlar ve hacmi, üretimin bulundu u yer, kar rma/ yükleme/ bo altma sistemleri, tma sistemleri gibi etmenlere ba r. Uçucu madde oran , organik kuru madde oran , hammadde yükleme oran , reaktör cakl ve bekletme süresi i lem sürecini etkileyen etmenlerdir. Ancak anaerobik sistemlerin i letimi ile ilgili faktörler ise kullan lan hammaddeye göre de mekte ve anaerobik i lem veriminin art lmas nda bu faktörlerin optimumlar n belirlenmesi daha fazla önem kazanmaktad r (Acaro lu 2007). Biyogaz tesislerinde metan gaz üretimini etkileyen parametreler a da ekil 2.7’de belirtilmekte olup, bu parametreler ba klar halinde incelenmi tir. 28 ekil 2.7. Biyogaz üretimini etkileyen parametreler (Yakut 2012 ) 2.8.1. S cakl k Biyogaz fermantasyonu, enzimler taraf ndan kontrol edilmektedir veya enzimler katalizör görevini üstlenmektedir. Enzimlerin sahip oldu u etkiler ve enzim miktarlar cakl a ba oldu undan, biyogaz fermantasyonu da s cakl a ba ml olmaktad r (Ayhan 2013). Bu ba lamda, ortam n s cakl metan gaz olu umundaki en mühim etkenlerden birisidir. cakl k fermantör içerisindeki ortama ek olarak, biyogaz tesisinin kuruldu u bölgenin iklim ko ullar na da ba k göstermektedir. Bir biyogaz tesisi tasarlan rken, kurulaca bölgeye ait iklimsel artlar de erlendirilmeli ve reaktör tipinin seçilmesinde dikkate al nmal r. 29 Biyogaz fermantasyonu s cakl ktaki beklenmeyen de imlere uygun de ildir. Reaktör cakl ndaki 1-2oC’lik de me 2 saatten daha k sa sürede olu ur ise, gaz ç olumsuz olarak etkilenmektedir. E er s cakl ktaki dalgalanma sistemdeki metan üreten bakterileri olumsuz olarak etkilerse, üretimin ayn verime yeniden ula mas için haftalar geçmesi gerekebilir (Çall 2012). Metan üreten bakteriler, s cakl k de imine kar çok hassast rlar. Metanojenik bakteriler çok yüksek ve çok dü ük s cakl k de erlerinde verimli de ildirler. Reaktördeki s cakl n sabit tutulmas n bir di er sebebi de, s cakl k de imi ile reaksiyonu sa layan bakteri tiplerinin de mesinden kaynakl r. Sakrofilik, mezofilik ve termofilik s cakl k aral klar nda çal lan sistemler s ras yla ± 2°C, ±1°C ve ± 0,5 °C aral nda korunmal r (Arslan ve Gülen 2005, Öztürk 2005). Biyokimyasal reaksiyonlar için belirli s cakl k aral klar Çizelge 2.10’da belirtildi i gibidir. Çizelge 2.10. Biyokimyasal reaksiyonlar için belirli s cakl k aral klar (Seadi 2008) Biyokimyasal reaksiyonlarda metan üretim h , s cakl k art yla do ru orant r. cakl k artt kça; Reaksiyon h artar, bekletme süresi k sal r Gerekli reaktör hacmi azal r Organik maddelerin hidrolizi h zlan r Termofilik s cakl k artlar nda gerçekle en reaksiyon, mezofilik s cakl k artlar ndaki reaksiyona göre daha h zl gerçekle ir. Termofilik artlarda metan üretim h mezofilik artlara göre iki kat daha fazlad r. Buna ba olarak termofilik artlarda kullan lan reaktör hacmi mezofilik artlarda kullan lana k yasla yar yar ya daha 30 küçüktür. Termofilik artlarda mezofilik artlara göre ayn hidrolik bekleme süresinde daha fazla organik yükleme yap labilmektedir. Termofilik s cakl k aral nda çal man n bir tak m dezavantajlar da bulunmaktad r. Reaktörü termofilik s cakl k aral nda çal rmak için ilave ya ve dolay yla ilave maliyete ihtiyaç olabilmektedir (Öztürk 2005). ekil 2.8’de s cakl a göre metan bakterin bekleme sürelerindeki de im gösterilmi tir. ekil 2.8. cakl a göre metan bakterin bekleme sürelerindeki de im (Çall 2012) 2.8.2. Hidrolik bekleme süresi Hammadde içeri indeki organik bile enlerin, bakteriler taraf ndan reaksiyona ratmas sonucunda biyogaz olu umu için gerekli olan süre hidrolik bekleme süresi (HBS) olarak adland lmaktad r. Fermantasyon s ras nda, bakteriler reaksiyona girdikçe gaz üretiminde azalma gözlenmektedir. Belirlenen hidrolik bekleme süresinde, organik hammaddelerin %70–%80 oran nda reaksiyon boyunca kayboldu u kabul edilmektedir. Biyogaz tesislerinde HBS 20 ile 120 gün aras nda olabilmektedir, bu de erde ortam s cakl önem ta maktad r. S cak iklime sahip bölgelerde HBS 40- 50 gün iken, so uk bölgelerde bu de er yakla k olarak 100 gündür. Hidrolik bekleme süresi hesaplamas denklem 2.1 ile ifade edilir . 31 (2.1) HBS süresinin uzun belirlenmesi, bakterilerin fermantasyondan kaçmas önlemekte ve bakteri say n katlanmas sa lamaktad r. Yeterli HBS belirlenmedi inde, bakteriler h zl ca kaçmakta ve uçucu ya asidi konsantrasyonu artmaktad r. Bu art , biyogaz üretiminde dü e sebep olmakta ve fermantasyonun tamamlanamamas na sebep olmaktad r. Ancak, bu problem biyogaz tesislerinde nadir olarak gerçekle mektedir. Fermansayona girecek hammaddenin özelliklerine ba olarak HBS süresinin dü ürülmesi de mümkün olacakt r. Gübrelerinin hammadde oldu u fermantasyonlarda HBS’ni etkileyen en önemli a ama hidrolizdir. Hayvan gübresinde bulunan organik maddelerin çürümesi a daki s rada gerçekle ir. 1. Karbonhidratlar 2. Ya lar 3. Proteinler 4. Hemi selüloz 5. Selüloz Hidrolik bekleme süresi art kça, biyoreaktör s cakl dü er. S cakl k artt kça, biyokimyasal reaksiyonlar n olu um h artmaktad r. Bu ba lamda, hidrolik bekleme süresi seçiminde s cakl k dikkate al nmal r (Öztürk 2005). 2.8.3. Organik yükleme h Organik yükleme h , biyogaz reaktörüne düzenli olarak yüklenecek hammaddenin birim hacim (m3) miktar r. OYH günlük olarak fermantörün beslenmesi gereken girdi miktar n belirlenmesini sa lad ndan, fermantasyon için önemli bir de kendir. Organik yükleme h optimumda tutulmal r. Aksi halde biyoreaktör içinde asit birikmesi olur ve pH seviyesini dü ürerek, reaksiyondaki biyogaz olu umunu 32 durdurmas mümkündür. Mezofilik artlarda çal an reaktörlerde uygun de er OYH Çizelge 2.11’deki gibidir. Çizelge 2.11. Mezofilik çal an reaktörler için optimum yükleme h (Öztürk 2005) Kat miktar %12’den fazla oldu unda, fermantasyonu olumsuz etkiler. Çok dü ük yüklemede ise süreç çal r ancak çok fazla su geçi i oldu undan ekonomik olmaz. Ekonomik nedenlerden ötürü kat madde, kuru madde miktar n %30’unu geçmemelidir. Bunun sebebi; • Çok dü ük su içeri i hücre büyümesini geciktirir. • Substrattaki malzeme transferi limitleyici faktör olur. • Biyokütle pompalanamaz ve kar lamaz. 