Biyogaz Nedir? Biyogaz Enerjisi Nasıl Elde Edilir?

Günümüz dünyasında enerji olarak kullanılan kaynakların çoğu tükenmeye başladığı için alternatif enerji kaynakları araştırılmaya başlanmıştır. Bu enerji kaynaklarının yenilenebilir özellikte olması için çalışmalar hız kazanarak sürmektedir. Bu aşamada alternatif enerji kaynağı olarak karşınıza çıkan biyogaz nedir sorusu akıllara gelmektedir. Biyogaz temel olarak organik atıklar kullanılarak gaz üretilmesi işlemidir. Farklı şekilde ifade etmek gerekirse, oksijen bulunmayan bir ortamda organik atıklardan karbondioksit ve metan gazına dönüştürülmesidir. Biyogazın elde edilmesi organik maddelerin ayrıştırılması olduğu için en temel madde olarak bitkisel atıklar ve hayvansal gübreler kullanılır. Özellikle hayvansal gübreler, biyogaza dönüşüm sırasında fermente olarak daha da yararlı bir hale geldiği için kullanımları oldukça yaygındır. Hayvansal gübreler arasında tarımda kullanımında zararlı etkilerinden dolayı tavuk gübresi en fazla biyogaz amaçlı kullanılan gübre çeşidi olarak dikkati üzerine çeker. Çünkü bu gübre toprağı fazla tuzlu hale getirdiği için verimini düşürür. Tarımda kullanılması uygun olmayan bu gübre, enerji üretiminde kullanılarak yararlı bir hale getirilir. Biyogaz hem enerji üretiminde hem de bitkisel atık ya da hayvansal gübrelerin ayrıştırılarak çevre kirliliğinin azaltılmasında aktif rol oynadığı önem verilen bir yenilebilir enerji kaynağı olarak karşınıza çıkar. Biyogaz birçok açıdan doğal gaza benzetilebilir. Aralarındaki en büyük fark biyogazın yenilenebilir enerji olması ve üretiminden sonra arta kalan kısmın verimli bir tarım gübresi olarak kullanılabilmesidir. Gelişen teknoloji ile birlikte bir evin ısıtılması veya mutfaktaki kullanımlarından jeneratörler yardımıyla elektrik üretimine kadar çok çeşitli alanlarda kullanılabilen biyogaz enerjisi nedir ve nasıl üretilir? Kullanım alanları nelerdir gibi soruların yanıtları sistemlerden yararlanabilmek adına önemlidir.

Biyogaz Nasıl Üretilir?

Son yıllarda özellikle biyogaz nedir sorusu insanların aklını karıştırmakta ve sorunun cevabını alabilmek için araştırmalar yapmalarını sağlamaktadır. Biyogaz ile oksijen bulunmayan ortamda mikroorganizmalar tarafından organik maddenin parçalanması işlemi olur ve bu sayede hidrojen, karbondioksit, metan, sülfür, hidrojen azot ve su gibi farklı gazlar açığa çıkar. Biyogaz nasıl üretilir sorusuna cevap verecek olursak; kapalı ve oksijensiz bir ortamda yer alan atık ve gübrelerin metanojen ya da anaerobik mikroorganizmalar yardımıyla çürütülmesi ya da sindirilmesi şeklinde oluşur. Bu kapalı sistem anaerobik çürütücü veya biyoreaktör olarak adlandırılır. Buradan elde edilen biyogaz basınca karşı dayanıklı olan bir depoya hapsedilir. Sonrasında temizlenerek zenginleştirilir ve yakıma hazır hale getirilir. Anaerobik çürütme işlemi temel olarak dört aşamadan oluşur. Bu aşamalar;

Hidroliz: İlk adım olan hidrolizde, hidrolitik mikroorganizmalar tarafından üretilmiş olan amilaz, selülaz gibi enzimler, organik polimerleri karmaşık halinden basit, çözünebilir monomerlere ayrıştırır.

Asidojenik (Fermantasyon): Hidroliz aşamasında ayrıştırılan monomerlerin asetik asit, bütirik asit gibi uçucu yağ asitleri ile daha küçük yapıdaki moleküllere dönüştürülür.

Asetojenez: Bu aşamada asetojenik bakteriler yağ asitleri asetat, karbondioksit veya hidrojene dönüştürülür.

Metanojenik: En son aşama olan metanojenizde, metanojenler asetat, karbondioksit ve hidrojenden, metan ve karbondioksit üretimi gerçekleştirir.

Biyogaz üretiminde buğday, arpa, çavdar, yulaf sap ve samanları, haşhaş küspesi, çimen, mısır silajı, şeker pancarı atıkları gibi tarımsal atık olarak kullanılır. Hayvansal atık olarak büyükbaş ve küçükbaş hayvan, kümes hayvanları, domuz gibi hayvanları gübresi kullanılır. Tavuk gübresi en yaygın kullanılan gübre çeşididir. Yemek atığı, meyve ve sebze atıkları gibi yeşil atık kategorisindeki atıklar evsel organik olarak kullanılır. Endüstri atığı olarak ise, yulaf posası, peynir altı suyu, nişasta atıkları, zeytinyağı işleme atıkları, mezbaha atıkları, belediye atığı, meşrubat sektöründeki meyve posası atıkları, hayvansal yan ürünler kullanılır.

