Hem Yakıt, Hem Gübre:
BİYOGÂZ
Prof. Dr. Burhan KAÇAR *
C anayinin olduğu kadar, tarımın da başta gelen girdisi enerjidir. Yeterli enerjiye sahip olmadan, üretimi artırarak sürdürmek olanaksızdır. Ülkemiz tarımında tüketilen enerjinin yaklaşık % 80’i, ısı enerjisi şeklinde, odun, tezek ve kömürden sağlanmaktadır. Bunda da organik kökertli tezek ve odunun payı çok büyüktür.
Ahır gübresinden ve öteki organik artıklardan, havasız (anaerobik) koşullarda ihtimar (fermantasyon) yolu ile üretilen gaza “Gübre Gazı”, “Biyogaz” ya da “Bihtıgae” adı verilmiştir. Renksiz, kokusuz, temiz ve ısıl değeri yüksek olan biyogazın dünyada üretimine 1940’lı yıllarda başlanmıştır. Bugün pek çok gelişmiş ve gelişmekte olan ülke biyogaz üretimi ile ilgilenmektedir. Bunlar arasında Çin, Hindistan, Batı Almanya, Filipinler, Nepal, Etopya, Kolombiya, İsviçre, Peru, Fransa, Tanzanya, Kore, Zaire, İngiltere, Amerika Birleşik Devletleri ve Güney Afrika sayılabilir. Eldeki kayıtlara göre, Çin’de 7.5 milyon, Hindistan’da 90 bin, Güney Kore’de 30 bin, Pakistan’da 7 bin ve Türkiye’de ise 200 dolayında, değişik büyüklüklerde biyogaz üreteçleri bulunmaktadır.
Türkiye’de biyogaz ile ilgili araştırmalara, önceleri akademik düzeyde olmak üzere, 1960’lı yıllarda başlanmıştır. Uygulamaya yönelik ilk düzenli çalışma, 1963 yılında Eskişehir TOPRAK-SU Araştırma Enstitüsü’nde yapılmıştır. Bunu, TÜBİTAK’ın desteği ile 1964-1967 yılları arasında A.Ü. Ziraat Fakültesi’nde yürütülen çalışmalar izlemiştir. Daha sonra ara verilen -çalışmalar, 1980 yılında yeniden ‘hız kazanmıştır. Konu ile ilgili olarak TOPRAK-SU Genel Müdürlüğü, üre-
* rÜBİTAK, Tarım ve Ormancılık Araştırma Grubu Yürütmp
Çağımızın en önde gelen so runlarından biri, belki de birincis enerjidir. İnsanların yükselen ya şam standartları, enerji gereksin meşini hızlı bir şekilde artırmıştır Günümüzde, yeni ve yenilenebiliı enerji kaynaklarının bulunması vc bunların kullanılabilir şekle dönüş türülmesi, tüm insanlığın ortak amacı haline gelmiştir.
ticiye ulaştırılan uygulamaya dönük çalışmnlıı günümüzde başarı ile sürdürmektedir.
Tarım için değeri büyük olan ahır gübreı de yitmenin, havaya değinme ile ahırda başluı sı ve en iyi koşullarda saklansa bile gübro ğerindeki azalmanın tümüyle önlenemem» ahır gübresinden biyogaz üretimine öncelik rilmesine neden olmuştur. Zamanla, öteki tı organik materyallerden de bu yolda yararlaı maya başlanmıştır. Havasız koşullar altında timar ettirilen ahır gübresi, gübre değerini tirmediği gibi, ısıl değeri yüksek, yanıcı bir ı zın elde edilmesine koşut olarak, kullanımı I lay bir gübre haline de dönüşmektedir.
Havasız koşullarda ihtimar sonunda, al gübresindeki kuru maddenin % 33’ü yiter. A cak kuru maddenin % 26’sı göz şekline dör şüp değerlendirildiğinden, gerçek yitme or« % 7’ye düşmektedir, öte yandan, biyogaz üı tilen ahır gübresinin, normal koşullarda saklar rak ihtimar ettirilen ahır gübresinden daha t tün niteliklere sahip olduğu saptanmıştır. Yüz< 25 kuru madde ilkesine göre biyogaz üretil» ahır gübresinde, % 16.4 organik madde, % 6.2 ve % 0.85 toplam N bulunmasına karşın, uygı koşullarda ihtimar ettirilmiş ahır gübresind % 15.0 organik madde, % ‘8.0 C ve % 0.50 bulunmuştur. Özdeş durum, mineral madde mi tarları yönünden de belirlenmiştir. Ayrıca, fe mantasyon anında tüm mikropların ölmesi ve y bani tohumların etkinliklerini yitirmeleri ned’ niyle de biyogaz üretilen ahır gübresi, kullanıl kolaylığı ve değer kazanmıştır.