2.8.4. Karbon/Azot oran Hayvan at klar , bitkisel at klar ve endüstriyel at klar gibi organik besi içerikli tüm hammaddeler belli miktarda karbon, oksijen ve azot bulundurmaktad r. Anaerobik bakterilerin enerji ihtiyac , organik maddelerdeki karbon kar lamaktad r. Karbon ndaki en önemli enerji besleyicileri fosfor ve azottur. Azotun bakteriler için önemi, büyüme ve ço almaya olan faydas r. Bir hammaddenin azot içermesinin iki ba ca faydas vard r. Aminoasitlerin, proteinlerin ve nükleik asitlerin sentezi için gerekli elementi sa lamak 33 Amonya a dönü en azotun uçucu ya asitlerini tamponlanarak pH’ n dü mesini önlemek Hammadde içindeki bile ikler, biyoreaktörde bulunan bakterilere fayda sa lamaktad r. Biyoreaksiyonlar için gerekli C/N oran bakteriler için uygun de erde tutulmal r. Karbon ve azot konsantrasyonu, anaerobik fermantasyonun performans belirler. C/N oran 23/1’i a nda bu de er fermantasyon için elveri li olmad gibi, bu oran n 10/1’den dü ük olmas bakterilerin faaliyetlerini olumsuz etkilemektedir. Substrattaki çok dü ük C/N oran NH3 üretimini yükseltmekte ve metan üretiminden yoksun b rakmaktad r. Çok yüksek C/N oran azot eksikli i anlam ndad r, bu da protein üretimi için olumsuz etki yapar. Uygun C/N oran farkl organik hammaddelerin kombinasyonu ile sa lanabilir (Öztürk 2005). C/N oran hesaplan rken kuru madde oran esas dikkate al nand r. Reaksiyonda hammadde içindeki suyun katk yoktur. Bakterilerin besi kayna organik maddelerdir. En iyi C/N oran de ik kaynakl organik hammaddeler ile olu ur. Sabit kar m gaz üretiminin süreklili ini sa lamak içindir. Hayvan gübresinden biyogaz üreten at klarda C/N oran 15/1 ila 30/1 aras nda de ir. Ço u taze hayvan gübreleri bu oran sa lar. C/N oran 15/1 ila 30/1’ i sa yorsa hayvan gübresini ayr ca ayarlamaya gerek yoktur. Çe itli hayvan gübrelerine ve evsel/tar msal at klara ait kuru bazda C, N, C/N oran ve nem miktarlar Çizelge 2.12’de belirtilmi tir. 34 Çizelge 2.12. Baz organik at klar n C/N oran (Öztürk 2005) 2.8.5. PH de eri Çözeltilerin asidik veya bazik özellik ta belirten pH kimyevi bir ifade olup, çözelti içindeki H+ iyonlar n durumunu göstermektedir. Anaerobik bakteriler, fermantasyon süresince pH de imine göre hassasiyet gösterebilmektedir. Biyogaz fermantasyonunda pH seviyesinde, reaksiyon h n ve di er de kenlerin büyük etkisi gözlenmektedir. deal bir fermantasyon için pH de eri 6-8 aras nda olmal r. Asit bakterilerinin üreme , metan bakterilerinden daha yüksek oldu undan, sistemdeki asit üretim h n artmas metan üreten bakterilerin aktivitesini dü ürebilir. Sistem pH’s düzenli kontrol alt nda tutman n temel nedeni budur. Normal bir fermantasyonda reaktör içindeki pH de eri sabit olarak 7 civar nda seyreder. S cakl ktaki ani de imler, planlanandan fazla hammadde giri i ve zehirli madde giri i asit dengesini bozar. Asit 35 oran artmas sonucunda pH de erinde dü me ve metan üretiminde durma meydana gelir. Böylelikle üretilen gaz n CO2 oran yükselir ve gaz yanarken sar mt rak bir alev görülür. E er böyle bir durum kar la rsa, önceki de erlere geri dönebilmek için; a) Metan üreten bakteriler ile, reaktördeki fazla asidi kullanmalar için besleme dü ürülmeli veya durdurulmal r. b) pH de erinin dü mesi durdurulamaz ise reaktöre nötralizasyon için alkali maddeler ilave edilmelidir (K ç 2011). 2.8.6. Toksinler Deterjan gibi kimyasal içerikli maddeler, organik içeri i dü ük olan mineral iyonlar ve a r metaller bakteri üremesini olumsuz etkilemekte bir ba ka deyi ile toksik etki olu turmaktad r. Bunun yan s ra; sodyum, potasyum, kalsiyum, magnezyum, amonyum ve kükürt gibi az miktarda mineral içeren iyonlar n olumlu etkisi vard r. Bu nedenle biyogaz fermantasyonlar nda, kullan lacak materyallerin bu tür maddeleri içermemesi önem ta maktad r (Öztürk 2005). Kanatl i letmelerinde, nadir olarak yemlere antibiyotik at lmas görülmektedir ve bu antibiyotikler tavuk gübrelerine etki etti inden dolay tesislerdeki toksite oran bozmaktad r. Bu tarz i letmelerden hammadde al nmas durumunda, kanatl lar beslemekte kullan lan antibiyotikler metan olu turucu bakteriler üzerinde negatif etkiye sahiptir (K ç 2011). 2.8.7. Kar rma Fermantasyon süresince, materyallerin ak k özelli ine sahip olmas ve homojen bir kombinasyonda olmas gerekmektedir (Aoki ve ark. 2006). Reaktördeki kar rma leminin sisteme kazand rd kararl n sa lanabilmesi ve sürdürülebilmesi aç ndan faydalar, a daki gibidir; Üretilen biyogaz n ç h art r, Bakteri kompozisyonu ile ya at n birbirine kar mas sa layarak reaksiyon art r, 36 Reaktör üst yüzeyinde filamentli mikroorganizmalar n geli mesi ile olu an ve gaz de arj önleyen köpük olu umunu engeller, At klarda yer alan küçük parçac klar n tabana çökelmesini önler, Fermantör içerisinde s cakl k da n homojenli ini sa lar, Fermantördeki bakteri popülasyonu yo unlu unu düzenler, Reaktör içerisinde ölü alanlar n olu umunu engeller (Deublein ve Steinhauser 2008). Komplike tesislerde genellikle devir h na göre 2 tür kar bulunmaktad r. Yüksek devirli tesisler 1000 devir/dakika ile çal rken, dü ük devirli tesisler 60 devir/dakika olarak çal maktad r. Dü ük devirli kar tesislerdeki amaç hammaddenin tüm fermantör içine iyi da sa lamak ve üst k mdaki kabul olu umlar önlemektedir. Bu kar rc lar tüm gün süresince çal maktad r. zl devirliler, hammaddenin hem parçalanmas hem de kar lmas sa lamaktad r. Bu kar lar, genellikle 5 dakika çal p 10 dakika bekleyerek devreye girmektedir. Kar rma i lemi çok etkin ve dikkatli bir ekilde yap lmal ve i lem esnas nda da belirtilen konulara dikkat edilmelidir (Deublein 2008): Fermantörden biyogaz etkili bir ekilde al nmal r. Asit ve metan üreten mikroorganizmalar aras ndaki simbiyoz, ya ama zarar vermemelidir. Mikroorganizmalar strese kar hassas olduklar ndan çok güçlü kar rmadan kaç lmal r. Kar rma i lemi s ras nda enerji tüketimi minimize edilmelidir. Reaktöre ve at k birle imine uygun kar sistemi seçilmelidir. Biyogaz reaktörlerinde kullan lan kar rma sistemlerini pasif ve aktif kar rma sistemleri olmak üzere iki grupta incelenmesi mümkün olacakt r. 37 2.8.7.1. Pasif kar rma sistemleri Reaktör içerisinde bulunan materyalin farkl bölgelerindeki s cakl k farkl klar ndan kaynaklanan özgül a rl k fark ndan dolay s cakl daha yüksek olan k m üst tarafa yönelirken di er k m a do ru hareket edecektir. Bu sistemlerde reaktörün %8’den daha az kuru madde içermesi durumunda belirli oranda kar ma sa lan r. Enerji gereksinimleri yoktur veya çok azd r. 2.8.7.2. Aktif kar rma sistemleri Reaktörün üst ve alt bölümde biriken kuru madde yüzdesi yüksek malzemenin, kar lmas pasif kar rma sistemleriyle oldukça zordur. Bu nedenle mekanik düzenlemelerle kar rman n sa lanmas gerekmektedir. Kar rma i lemi ekil 2.9’ daki gibi farkl geometrilere sahip mekanik kar larla yap labilmektedir. ekil 2.9. Mekanik kar rma sistemlerine örnekler (Yald z 2004) 38 2.9. Biyogaz Tesisleri 2.9.1. Kapasiteye göre biyogaz tesisleri Ülkelerin bulundu u ko ullara, hizmet etti i