Biyogazın Türkiye ve Dünyada Tarihsel Gelişimi

Biyogaz ne demek sorusunun cevabından sonra biyogazın Türkiye ve dünyadaki tarihsel gelişiminin nasıl olduğuna bakmak gerekir. Biyogaz terimi ilk defa 18. yüzyılda Volga tarafından ortaya atılmıştır. İlk anaerobik çürütme tesisi Hindistan’da bir hastane bünyesinde 1859 yılında kurulmuştur. Pasteur’ün öğrencisi olan Gayon tarafından 1883-1884 yıllarında hayvan gübresi ile yapılan bir çalışmadan sonra uygun şartlarda üretilen gaz miktarındaki büyüklük görülünce, biyogazın ısıtma ve aydınlatma amacıyla da kullanılabileceği keşfedilmiştir.İlk atık su arıtma ile biyogaz üretim tesisi 1895 yılında İngiltere’de kurulmuştur. Biyogaz üretimine ilişkin çalışmalar 19. Yüzyılda da hız kesmeden devam etmiştir. Almanya’da Imhoff, 1906 yılında iki kademeli anaerobik arıtma tesisini kurmuştur. 1907 yılında ise bir gaz motoru kullanılarak biyogazda enerji üretimi gerçekleştirilmiştir. 1920 – 1930 yıllarında Buswell ve arkadaşları çürüme işleminde mikroorganizmaların aktif rol oynadığını keşfetmiştir. İkinci Dünya Savaşı ile birlikte, biyogazın hem ısı hem de elektrik üretiminde kullanıldığı prosesler uygulanmaya başlamış ve her geçen gün daha da gelişmeye devam etmiştir. Günümüzde dünya çapındaki hayvan gübresi ile üretim yapan biyogaz tesisleri oranına bakılacak olursa % 80 oranında Çin, % 10 Hindistan – Nepal – Tayland’ın sahip olduğu görülmektedir. Diğer ülkelerdeki oran ise % 10 ile kısıtlıdır. Avrupa’nın hayvan gübresi ile üretim yapan tesisleri incelendiğinden 2200 tesis ile Almanya lider konumundadır. Almanya’yı 70 tesis ile İtalya izlemektedir. Türkiye’de 1980- 86 yılları arasında Toprak- Su Araştırma Enstitüleri tarafından yoğun şekilde araştırmalar yapılmıştır. Daha sonrasında konu üniversiteler bünyesinde araştırılmaya başlamıştır.  Ülkemizde Bağfaş Gübre Fabrikası Biyogaz Santrali, Karacabey Biyogaz Tesisi, Tire Biyogaz Tesisi, Afyon Biyogaz Enerji Santrali ve Polatlı Biyogaz Tesisi olmak üzere toplamda 5 adet biyogaz üretim tesisi vardır.

Biyogazın Kullanım Alanları

Biyogaz nedir sorusuna cevap bulduktan sonra kullanım alanlarını öğrenmeniz önemlidir. Yenilenebilir enerji kaynaklarının en önemlilerinden olan biyogazın kullanım alanları çok çeşitlidir. Biyogaz doğalgazın kullanım alanlarıyla benzer şekilde kullanılan bir enerji kaynağıdır. Bu yüzden öncelikle ısınma ve ısıtma amacıyla yakarak kullanılabilir. Ulaşım araçlarında motor yakıtı olarak kullanılabilir. Örneğin İsviçre’de biyogaz ile çalışan otobüs üretilmiştir. Türbin yakıtı olarak kullanılarak elektrik üretiminde kullanılabilir. Doğal gaz ile birleştirilerek maliyetlerin azaltılmasında kullanılabilir. Kimyasal tepkimeler sırasında kullanılabilecek alternatif bir enerji kaynağıdır. Bu kullanım alanlarının yanı sıra organik bir üretim çeşidi olmasından dolayı yeşil yakıt olarak kullanılır. Çevreye karşı duyarlı bir enerji kaynağı olarak seralarda ve tarımsal faaliyetlerde, kullanacağı ham maddeye yakınlığından dolayı tercih edilir. Tarımsal faaliyetler kullanılan biyogaz ile enerji maliyetleri önemli şekilde azalmaktadır. Biyogaz çevre dostu bir yenilenebilir enerji kaynağı olması, içeriği zengin bir gübreyi atık oluşturması, atık yönetiminde maliyet azaltması, sera gazı emisyonlarında azaltma sağlaması ve gelişimiyle beraber yeni istihdam sağlaması açısından diğer yenilenebilir enerji kaynaklarından daha üstündür.Bunun yanında küresel ısınmanın en önemli sebeplerinden olan metan gazını depolayarak yararlı hale getirir. Hastalıklara sebep olan patojenlerin kontrollü şekilde üretilerek gübre haline getirir. Biyogaz üretiminin etkilendiği bazı faktörler bulunmaktadır. Bu faktörler ortam sıcaklığı, kullanılacak ham maddenin cinsi (her atık aynı miktarda biyogaz üretimi sağlamaz), hammaddenin miktarı, ortamın asitlik derecesi, parçalanma için kullanılacak partiküllerin boyutları, atık maddelerin fermantasyon süresi, organik atıkların yüklenme hızı, karbon/azot oranının yüksekliği, kullanılacak tesisin türü, kullanılacak atıktaki kuru madde miktarıdır. 4EN Mühendislik ve Çevre Teknolojileri biyogaz üretim aşamalarındaki danışmanlıkları ile sizlere hizmet sunar. Bu noktalarda 4EN’den destek alabilirsiniz.