Belirli miktardaki ahır gübresinden üretllı cek biyogaz miktarı, öncelikle çevre sıcaklığır ve ortamın sıcaklığı ile pH’sına, gübre-su kor şım oranına, selüloz miktarına ve çeşidine, mı tan bakterilerinin cins ve miktarına bağlıdır. ı nedenle, birim aübred«n (iretllnn moiım
Orguıılk mııloryııllnılıı uımoroblk llıllmıır ilr porçalenmasının, goıuıldu İki nşumudu okışUıftı saptanmıştır. Birinci nşonuıda, (pH 4.0 — (i.5) karmaşık organik ınaddonln heterotrofik bakto rilerln işlevleri ile fermantasyonu sonucu, for mülde görüldüğü gibi uçucu yağ asitleri oluşur ikinci metan oluşum aşamasında (pH =
7 _ 7.8) ise
n (CaHioOj) + ,nH20 3nCH,COOH
Selüloz
metan fermantasyonu bakterilerinin etkisi ile yağ asitleri parçalanır ve aşağıda formüle edildiği şeklide, yaklaşık fA 70’i CH4 ve % 30’u CO, olan biyogaz oluşur.
3n CH3COOH 3nCH, + 3 n C02
Metan
Ahır gübresi ve organik materyallerden normal koşullarda üretilen biyogazın % 50-60’ını metan (CH<), % 30-40’ını karbondioksit (C02), % 1-3’ünü hidrojen (H2), % 0.5-1’ini oksijen (Ch) ve % 1-5’ini de öteki gazlar oluşturur. Biyogazın ısıl değeri, bileşimindeki yanıcı metan (CH4) gazından ileri gelir. Arı nitelikli metan gazının ısıl değeri, 8900 Kcal/m3 ve biyo-gazın ısıl değeri ise 4700 Kcal/m3 dür. Bir metreküp biyogazın etkiü ısıl değeri ise 1.18 m’ ha-vagazının, 0.43 kg. bütan gazının, 0.6 litre dize!
TOPRAK-SU Genel Müdürlüğü tarafından araştırma amacıyla kurulan bir biyogaz üreteci.
yakıtının, 0.7 litre benzinin, 4.7 kwh elektrik enerjisinin, 1 kg. kok kömürünün, 3.5 kg. odunun ve 12.3 kg. tezeğin etkili ısıl değerine eşdeğerdir.
Evlerde kullanılan biyogaz üreticinin kesiti.
Sürekli besleme yöntemiyle çalışan bir üretecin biyogaz depolama tankı.
Blyogazdan* pişirme, ısıtma ve aydınlatmadan başka çeşitli işlerde de yararlanılır. Biyogaz, kompresörlerle tüplere doldurularak istenilen yere götürülebilir. Öte yandan, traktörlerin çalıştırılmasında da biyogazdan başarılı şekilde yarar-lanılabilmektedir. Örneğin, 28 beygir gücündeki Biyogaz Deustch Traktörünün iş verimi, bir dizel traktörünün iş veriminden farksızdır.
Biyogaz üreteçlerinde üretim, genelde Kesik Besleme ve Sürekli Besleme yöntemlerine göre yapılır. Kesik besleme yönteminde, fermantasyon tankına ahır gübresi ve organik mater-
yaller doldurulduktan, yaklaşık 15 gün aoıtrn b yogaz üretimi başlar ve üretim 60 gün kadı sürer. Bu süre sonunda gaz verimi düşer. O n< denle, fermantasyon tankı boşaltılır ve lokrıı doluma geçilir. Üretimde kesiklik olması nodc niyle, bu yönteme kesik besleme yöntemi m verilmiştir.
Biyogaz üretiminin kesintisiz sürdürüldüğı sürekli besleme, en çok uygulanan bir yöntorr dir. Bu yöntemin uygulandığı Çin, Hindistan, Gü ney Kore, Nepal vb. ülkelerde, yöntemin »m*ı ve dayanağına dokunulmadan, sürekli ve bol d’1 üretimi için, üreteç üzerinde koşullara en uygııı değişiklikler yapılmıştır. Üretilen gaz, fermaııtır yon tankının dışında ayrı bir yerde depolanabil diği gibi, fermantasyon tankı içerisinde do do polanabilmektedir.