amaca, planlamalara göre farkl teknolojiler kullan yla, ihtiyaca ba olan kapasiteler ile planlanarak biyogaz tesisleri in a edilmektedir. Biyogaz tesisleri kapasite olarak incelenecek olursa, da belirtildi i gibi genellikle 4 grupta ele al nmaktad r; Aile Türü (6-12 m3 kapasiteli) Çiftlik Türü(50-100-150 m3 kapasiteli), Köy Türü (100-200 m3 kapasiteli) Sanayi Türü (1.000-10.000 m3 kapasiteli ) 2.9.2. Besleme tipine göre biyogaz tesisleri Biyogaz üretiminde besleme s kl na göre de en sistemler vard r. 2.9.2.1. Kesikli (Batch) fermantasyon Tesisin reaktörü hammadde yüklenmekte ve belirlenen hidrolik bekletme süresi kadar bekletilerek, biyogaz n üretim a amas tamamlamaktad r. Reaktör süreç ba nda hammadde ile yüklenir ve yeterli biyogaz aç a ç kana kadar beklenir. Seçilen hammaddeye ve sistem s cakl dikkate al narak bekletme süresi belirlenir. Proses bitiminde, biyogaz tesisin fermantörü (reaktörü) tamam yla bo alt lmakta ve yeniden yüklenmektedir (Koçar ve ark. 2003). 2.9.2.2. Kesikli beslemeli fermantasyon Bu fermantasyon eklinde, fermantasyon ba nda reaktör, hesaplanan miktarda hammadde yüklenir ve geri kalan hacim mayalanma süresine bölünerek günlük miktarlarla tamamlan r. Belirlenen zaman n sonunda, reaktör tamamen bo alt larak 39 yeniden yüklenir. Bu tip fermantörler ticariden çok bilimsel çal malar için kullan lmaktad r. 2.9.2.3. Sürekli fermantasyon Sürekli beslemeli sistemlerde, tam doldurulmu olan reaktörden biyogaz ç n ba lamas itibariyle düzenli olarak günlük hammadde beslemesi yap r. Fermantasyona eklenen hammadde kadar, fermantasyona u ram hammadde ç kar r (Appels ve ark. 2008). Hidrolik bekleme süresi kadar bekleyen hammaddeler, her gün sabit miktarda eklenmektedir. Bu ekilde, düzenli besleme ile sürekli biyogaz üretimi sa lan r (Ward ve ark. 2008). 2.9.3. Biyogaz üretiminde kullan lan anaerobik reaktörler Biyogaz üretiminde kullan lan reaktörler kullan lan at a, sistemin kullan m amac na, biyogaz üretim miktar na, biyogaz üretim tesisinin büyüklü üne göre de mektedir. Reaktör çe itlerini farkl ekillerde incelemek mümkün oldu u gibi, en bilinen 15 reaktör çe idi s ralanm r; 1. Sabit kubbeli reaktörler 2. Hareketli kubbeli reaktörler 3. Torba reaktör 4. Sabit film reaktörleri 5. Yukar ak anaerobik biyoreaktör 6. Yatay engelli reaktörler 7. Anaerobik havuzlu reaktörler 8. Kar rmal reaktörler 9. Tapa ak biyoreaktörler 10. Kontakt biyoreaktörler 11. Asit fazl biyoreaktörler 12. Ak kan yatakl anaerobik biyoreaktörler 13. Yukar ak filtreli kombine biyoreaktör 40 14. Ard k kesikli anaerobik reaktörler 15. Hibrit biyoreaktörler (Öncel ve ark. 2003) 41 3. MATERYAL VE YÖNTEM 3.1. Biyogaz Tesisi Tasar nda Dikkat Edilmesi Gereken Unsurlar Biyogaz tesisinin teknik özelliklerinin belirlenmesinde etkili i letme gereksinimleri daki gibidir; lem seçimleri, organik hammadde seçimi ve olu turulan at k kompozisyonuna, Tesisin kapasitesi, gerekli olan biyogaz ve at k miktar na, Tesis tasar m ve i letme, i gücü ve makine teçhizat ihtiyac na ba r. Belirli bir biyogaz tesisinin seçimi mevcut de ik alternatifler ile bunlar n güçlü ve zay f özelliklerine dikkat edilerek yap lmaktad r. Biyogaz tesisinin seçiminde dikkate al nan de kenler a daki gibidir; 1. Tesisin gaz bas nc na ve hammaddenin hidrolik bas nc na ba sa laml 2. Tasar m maliyeti 3. Tasar m malzemelerinin bulunabilirli i ve maliyeti 4. Tasar m kolayl 5. Çal ma ve i letme kolayl 6. Bak m kolayl 7. levsel olarak güvenirli i 8. Gaz s zd rmazl (s nt olmadan gaz bas nc n artmas ) 9. Tesisin çal ma emniyeti. Biyogaz tesisi tasar m veya tipinin seçiminde ba ca a daki unsurlar dikkate al r: Tesisin ideal olmas için dü ük maliyet gereklidir. Tesisin tasar m kolayl tasar m unsurlar d nda, i letme ve bak m aç ndan da kolay yap ya sahip olmal r. 42 Biyogaz tesisi çevresel ko ullara uygun dayan kl k ve sa laml a sahip olmal r. De ik özelliklerde hammadde kullan na aç k olmal r. Hammadde giri ç lar n düzenlili i dikkate al nmal r. Biyogaz tesislerinde dikkat edilecek de menler a daki gibidir; Reaktör içerisinde oksijen olmamal r. Antibiyotik tedavisi gören hayvan at klar kullan lmamal r. Deterjan içeren at klar kabul edilmemelidir. Bakteri olu umu için gerekli olan azot miktar sa lanmal r. Reaktördeki pH de eri 7,0 -7,10 aras nda olmal r. Organik asit konsantrasyonu yakla k 500-1500 mg/L aras nda bulunmal r. Reaktörün s cakl k de eri 35°C veya 51°C’aras nda tutulmal r. Fermantasyon içerisi tamamen karanl k olmal , k girmemelidir. Reaktör içindeki kükürt miktar 200mg/L üstüne ç kmamal r. Metan bakterilerinin beslenmesi için yeterli organik madde olmal r (Kaya ve Öztürk 2012). 3.2. Biyogaz Tesisinin Üniteleri Tasarlanan biyogaz tesisini 3 ana ünite olarak de erlendirmek mümkündür. Bu üniteler, Biyogaz Üretim Üniteleri Gübre Havuzu Ön Dengeleme (Besleme) Havuzu Biyogaz Reaktörü Fermente Gübre Depolama Havuzu Seperatör 43 Gübre Lagünü Kat Gübre Lagünü Biyogaz Y kama ve artland rma Üniteleri Biyogaz Deposu Köpük Tutucu Kondekts Tutucu Biyogaz Yakma Bacas Enerji Ünitesi Kojenerasyon Sistemi Kimyasal Haz rlama ve Dozlama Üniteleri FeCl3 Dozaj Ünitesi 3.3. Bekletme Süresinin Seçimi Bekletme süresi (HBS), reaktöre yüklenilen materyalin reaktörde bekledi i süredir. Bu süre, fermantasyonun bakteriler taraf ndan tamamlanabilmesi için substrak n reaktör içerisinde beklemesi gereken süredir. Bekletme süresi ekonomik ölçütlere ba olarak belirlenir. Bu aç dan, ekonomik gaz ç n azald noktada fermantasyon süresi sonland r. Aksi takdirde, fermantör hacimlerinin büyümesine ba olarak maliyet art na neden olacakt r. Bekletme süresi a daki iki de kene ba r; 1. Reaktörün sahip oldu u s cakl k 2. Kullan lacak olan besleyici hammadde 44 Mezofilik s cakl kta i leyen tesislerde genellikle bu s cakl k 20° < t < 40° aral nda bulunmaktad r. Bu s cakl k aral nda fermentasyona u rayan s gübre için bekletme süresi yakla k olarak a daki gibidir; s r gübresi: 35-45 gün domuz gübresi: 20-30 gün tavuk gübresi: 25-45 gün Büyükba hayvan at klar ile yap lan biyogaz tesislerinin bekletme süresi konusunda yap lm olan çal malar, biyogaz üretiminin 40.gününden sonra azalmaya ba lad kan tlam r. Bekletme süresi, reaktöre al nan organik materyalden elde edilen biyogaz üretiminin yakla k %80-90 civar nda gerçekle ti i süre aral nda al nabilir (Kaya ve Öztürk 2012). 3.4. Reaktör Seçimi ve Boyutland lmas Tesis için seçilecek olan reaktörün tipi ve kapasitesi, tesisteki biyogaz üretimi için kullan lacak olan hammaddenin de kenleri ve yap göz önüne al narak hesaplanmal ve istenilen reaktör ko ullar tercih edilmelidir. Tasar m a amas nda yap lan teknik tercihler reaktörün sonraki kullan için de önem ta maktad r. Bu ba lamda, tasar m hesaplamalar n iyi yap lmas gereklidir. Tasar m ölçüleri olarak, hammadde depolama ve fermantasyonu, de ik birle im olu umlar , farkl besleme ekilleri, gaz n at lmas , gaz n depolanmas , gözlem/kontrol vb. gibi birçok etmen göz önünde bulundurulmal r (Yoku 2011). Biyogaz tesisi boyutland lmalar nda (ön dengeleme havuzu, reaktör hacm, s gübre depolama havuzu) a daki temel hacim denklemi kullan lmaktad r. aat aç ndan kolayl ndan ötürü, denklem (3.1)’de genellikle çap, yükseklikten büyük belirlenmektedir. = (3.1.) 45 Üretilen gaz miktar reaktördeki substrakt hacminin bir fonksiyonu oldu undan, biyogaz tesisinin tasar kontrol eden temel de ken reaktörün iç hacmidir. Biyogaz tesisinin reaktör hacminin hesaplanmas nda en önemli parametre bekletme süresinin tespit edilmesidir. Biyogaz tesisi reaktör hacmi a daki e itlikle hesaplanmaktad r. Vd = Sd . HBS (3.2) Burada; Vd: Reaktör hacmi (m3 ), Sd: Beslenen hammadde miktar (m3 /gün), HBS: Hidrolik bekletme süresi (gün)’dür (Avc lu 2010). 3.5. Biyogaz Reaktörünün Is tma htiyac ve Is Kay plar Yap lan hesaplamalar neticesinde, biyogaz tesisinin reaktör çal ma s cakl 37°C olarak belirlenmi tir. S cakl n sabit tutulabilmesi amac yla, kojenerasyon ünitesinden elde edilen enerjisi kullan lacakt r. QT: Biyogaz reaktörünü belirlenen s cakl kta tutmaya gerekli toplam enerji miktar (kj) QY: Biyogaz reaktörünün yüzeyindeki kayb (kj) QB: Buharla an kayb (kj) QG: Reaktörden ç kan biyogazdan dolay olan kayb (kj) QM: Giren hammaddelerin uygun s cakl a gelmesi için gerekli (kj) QR: Reaksiyon süresince olu an kazanc olarak gösterilmi tir (kj) Biyogaz reaktörünün l ak ekil 3.1'de ema olarak görülmektedir. 46 ekil 3.1. Biyogaz reaktörünün l ak (Köse 1998) Reaktörün ihtiyaç duydu u miktar a daki gibidir: QT = QY + QB + QG + QM – QR (3.3) Bu hesaplamalarda, QB + QG-QR (3.4) olur. Toplam ihtiyaç duyulan , QT = QY + QN (3.5) olarak bulunur. Reaktör yüzeyinde olu an kayb , QY = A . KT . T (3.6) olarak hesaplan r. Belirtilen hesaplamada reaktörün toplam yüzey alan A (m2), toplam geçi i katsay K (kj /m2.0T C), reaktörün çal ma s cakl ile bölge s cakl fark 0T ( C) eklinde al nmaktad r. T hesaplamas nda çevre ko ullar n etkisi dikkate al nmal r. Besleyici maddenin fermantasyon s cakl na getirilmesi, 47 QM = m. Cp. . T (3.7) eklinde hesaplan r. Bu hesaplamadaki m besleyici maddenin kütlesi (kg), Cp özgül (kj/kg0C) , A 0T reaksiyon s cakl ( C) ile besleyici madde s caklar aras ndaki farkt r (Alkhamis ve ark. 2000). 3.6. Tesis Maliyet Hesaplamalar Büyükba hayvan at klar n girmesiyle çal an biyogaz tesisinde olu an ç kt lar ve gelirleri maliyet hesaplamalar n temelini olu turmaktad r. Bunun d nda, tesisten kan her ürünün faydas bulunmaktad r. Bu ba lamda, tesisten ç kan ürünlerin faydalar ve maliyet analizleri Çizelge 3.1’de özetlenmi tir. Çizelge 3.1. Büyükba hayvan at klar n reaksiyondaki faydalar ve maliyetleri 3.6.1. Elektrik geliri Biyogaz tesisindeki fermantasyon sonucunda ortaya ç kan biyogaz, metan d ndaki gazlardan ar larak direkt enerji kayna olarak kullan labilece i gibi jeneratör sistemleri sayesinde elektrik enerjisi üretiminde de yararlan labilmektedir. letme 48 ihtiyaçlar kar lamak ad na üretilen elektri in bir k sm i letme içinde kullan lmakta ve kalan elektrik fazlas ebekeye sat labildi i gibi, tüm üretilen elektrik sat p tesis ihtiyac resmi da dan tedarik edilebilir. 3.6.2. Gübre geliri Biyogaz tesisindeki, havas z çürüme ko ullar nda ortaya ç kan at klar macar fi i, yonca ve m r ekimi gibi bitkiler organik gübre olarak kullan lmaktad r. Tesisten kan do al gübre kat gübre ve s gübre olarak ayr lmaktad r. 3.6.3. Is geliri Biyogaz tesisinde elektrik motorlar ya da türbinlerinde yak ld nda ç kan at l dan reaktör tmas nda yararlan labilmektedir. Bu durum, reaktörlerin tmas na harcanacak olan maliyetleri dü ürmektedir. 3.6.4. Karbon geliri Hayvansal kaynakl at klar, kontrolsüz olarak bertaraf edilmeden b rak ld klar nda bozunmaya u rarlar ve bunun sonucunda metan gaz aç a ç kar rlar. Metan gaz , sera gaz etkisi aç ndan ayn miktardaki karbondioksitten 20 kat daha tesirlidir. Bu nedenle, at klar n yönetilememesi durumunda olu an en önemli sorunlar n ba nda kontrolsüz metan gaz olu umu gelmektedir. Kyoto protokolü kapsam nda, sera gaz emisyon de erleri belirlenen s a an ülkelerin s n alt nda kalan ülkelerden bu miktarlar sat n almalar gerekmektedir. Bu ba lamda, karbon kredisi ad da verilen birçok ticari kurulu lar n da dâhil oldu u uluslararas bir karbon borsas olu mu tur. 49 3.7. Biyogaz Tesisinin lem Ak Tasarlanan biyogaz tesisi, 1000 ba k bir büyükba hayvan tesisi i letmesinden al nacak at klar ile i letilecektir. Bu çal mada biyogaz tesisi olarak kubbeli, sürekli beslemeli ve üretim gaz ndan elektrik üreten, biyo-gübreyi depolayan ve sepere eden bir biyogaz tesisinin tasar dikkate al nm r. Ah rlardan s rma yöntemi ile al nan at klar, mevcut gübre çukuruna aktar lacakt r. Bu çukurlarda bulunan dalg ç kar larla homojenize edilen at klar, dalg ç pompalar arac yla ön dengeleme (besleme) havuzuna aktar lacakt r. Ön dengeleme havuzunda kat madde miktar %10’a kadar getirilen at klar, dalg ç kar yard yla kar lacak, bu ekilde çökelmeler önlenerek, at n homojen olmas sa lanacakt r. Ön dengeleme havuzundan dalg ç pompa ile bas lan bu kar m, debimetre ile debisi ölçülerek üç ayr hatta verilebilecektir. Bu hatlardan biyogaz reaktörüne, di eri ise bir sorun durumunda kullan lmak üzere fermente gübre deposuna çekilen tesisattan olu maktad r. Biyogaz reaktörüne bas lan at k, reaktör içerisinde bulunan 3 adet kar taraf ndan kar lacak ve kojenerasyon ünitesinden al nan s cak suyun sirküle edildi i tma borular ile belirlenen çal ma s cakl na kadar lacakt r. Reaktöre giri te ya da besleme havuzunda at a FeCL3 dozajlama ünitesi ve statik kar yard yla H2S olu umunu azaltmak amac yla FECL3 eklenecektir. Reaktör içerisindeki at k, fermente gübre depolama havuzuna, di eri s gübre lagününe olmak üzere 2 ayr hatta bas lacakt r. Fermente gübre depolama havuzunda at n çökelmesini önlemek üzere dalg ç kar beslenecektir. Burada da at n debisi bir debimetre ile ölçülecektir. 