Yapılan hesaplamalar, biyogaz maliyetinin fosil yakıtlardan çok daha ucuz olduğunu gös termiştir. Uygun çevre koşullarında, kırsal ke simdeki bir biyogaz tesisinde üretilen biyogaz bilinen çeşitli yakıtlarla yarışabilecek durumda dır. Çin’de kırsal kesimde 4-5 kişilik aileler içir yapılan fi m3’lük biyogaz üreteçlerinden, uyguı bakım ve işletme koşulları altında, yazın mut fak ve benzeri işler ile aydınlatmaya yetecek dü zeyde, kışın ise ısıtma dışında tüm gereksinme leri karşılayacak düzeyde gaz üretilebildiği be lirlenmiştir. Yılda 1 sığırın dışkısından 90 m1 1 koyunun dışkısından 50 m3 ve 1 kümes hay vanının dışkısından da 2 m3 biyogaz üretilebll mektedir. Sığır gübresine % 25 oranında kümes hayvanları gübresinin karıştırılması, gaz üretl minin artmasına neden olmuştur. Bu arada sığıı dışkısının 1/1, kümes hayvanları dışkısının 1/2
TOPRAK-SU Genel Müdürlüğü tarafından araştırma amacıyla kurulan biyogaz üreteçleri ile, kullanım alanları, kapasitesi, iklim koşulları gibi konularda uygulayıcılara yönelik çalışmalar yapılıyor. Yandaki resimde, aile tipi bir üreteçten elde edilen biyo-gazın, ısınma, sıcak su, mutfak kullanımı ve enerji sağlanması gibi işlevlerinin incelendiği bölüm görülüyor.
BİYOGAZI NERELERDE KULLANABİLİRİZ?
1 m* biyogazdan, farklı kullanım alanlarında sağlanabilecek yararları şöyle sıralayabiliriz.
MUTFAKTA :
4 kişilik bir ailenin üç öğün yemeği pişirilebilir.
AYDINLATMADA :
60 W eşdeğerindeki fitilli bir lamba, 7 saat süreyle yakılabilir.
TOPRAK-SU Genel Müdürlüğü’nde yapılan farklı kapasitelerdeki biyogaz üreteçleri.
koyun gübresinin 1/2.5 oranlarında su ile bu-aç haline dönüştürüldükten sonra fermantas-tankına konulmasının gaz üretimini artırdığı tanmıştır.
Daha önce de değinildiği gibi, biyogaz üreti-
i sınırlayan en önemli etmen çevre ve ortam (kliğidir. Yapılan araştırmalar, 9°C’da üreti-net biyogaz miktarına oranla 20“C’da, yakla-
8 kez daha fazla biyogaz üretildiğini göster-tir. Ülkemizde biyogazla ilgili çalışmaların a Anadolu gibi kara ikliminin etkin olduğu uk yöremizde başlatılmış olması ve çalışma-t soğuk yörelerimizde sürdürülmesinde ısrar mesi, önemli bir şanssızlıktır. On yıldan az süre içerisinde Güney Kore’de biyogaz üreteç tarının 30000 sayısına ulaşmasında, çalışma-rı olabildiğince uygun çevre koşullarında sürülmüş olmasının etkisi büyüktür. O nedenle jumuzda biyogazla ilgili çalışmalar, Güney Güneybatı Anadolu’daki kırsal alanlara kay-Imalı, buna öncelik ve hız verilmelidir. Biyogaz tesisinin başlangıç yatırım gider-oldukça yüksektir. Yörelere göre, yatırım
ENERJİ SAĞLAMADA :
2 BG’ndeki motor, 1 saat süreyle çalıştırılabilir.
ISITMA :
1 m3 biyogazın sağladığı ısı miktarı 1.46 kg. odun kömürününküne eşittir.
SICAK SU :
Biyogaz, havagazı ile çalışan araçlarda hiçbir değişiklik yapılmadan kullanılabilir.
giderleri olabildiğince az, yapım ve bakımı kolay tesislerin geliştirilmesi üzerindeki araştırmalara hız verilmelidir. Başta yeterli kredi olmak üzere, gereksenen yardımlar düzenli ve dengeli bir şekilde sağlanmak suretiyle, biyogaz üreteçlerinin kırsal kesimde yaygınlaştırılmasına olanak tanınmalıdır.
Biyogaz üreteçlerinin, öncelikle uygun koşullara sahip yörelerimizde olmak üzere, olanaklar elverdiğince kısa süre içerisinde yurt düzeyinde yaygınlaştırılıp sayıca çoğaltılmasında, sayılamayacak kadar yarar bulunmaktadır. ■
İnsanları etkileme çabaları banka hesaplarına benzer ; Ne kadar az kullanılırlarsa, o kadar artarlar. Andrevv YOUNG