50 Hatlardan biri mevcut seperatöre, biri ön dengeleme havuzuna di eri ise s gübre lagününe ba r. Seperatör susuzla lan at klar, kat gübre deposuna aktar lacakt r. nt suyu ise s gübre lagününe verilecektir. Reaktörden elde edilen biyogaz, reaktöre entegre olan çift membranl gaz deposunda depolanacakt r. ç ve d membrandan olu an depoda, reaktör bas nc n sabit tutulmas amac yla iki membran aras na hava bas lacakt r. Buradan al nan biyogaz, köpük giderici, kimyasal desülfirizasyon ünitesi ve kondens tutucudan geçirilecektir. Debisi ölçülerek, bir fan yard yla bas nçland lan biyogaz, kullan lmak üzere kojenerasyon ünitesine ya da bir sorun olmas durumunda biyogaz yakma bacas na iletilecektir. Kojenerasyon ünitesinde biyogaz kullan larak elektrik ve enerjisi üretilecektir. Elde edilen , biyogaz reaktörünün lmas nda kullan lacak artan ise i letmenin ihtiyaçlar kar lamak üzere sevk edilecektir. Elektrik enerjisi ise ebekeye iletilecektir. daki ekil 4.1’de i ak emas ile biyogaz tesisinin çal ma sistemi ema halinde gösterilmi tir (Anonim 2018b). ekil 3.2.Biyogaz tesisi i lem ak emas 51 4. BULGULAR 4.1. Tesis Tasar ve Hesaplamalar 4.1.1. Toplam at k miktar n hesaplanmas Biyogaz tesisinin hammaddesini sa layacak olan i letme, 1000 adet büyükba hayvan (BBH) kapasitesine sahiptir. Ah rlardan günlük olarak gübre s lar ile al nacak olan at klar, gübre havuzlar nda depolanacakt r. Günlük toplam at k miktar hesaplanmas nda, hayvan ba na at k miktar 22 kg/gün ve kat madde miktar %20 olarak al nm r. Buna göre günlük ve y ll k olu acak olan at k miktar a daki gibi hesaplan r, Günlük At k Miktar = 1000 adet BBH × 22 kg/adet.gün =22.000 kg/gün = 22 ton/gün ll k At k Miktar = 22 ton/gün × 365 = 8.030 ton/y l At k maddenin özgül a rl , yap lan önceki çal malardan al nan 986 kg/m3 olarak kabul edilmektedir. Buradan yola ç karak günlük hacimsel at k miktar ; Hacimsel At k Miktar = 22.000 kg/gün ÷ 986 kg/m3 = 22,312 m3/gün olarak bulunur. Reaktör içerisindeki at klardan, bakterilerin maksimum seviyede yararlanabilmesi için kar m içerisindeki kat madde oran n (TK) %10 olarak kabul edilmesi gerekmektedir. Bu nedenle, at klar n suland lmas ve %20 olan kat madde oran n yar indirilmesi gerekmektedir. Bu gereksinim, ah rlardaki s lar n çal lmas ras nda kullan lan y kama suyu ile çözülecek ve ön dengeleme havuzuna gelen at klar n kat madde miktar %10 seviyesinde tutulacakt r. Buna göre 22,312 m3/gün olan at k miktar , ayn orandaki su ile kar larak at k miktar , 22,312 m3/gün + 22 m3/gün = 44,312 m3/gün 52 bulunur. Ayn i lem kuru madde miktar hesaplamas ile de bulunabilmektedir. Günlük toplam kat (kuru) madde miktar ; Kat Madde Miktar = 22ton/gün × 0,20=4,4 ton/gün olarak kar za ç kmaktad r. Bunun hacimsel de eri, yo unlukla çarp lmas suretiyle; Kat Madde Miktar (TK) = 4,4 × 0,986 = 4,3380 m3/ gün olarak hesaplan r.Kat madde konsantrasyonun %20’den %10 a dü ürülebilmesi için eklenecek su miktar maksimum; Su Miktar = (4,4 ton/gün ÷ 0,10) – 22 ton/gün = 22 ton/gün olmal r. Suyun özgül a rl 1.000 kg/m3 oldu u göz önüne al nd nda, reaktöre günlük beslenecek hacimsel at k miktar n de eri; Kullan lacak Hacimsel At k Miktar = 22,312+22 = 44,312 m3/gün olarak suyla kar toplam gübre bulamac hesaplan r. Biyogaz üretiminde önemli bir parametre de toplam uçucu kat madde (UK) miktar r. TK’n n %82,7si olarak hesaplara dâhil edildi inde, kullan labilir UK miktar Uçucu Kat Madde Miktar =4,4 ton/gün × 0,827=3,6388 ton/gün olarak bulunur. 4.1.2. Ön dengeleme havuzunun boyutland lmas Planlanan tesiste sadece s r gübresi subsrakt olarak seçilecek oldu undan, fermentasyonun tamamlanmas için 35 günlük bekletme süresi seçilmi tir. Bu 53 seçimde, tesisin maliyeti, gübre maksimum gaz üretim de erleri ve gübre içindeki patojenlerin bertaraf edilmesi dikkate al nm r. Ön dengeleme havuzunun hacminin belirlenmesinde, günlük olarak biyogaz reaktörüne beslenecek materyalin hacimsel miktar göz önüne al r. Sistem leyi inde sorun ya anmamas için kullan labilir havuz hacmi, günlük at k miktar n iki kat olacak ekilde seçilmi tir. Buna göre; Kullan labilir Ön Dengeleme Havuzu Hacmi= 2 × 44,312=88,624 m3 olarak bulunur. Havuzun çap 8m olarak kabul edildi inde, kullan labilir havuz yüksekli i denklem (3.1) ile; 88,625 = 4 = 1,764 olarak bulunur. Ön dengeleme havuzunun toplam hacmine, kullan labilir hacme hava pay n eklenmesiyle ula r. Genellikle kullan m hacminin 1,5 kat al nabilir. Bu durumda; Toplam Hacim = 88,624 ×1,5 =132,936 m3 olur. Bu durumda, minimum havuz yüksekli inde de, denklem (3.1)’den yararlan larak; 132,936 = 4 = 2,646 m olarak bulunur. Elde edilen minimum havuza ait de erler Çizelge 4.1’de verilmi tir. 54 Çizelge 4.1. Ön dengeleme havuzu boyutlar Havuz çap (m) 8 Havuz yüksekli i(m) 2,646 Toplam hacim (m3) 132,936 Kullan labilir havuz yüksekli i (m) 1,764 Kullan labilir hacim(m3) 88,625 Sistem tasar nda i letmenin ilerideki geli meler de göz önüne al narak ve sorun ya anmamas amac yla havuz yüksekli i 3-4 m olarak seçilmesi uygun olacakt r. 4.1.3. Reaktör kat ve uçucu kat madde yüklemesi, reaktör hacmi hesaplanmas Reaktör hacmi ba na kat ve uçucu kat madde yükleme de erleri, biyogaz üretimi için önemlidir. Kurulacak olan biyogaz tesisinin kullan labilir hacim ba na kat madde yükleme de eri, kat madde miktar n kullan lan reaktör hacmine oranlanmas ile bulunur. Kat Madde Yüklemesi= 4.400 kg/gün ÷ 1905,416 m3=2,309 kg/m3.gün Uçucu kat madde yükleme de eri ise, uçucu kat madde miktar ile kullan lan reaktör hacmine oranlanmas ile bulunur. Uçucu Kat Madde Yüklemesi=3.638 kg/gün ÷ 1905,416 m3=1,909 kg/m3.gün de eriyle kabul edilebilir s rlar içerisinde kalm r. Bu ba lamda reaktör hacmi daki hesaplama ile Reaktör Hacmi= 44,312 × 35 =1550,92 m3 olarak olmas gereken minimum de er elde edilmektedir. Bu de er yard yla, reaktör çap 20m olarak kabul edildi inde denklem (3.1) yard yla reaktör yüksekli i; 55 1550,92 = 10 = 4,939 m olarak bir adet 1550,92 m3 hacme sahip reaktör tasar yap lm r. Reaktör boyutlar n belirlenmesinde bir di er de ken ise reaktör üzerinde b rak lacak bo lu un tespit edilmesidir. Fermantör üzerinde gaz ç olaca ndan, gaz n bu seviyede birikmesi için genel yakla m s seviyesinin üzerinde 0,5 -1,0m bo luk b rak lmas gerekmektedir. Sistem tasar nda bu de er 0,932 m olarak al narak reaktör yüksekli i 7 m olarak tasarlanm r. Bu ekilde bekletme süresindeki veya at k miktar ndaki küçük de imler kar lanabilecektir. Bu durumda toplam reaktör hacmi denklem (3.1) yard yla; V = 10 7 = 2198 olarak bulunabilir. Elde edilen reaktör boyutlar a daki Çizelge 4.2’de belirtilmi tir. Çizelge 4.2. Biyogaz reaktörünün boyutlar Reaktör adedi 1 Reaktör çap (m) 20 Reaktör yüksekli i (m) 7 Toplam reaktör hacmi (m3) 2198 Kullan labilir reaktör yüksekli i (m) 6.068 Kullan labilir reaktör hacmi(m3) 1550,92 m3 56 4.1.4. S gübre depolama havuzu boyutlar gübre depolama havuzunun boyutlar n belirlenmesinde, günlük olarak fermente olarak ç kacak at n hacimsel miktar göz önüne al nmal r. Bu hesaplamada bekletme süresi 20 gün olarak seçilmi , kat gübre miktar göz önünde bulundurulmam r. Buna göre; Gübre Depolama Havuzu Hacmi = 20 × 44.312= 886.240 m3 olarak bulunur. S gübre depolama havuzun çap 80m olarak al nd nda, denklem (3.1) dikkate al narak kullan labilir havuz yüksekli i; 886,240 = 4 = 17,64 olarak hesaplan r. Elde edilen minimum havuz boyutlar Çizelge 4.3’te belirtilmi tir. Çizelge 4.3. Fermente gübre depolama havuzu boyutlar Havuz çap (m) 80 Havuz yüksekli i(m) 17,64 Toplam hacim(m3) 886.240 4.2. Tesis Ç kt lar Ve Gelir Hesaplamalar Maliyet hesaplamalar nda Çizelge 4.4’de belirtilen 24.05.2018 tarihi Merkez Bankas döviz al kurlar kabul edilmi tir. Tesis bedelleri sektördeki firmalardan Euro para birimi olarak al nd ndan ötürü, fizibilite tablosunda hesaplamalar tek bir birim olan Euro olarak kabul edilmi tir. 57 Çizelge 4.4. Birim döviz bedelleri 4.2.1. Biyogaz üretimi Beklenen günlük biyogaz üretiminin hesaplanabilmesi için, 35 günlük bekletme sürecinde giderilen UK miktar n bilinmesi gerekmektedir. Bu amaçla biyogaz üretim potansiyeli deneyinde kullan lan at klar n deney öncesi ve deney sonras kat ve uçucu madde miktarlar ile kütlesel de imleri kullan lm ve 35.günde %80 giderimin sa land göz önüne al nm r. Elde edilen sonuçlara göre 35. günde UK giderimi ortalamas olan %54 ise biyogaz üretim hesaplamalar nda kullan lm r. Kurulacak olan tesiste günlük olarak i lenecek UK miktar 3,6 tondur. Buradan giderilen UK miktar ; Uçucu Kat Madde Giderimi=3,6 ton/gün ×0,54 = 1,944 ton/gün olarak kabul edilir. Metan olu umu giderilen kg UK ba na 345 litre olarak al nd nda günlük metan (CH4) üretimi; Metan Üretimi=1,944 ton/gün×0,345 m3/kg=0,67 m3/gün olarak bulunur. Yap lan deneysel çal malar biyogaz içerisindeki CH4 oran %50-65 civar nda oldu unu göstermi tir. Metan oran %55 al nd nda günlük biyogaz üretim potansiyeli; Biyogaz Üretimi= 0,67 m3/gün÷0,55=1.218 m3/gün 58 olarak hesaplan r. ll k Biyogaz Üretimi =1.218 m3/gün ×365=444.570 m3/y l olarak bulunmu tur. %55 CH4 içeri ine sahip biyogaz n alt l de eri yakla k olarak 21 Mj/m3 (5020 kcal/m3 – 5,837 kWht/m3) dür. 4.2.2. Elektrik üretimi ve elektrik geliri Elektrik üretimi hesaplanmas için gerekli jeneratör gücü hesaplanmas gerekmektedir. Bir y lda toplam 8760 saat olmas na ra men tesis maliyet hesaplamalar nda olas hasarlar ve bak m süreçleri için y ll k toplam tesis çal ma süresi 7000 saat olarak kabul edilmi tir. Böylelikle, y ll k elektrik ve biyogaz üretimi güvenlikli olarak hesaplanm r. Sektörel firmalardaki yap lan ara rmalara göre, jenaratör kapasitesi, tesis kapasitesiyle orant olarak 125 kW olarak al nm r. Bu de erler ile tesis y ll k elektrik üretimi, ll k Elektrik Üretimi= 7000×125 kWh=875.000kWh/y l olarak bulunmu tur. Tesisin y ll k elektrik üretiminin %7’si kadar elektri e ihtiyaç duymaktad r, ebekeye aktar lmadan önce iç tüketim ihtiyac kendi üretiminden harcanmas dü ünüldü ünde, ll k ç Elektrik Tüketimi= 61.250 kWh/y l bulunur. Y ll k elektrik üretiminden, y ll k iç elektrik tüketiminin fark al nd nda, Net Elektrik Üretimi= 875.000kWh/y l-61.250 kWh/y l=813.750 kWh/y l olarak hesaplanm r. 59 Yenilenebilir Enerji Bakanl , 5346 Say “Yenilenebilir Enerji Kaynaklar n” Elektrik Enerjisi Üretimi Amaçl Kullan na li kin Kanun’da kurulumlar ndan sonraki 10 y l içinde 13,3$cent/kWh de erinde sabit al m garantisi vermektedir. Y ll k elektrik üretiminin, elektrik al bedelinin çapraz kur ile hesaplanmas yla ll k Elektrik Geliri = 99.577,94 € olarak hesaplanmaktad r. Bu ba lamda, kurulacak yenilenebilir enerji tesislerinin maliyet analizlerinde tesis iç tüketimini 18,45TL/kWh olarak ebekeden almak ve üretilen elektri in tamam ebekeye aktarmak daha uygun olacakt r. Tesis ç Tüketim Bedeli = 61.250 × 18,45 = 1.129.817 TL olarak gider kaleminde belirtilmelidir. 4.2.3. Gübre üretimi ll k gübre üretiminin %22’si kat ve %78’i s gübre olarak ç kmas ön görülmü tür. Bu ba lamda, önceki bölümlerde hesapland gibi y ll k 8.030 tonluk gübre giri i oldu unda, ll k Kat Gübre Üretimi= 1.767 ton/y l ll k S Gübre Üretimi= 6.263 ton/y l olarak hesaplanmaktad r. Ülkemizde s gübrenin maddi bir de eri olmamas na kar n, yap lan ara rmalarda kat gübrenin 100TL/ton mali de ere sahip oldu u belirlenmi tir. Bu ba lamda, üretilecek kat gübre ile elde edilecek gelir; ll k Gübre Geliri= 32.648,31 € 60 olarak hesaplanm r. 4.2.4. Is üretimi Sektörel firmalardan al nan verilere göre, jeneratör gücüne ba olarak hesaplad z ll k toplam elektrik üretiminin %66 kat olarak üretim bedeli hesaplamak mümkün olacakt r. Buna göre, ll k Is Üretimi= 875.000 kWh/y l ×0,66=1.321.2000 kWh/y l olarak kabul edilmi tir. Yap lan ara rmalarda, piyasadaki birim bedeli 0,01€/kWh olarak belirlenmi ve y lll k geliri; ll k Is Geliri=13.212,00 € olarak hesaplanm r. 4.2.5. Karbon emisyonu Sera gaz etkisini dü üren teknolojilerin bu aç dan bir katma de eri bulunmaktad r. 125kW elektrik kapasiteli tesisimizde, y ll k karbon emisyonu de eri 5.000 ton/y l olarak kabul edilmi tir. Yap lan ara rmalarda, karbon emisyonu bedeli 1,5€/ton olarak belirlenmi ve y lll k geliri a daki gibi hesaplanm r; ll k Is Geliri=5.000 ton/y l € × 1,5€/ton = 7.500, 00 € Bu ba lamda, biyogaz tesisinde olu an ç kt lar, birim bedeller ve gelirler a da bulunan Çizelge 4.5’te özetlenmi tir. 61 Çizelge 4.5. Biyogaz tesisi ç kt lar ve gelir kalemleri 4.3. Tesis Giderleri Ülkemizdeki biyogaz tesislerinin bir ço u anahtar teslim olarak Avrupa men eili firmalar taraf ndan yap lmaktad r. Bu çal mam zda amaç kurulacak biyogaz tesisi de erlerinin uygulanabilirli ini kan tlamak oldu undan, mevcuttaki tesislerden fiyat teklifleri al nm ve çal mam zdaki 1000 ba k 125 kWh kapasiteli, 88,625 ön depolama sistemine sahip, 35 gün bekleme süreli tesis bedeli 421.736,00 € olarak belirlenmi tir. Kabul edilen bu fiyata, biyogaz tesisindeki bütün üniteler dahil olup ba ka bir yat m bedeli gerekmeyecektir. Bu ba lamda, Tesis Yat m Bedeli= 421.736,00 € olacakt r. Bir biyogaz tesisi at k temini, çal an bedelleri, sigorta bedelleri, bak m onar m bedelleri, tesis iç tüketim bedeli, y ll k lisans bedeli ve biyolojik destek olarak bir çok gidere sahiptir. Bu de erlerin gerçekten hesaplanabilmesi için tesisin çal mas gerekmektedir. Bu çal mada al nan de erler, teknoloji firmalar n verdi i tekliflerin 62 analiz edilmesi ile belirlenmi tir. Çizelge 4.6’da 125 kW kapasiteli biyogaz tesisinin olas y ll k giderleri belirtilmi tir. Çizelge 4.6. Biyogaz tesisi y ll k gider tablosu 4.4. Tesis Maliyet Analizi Biyogaz tesisi gelir kalemleri, elektrik, gübre, ve karbon emisyonu olarak 4 ana de er olarak hesapland nda tesis y ll k toplam geliri 152.938,25 € olarak bulunmu tur. Olas tesis de er kalemleri de 47.185,00 € olarak al nd nda, y ll k brüt letme kar 105.735,65 € olarak hesaplanm r. Ülkemizde henüz büyük çapl biyogaz tesislerinin kurulumu yeteri kadar yayg nla mam oldu undan, emniyetli tarafta kalmak amac yla yap lan hesaplamalarda maliyetler maksimum de erlerinde al nm r. Bu de erler ile fizibilite hesaplamas yap ld nda, tesis bedelinin geri dönü süresi 4 y l olarak bulunmu tur. Yap lan bütün hesaplamalar, fizibilite çal mas olarak Çizelge 4.7’de belirtilmi tir. 63 64 Çizelge 4. 7. Biyogaz tesisi fizibilite ablonu 5. TARTI MA VE SONUÇ Ülkemiz için tar m ve hayvanc k önemli bir gelir kayna oldu undan, yenilenebilir enerji kaynaklar ndan biyogaz, yüksek üretim potansiyeli olan önemli bir enerji kayna r. Büyük kapasiteli tesis i letmeleri, çevresel bilinç konusunda yetersiz kalmas ndan dolay üretimde gerekli birçok maliyeti kabul etmi ken, i letmede olu an at klar n bertaraf ndan kaynaklanacak giderleri kabul etmemekte ve bu konuda yap lacak yat mlar n bütçeyi kötü etkileyece ini dü ünerek gerekli bulmamaktad r. Bahsi geçen i letmelere, çevre bilinci a lanmas ve bu konuda desteklenmesi gerekmektedir. Bu çal mada, bu bilincin olu turulmas hedeflenmi olup, bir biyogaz tesisinin ne kadar karl olaca gösterilmek istenmi tir. Tez kapsam nda, 1000 büyük ba kapasiteye sahip bir çiftlik için günlük at k miktar 22 ton olarak belirlenmi ve bu 125 kW kapasiteli bir biyogaz tesisi için uygun tasar m projelendirilmi olup; tasarlanan tesisin biyogaz üretim potansiyeline ba olarak elektrik üretim kapasitesi belirlenmi tir. K rsal bir evde tüketilen elektrik enerjisi 2.628 kWh/y l olarak kabul edilirse (Murphy 2004), sat lan elektrik enerjisinin kullan labilece i ev say lar ; Elektrik enerjisi kullanan ev say = 875.000 kWh/y l/ 2628 kWh/y l = 333 ev olarak hesaplanabilir. Tesisten üretilecek elektrik enerjisinin yan s ra, tesisin üretece i ve tesisten ç kacak olan kat , s fermente gübreye ek olarak karbon emisyon bedelinin de ekonomik analizi yap lm olup; tesis gider ve gelir kalemleri incelenmi tir. Tesisin ekonomik analizi kapsam nda dinamik de erlendirilmesinde net bugünkü de er analizi ve iç karl k oran analizi kullan lm r. lk yat m maliyeti 421.736,00 € olan bu tesiste, y ll k brüt i letme kar 105.753,36 € olarak hesaplanm ve bu de erler ile yap lan fizibilite çal mas nda yat n geri ödeme periyodu 4 y l olarak belirlenmi tir. 65 Tesis Yenilenebilir Enerji Bakanl ’n n 10 y ll k sabit al m garantisi ile 4.y ndan sonra kazanç getirmeye ba layarak, kalan 6 y l boyunca y ll k 105.753,36 € kar elde etmeye devam edecektir. Anahtar teslim biyogaz tesisi firmalar , yapt klar tesisler için 20 y ll k garanti vermektedirler. Bu ba lamda, tesisin kendi bedelini ç kard ktan sonra en az 16 y ll k bir çal ma hedeflenmelidir. Tasarlanan biyogaz tesisi projesinin gerçekle tirilecek kurulan tesisin kendini k sa sürede amorti edece i görülmektedir. Bu tasar mdaki tesis, büyük say labilecek kapasitede olmaktad r ancak küçük çiftçi baz nda da hesaplamalar yap ld nda; oldukça uygun maliyet hesaplamalar n ortaya ç kmas mümkün olacakt r. Bu sebeple, ülkemizde bütünle ik at k yönetim stratejilerinin uygulanarak çürütme tesislerinin yayg nla lmas , çevre sa ve ülke ekonomisi aç ndan oldukça büyük faydalar sa layacakt r. 66 KAYNAKLAR Acaroglu, M. 2003. Alternatif enerji kaynaklar . Atlas Yay n Da m, Ankara, 341 s. Acaroglu, M. 2007. Alternatif enerji kaynaklar (II. Bask ). Nobel Yayinevi, Ankara, 609 s. Akkova, . 2008. Yenilenebilir enerji kaynaklar , Nobel Yay n Da m, Ankara, 224 s. Aliba , K. 2004. Biyogaz üretimi ve sistemleri. Tar msal Mekanizasyon Kongresi 22. Ulusal Kongresi, 08-10 Eylül 2004, Ayd n. Alkhamis, T.M., El-Khazah, M., Kablan, R. M. 2000. Heating of biogas reactor using a solar energy system with temperature control unit. Solar Energy J., 69: 239- 247 . Angelidaki, I., Ahring, B.,K., Ellegaard, L. 1999. A comprehensive model of anaerobic bioconversion of complex substrates to biogas. Biotechnology and Bioengõneering, Danimarka, 63 s. Anonim, 1996. IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories: reference manual, Intergovernmental Panel on Climate Change, ngiltere. Anonim, 2017. Sera gaz emisyonlar , United Nations Climate Change. http://unfccc.int/ghg_data/ghg_data_unfccc/items/4146.php-(Eri im tarihi:10.04.2018) Anonim, 2018a. Biyogaz tesisi üniteleri. http://www.hochreiter-tr.com/tesis-uniteleri/- (Eri im tarihi:02.05.2018). Anonim, 2018b. Biyogaz çal malar . Elektrik leri Etüt daresi Genel Müdürlü ü. http://www.eie.gov.tr/turkce/YEK/biyoenerji/01-biyogaz/bg_hammadde.html-(Eri im tarihi:01.05.2018). Aoki, K., Umetsu, K., Nishizaki, K., Takahashi, J., Kishimoto, T., Tani, M., Hamamoto, O., Misaki, T. 2006. Thermophilic biogas plant for diary manure treatment as combined power and heat system in cold regions, International Congress Series, 1293: 238-241. Appels, L., Baeyens, J., Degreve, J., Dewil, R. 2008. Principles and potential of the anaerobic digestion of waste-activated sludge. Progress in Energy and Combustion Science, 34: 755–781. Arslan, H., Gülen, J. 2005. Biyogaz. Journal of Engineering and Natural Science.,4 : 121-129. Avc , A., K ç, M., Can, M. 1995. Do al gaz s la rma yöntemleri, s la lm do algaz n nakli ve depolanmas üzerine bir inceleme, Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 19(2): 45-52. Ayd n, G. 2012. Humus biyogaz döngüsü ve biyogaz at klar n humus etkisi, SAÜ Fen Edebiyat Dergisi, 14(1): 383-371. Ayhan, A. 2013. Farkl kar m oranlar ndaki s r gübresi ve m r silaj ndan mezofilik fermantasyonla üretilebilecek biyogaz miktarlar n belirlenmesi üzerine bir ara rma. Doktora Tezi, UÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Biyosistem Mühendisli i Anabilim Dal , Bursa. Ayman, N. 1997. Microbial population dynamics in an anarobic completely stirred tank reactor treating a pharmaticeutical wastewater. Yüksek Lisans Tezi, BÜ Fen Bilimleri Enstitüsü,Çevrü Mühendisli i Anabilim Dal , stanbul. Ba çetinçelik, A., Öztürk, A., Karaca, C. 2007. Türkiye’de Tar msal Biyokütleden Enerji Üretimi Olanaklar . Kayseri IV. Yeni ve Yenilenebilir Enerji Kaynaklar 67 Sempozyumu, http://www.mmo.org.tr/resimler/dosya_ekler/32590c74a229a9f_ek.pdf?dergi=563- (Eri im Tarihi: 05.05.2018). Berglund, M., Börjesson, P. 2006. Assessment of energy performance in the life- cycle of biogas production. Biomass & Bioenergy, 30(3) : 254–266. Buswell, A.M., Hatfield, W.D. 1936. Anaerobic Fermentations. State of Illinois, Dept. of Registration and Education, Div. of the State Water Survey, 23: 1-193. Camc Ö., Sar ca M., ekero lu A. 2013, Kafes sisteminde gübrenin uzakla lmas ve yönetimi, Tavukçuluk Ara rma Dergisi, 10: 35-39. Çall , B. 2012. At klardan biyogaz üretimi, Türkiye Kimya Derne i. http://mebig.marmara.edu.tr/Presentations/BiyogazUretimi.pdf(Eri im tarihi:05.05.2018). Demir, . 1993. Hayvan at klar ndan biyogaz eldesi. Türk Devletleri Aras nda 2. lmi birli i Konferans , 2-3 Kas m 1993, Kazakistan Demirer, G.N., Demirer, T., Duran, M., Ertan, B., Özdemir, F., Tümay, ., Toruno lu, E. 1997. Ve kirlendi dünya...Öteki Yay nevi, Ankara, 520 s. Deniz, Y. 1987. Türkiye’de biyogaz potansiyeli ve biyogaz n sa layaca yararlar, Tar m Orman ve Köy leri Bakanl Köy Hizmetleri Genel Müdürlü ü Ankara Ara rma Enstitüsü Müdürlü ü Yay nlar No:48, Ankara. Deublein, D., Steinhauser, A. 2008. Biogas from waste and renewable resources. Wiley-VCH Verlag GmbH,Almanya, 450 s. Erickson, L.E., Fung, D.Y.C. 1988. Handbook on anaerobic fermentations. Ann NY Acad. Sci. 369: 81-89. Gerrardi, M.H. 2003. Wastewater microbiology series: microbiology of anaerobic digester. Wiley Interscience, Amerika, 182 s. Gerrardi, M.H. 2006. Wastewater microbiology series: wastewater Bacteria. Wiley Interscience, Amerika, 256 s. Köse, F. 1998. Güne Is tmal Biyogaz Üretimi, Enerji Workshop Bildirileri Cilt 1, Konya , s. 94-101 . Halil, ., Elibol E. A., Aç kel Ü., enol, M. 2017. Türkiye’de biyogaz üretimi için ba ca biyokütle kaynaklar , Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 6(2): 81- 92. Hohlfeld, J. 1985. Production and Utilization of Biogas in Rural Areas of Industrialized and Developing Countries. Mikrobielle Methangewinnung; in: Fortschritte der Verfahrenstechnik. Karakuz, S. 2015. Biyogaz Üretimi. Schmack Biyogaz, http://www.emo.org.tr/ekler/0d936dc2a4718f8_ek.pdf-(Eri im tarihi:05.05.2018). Kaya, D., Öztürk, H. 2012. Biyogaz Teknolojisi. Umuttepe Yay nlar , Kocaeli, 300 s. ç, F.Ç. 2011. Biyogaz, önemi, genel durumu ve Türkiye'deki yeri. Mühendis ve Makina Dergisi, 52(617): 94-106 . Koca, A. 2007. Yenilenebilir bir enerji kayna : biyogaz. Do u Ana.Böl. Ar . Dergisi, 3: 129-137. Koçar, G., Erya ar, A., Atayol, A.A. 2003. Güne enerjisi destekli biyogaz reaktörlerinin olu turulmas nda kar la lan sorunlar ve çözüm önerileri. Bilim ve Teknik Dergisi, 210: 52-59. Koçar, G. 2006. At ktan mutfa a biyogaz. Bilim ve Teknik Dergisi, 467: 42-47. Koçar G., Erya ar A., Ersöz Ö., Ar ., Durmu A. 2010. Biyogaz teknolojileri, Ege Üniversitesi Bas mevi, zmir, 270 s. 68 Koçer, Ç. 2014. Mu linde Hayvan Potansiyelinin De erlendirilerek Biyogaz Üretiminin Ara lmas . Mu Alparslan Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 2(1): 215- 220. Korres, N. E., Kiely, P. O., Jonathan, S. W., and Benzie, J. A. H. 2013. Bioenergy anaerobic by digestion and wastes: using agricultural biomass and organic wastes. Routledge Press, ngiltere, 442 s. Kossmann, W. 1999. Basics volume , nformation and advisory service on appropriate technology (ISAT), GATE in DeutscheGesellschaft für Technische Zusammenarbeit (GTZ), GmbH, Eschborn, Almanya, 368 s. Murphy, J.D. 2004. Technical/economic/environmental analysis of biogas utilisation. Applied Energy, 77: 407-427. Öncel, S., kizo lu, E., Öngen, G., Vardar, F.,. 2003. Tar msal at klar n de erlendirilmesinde kullan lan biyogaz üreteç tipleri. II. Yenilenebilir Enerji Kaynaklar Sempozyumu. zmir. Öztürk, M. 2005. Hayvan gübresinden biogaz üretimi. Çevre ve Orman Bakanl , 5: 8-21. Sabuncu, Ö.C. 2010. Biyogaz üretiminin teknik,ekonomik ve çevresel analizi. Yüksek Lisans Tezi, HÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Çevre Mühendisli i Anabilim Dal ,Ankara. Safley, L.M., Casada, M. E., Woodbury, J. W., and Roos. 1992. Global methane emissions from livestock and poultry manure. Enviromental Protection Agency Office of Policy, Planning and Evulation Congress, Amerika. Seadi T.A., Rutz D., Prassl H., Köttner M., Finsterwalder T., Volk S., Janssen R.,2008. Biogas handbook, University of Southern Esbjerg, Danimarka, 130 s. Tolay, M. 2012. Hayvansal at klardan biyogaz üretimi, http://www.yesilekonomi.com/yayinlar/makale/pdf/Hayvansal-Atiklardan-Biyogaz- Uretimi.pdf-(Eri im tarihi: 08.06.2018) Ward, A.J., Hobbs, P.J., Holliman, P.J., Jones, D.L. 2008. Optimisation of the anaerobic digestion of agricultural resources. Bioresource Technology, 99(17): 7928- 7940. Yakut, H.U. 2012 . Kari tirici Hizinin Biyogaz Üretimi Üzerine Etkisinin ncelenmesi. Kocaeli Üniversitesi Yüksek Lisans Tezi, Kocaeli. Yald z, O. 2001. Biyogaz üretiminde kofermentasyon çal malar : Yenilenebilir enerji kaynaklar sempozyumu ve sergisi bildiriler kitab , Editör: Su, ., Tmmob Makine Mühendisleri Odas , Kayseri, s 229-238. Yald z, O. 2004. Biyogaz teknolojisi. Akdeniz Üniversitesi Bas mevi, Antalya, 168 s. Yoku , . 2011. Sivas ilindeki hayvansal at klar n biyogaz potansiyeli. Yüksek Lisans Tezi, AÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Çevre Mühendisli i Anabilim Dal , Ankara. Yoku , ., Avc lu A. 2012. Sivas ilindeki hayvansal at klardan biyogaz potansiyelinin belirlenmesi, Tar msal Mekanizasyon Ulusal Kongresi, 5-7 Eylül 2012, Samsun. Yürük, F. 2015. Kanatl hayvan at klar n biyogaz potansiyelinin belirlenmesi ve tesis yerle im optimizasyonu: düzce ili örne i. Yüksek Lisans Tezi, SÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Çevre Mühendisli i Anabilim Dal , Sakarya. 69 EKLER EK 1 Türkiye’de Biyokütle Lisans Alan irketler 70 EK 1: Türkiye’de Biyokütle Lisans Alan irketler 71 ÖZGEÇM Ad Soyad : Ay e Özge SAVA Do um Yeri ve Tarihi : Çorlu, 20.05.1992 Yabanc Dili : ngilizce itim Durumu (Kurum ve Y l) Lise Pendik Fatih Anadolu Lisesi, 2010, stanbul Lisans Uluda Üniversitesi, Ziraat Fakültesi Biyosistem Mühendisli i Bölümü, 2014, Bursa Çal Kurum/Kurumlar ve Y l 01.2017 - 10.2017 Isun Enerji A. , stanbul Proje Geli tirme Müdürü 03.2015 - 08.2016 Integreen Yenilenebilir Enerji Sistemleri, stanbul Proje Geli tirme Mühendisi 06.2013 - 09.2013 Aarhus Üniversitesi, Danimarka Biyogaz Tesisi, Stajyer leti im (e-posta) : ayseozgesavas@gmail.com 72