Biyokütle Enerjisi Nedir? Biyokütle Enerjisi Nasıl Elde Edilir?

Merhabalar, bugünkü yazımızda Biyokütle Enerjisi Nedir? sorusuna cevap vereceğiz. Keyifli okumalar.

Biyokütle Enerjisi Nedir ?

Biyokütle, biyolojik kökenli maddeleri tanımlamak için kullanılan geniş kapsamlı bir terimdir. Ülkelerin enerji ihtiyacının ulusal kaynaklardan karșılandığı, sürekli üretimin mümkün olduğu büyük üretim potansiyeline sahip, biyokütle enerjisi yenilenebilir bir enerji kaynağıdır. Biyokütle enerjisi klasik ve modern anlamda olmak üzere iki grupta ele alınabilir.

Birincisi; konvansiyonel ormanlardan elde edilen yakacak olarak kullanılan odun, bitki ve hayvan atıklarından (tezek gibi) oluşur.

İkincisi yani modern biyokütle enerjisi ise; enerji ormancılığı ve orman-ağaç endüstrisi atıkları, tarıma dayalı endüstri atıkları, kentsel atıklar, tarım kesimindeki bitkisel atıklar şeklinde sıralanır.

Dünyada biyokütleden elde edilebilecek yıllık enerji, 1,120,000 MW’ı samandan, 500,000 MW’ı hayvan atıklarından 1,360,000 MW’ı orman atıklarından 2,400,000 MW’ı çöplerden ve 17,700,000 MW’ı șeker kamışı, odunsu bitkiler gibi enerji tarlalarından elde edilmek üzere yaklaşık toplam 23,100,000 MW gibi büyük bir potansiyele sahiptir. Biyokütle elde etmek için harcanan enerji ve %20 dolayında bir çevrim göz önüne alındığında, yılda net 3000 MW gibi bir enerji elde edileceği açıkça görülmektedir. Bu büyük potansiyelin yanında biyokütle ekonomik, bölgesel ve çevre dostu olması gibi özelliklerde sergilemektedir ve bu özelliklerde göz önüne alındığında, biyokütle enerjisine ilgi giderek hızla artmaktadır. Birçok gelişmekte olan ülke için biyokütle enerjisi, geleceğin temel enerji kaynağı olarak görülmektedir. Özellikle karbondioksit salınımını azaltmaya yönelik çalışmalarda biyokütle enerjisi en iyi seçenek olarak ortaya çıkmaktadır.

Orta verime sahip bir arazi parçası üzerinde yapılan hesaplara göre 1 hektar tarladan yılda ortalama 80-100 ton yaş veya 25-30 ton biyokütle elde edilmektedir. Bu tür bir bölge için yıllık ortalama yağış miktarı 250 mm civarındadır. İklim koşulları bakımından daha uygun olan yarı-tropik bölgelerde ise verim hektar başına 40 ton biyokütle düzeyine çıkabileceği kesindir.

Biyokütle enerji üretimi için kullanılabilecek kaynakları, karalardan denizlere kadar hemen her yerde bulmak mümkündür. Doğal olarak var olan kaynakların dışında, son yıllarda yalnız bu kaynağı elde etmeye yönelik çalışmalar da başlamıştır. Doğadaki ormanlar, hayvan dışkıları ve bitki atıkları zaten uzun yıllardır, özellikle gelişmekte olan ülkelerin enerji tüketimlerinde büyük paya sahip temel biyokütle kaynakları arasındadır. Doğal ormanlardan elde edilen yakacak odun, yakacak olarak kullanılan bitki ve hayvan atıklarının yanı sıra enerji tarımı, enerji ormancılığı ve orman ve ağaç endüstrisi atıkları, tarım kesimindeki bitkisel atıklar, tarıma dayalı endüstri atıkları, hayvansal atıklar, kentsel atıklar, biyokütle enerjisi kaynağı olarak bilinmektedirler.

Biyokütle Enerjisi Nasıl Elde Edilir?

Biyokütle enerjisi elde edilirken çeşitli yöntemler mevcuttur.

• Doğrudan Yakma: Biyokütlenin doğrudan yakılması enerji üretimi için bilinen en eski yöntemlerden biridir fakat verimi arttırmak için son yıllarda yeni yakma sistemleri geliştirilmektedir. Yanma, biyokütle içerisinde bulunan yanabilir maddelerin oksijenle hızlı kimyasal tepkimesi şeklinde tanımlanır. Bu tepkime ısı verir ve kimyasal tepkime sonucu ortaya çıkan atık maddeler karbondioksit, su buharı ve bazı metal oksitlerdir.
• Havasız Çürütme: Bu yöntem biyolojik bir işlem olup, oksijensiz ortamda yaşayabilen mikroorganizmalar tarafından yapılır ve Organik madde + bakteri + su = metan +karbondioksit + hidrojen, kükürt + kararlı, gübre + bakteri olarak ifade edilir. Bu işlem ancak tamamen oksijensiz bir ortamda gerçekleşebilir. Bilindiği üzere biyokütle, mikroorganizmalar yardımıyla, oksijensiz ortamda fermantasyona uğrayarak, geride değerli bir gübre, metan gazı ve karbondioksit bırakmaktadır.
• Fermantasyon: Biyokütlede, değişik oranlarda, hemiselüloz ve lignin bulunmaktadır. Selüloz enzimatik hidrolizin sonrasında uygulanan, kimyasal hidroliz, enzimler veya kimyasal işlemler ile glikozla parçalanabilir. Kimyasal hidroliz şartları bazı durumlarda glikozu bozabildiği için, bu işlemin çok dikkatli bir şekilde yapılması gerekmektedir. Glikozun fermantasyonu ile aseton, etanol, bütanol ve ham petrol ürünlerinden elde edilen ürünlere eş değer bir çok kimyasal ürün elde edilebilir.
• Piroliz: En eski ve basit bir yöntem olan piroliz, biyokütleden gaz elde etmek için kullanılır. Oksijensiz bir ortamda odunun 9000 °C‘ye kadar ısıtılması ile oluşan kimyasal ve fiziksel olaylar dizisi olarak tanımlanır. Piroliz işleminin sonunda gazlar, katran, organik bileşikler, su ve odun kömürü gibi maddeler elde edilir.
• Gazlaştırma: Gazlaştırma içeriğinde karbon bulunan biyokütle gibi katıların yüksek sıcaklıkta bozunması ile yanabilir gaz elde etme işlemidir. Bu işlem esnasında kontrollü bir şekilde yakıt hücresine verilen hava ile biyokütle yakılır ve çıkan ürünler arasında hidrojen, metan gibi yanabilir gazların yanı sıra karbon monoksit, karbondioksit ve azot bulunur.
• Biyofotoliz: Bu yöntem ile bazı mikroskobik alglerden güneş enerjisi yardımıyla hidrojen ve oksijen elde edilir. Denizin içindeki bu algler bir çeşit güneş pili gibi çalışarak deniz suyunu fotosentetik olarak ayrıştırmaktadır.

Biyokütle Enerjisi Üretirken Dikkat Edilmesi Gerekenler Nelerdir?

Birbirinden farklı biyokütlelerin nem, kül ve ısıl değerlerinin değişiklik göstermesi, biyokütlenin dönüşüm süreçlerinde bazı problemlere yol açmaktadır. Biyokütlenin dönüşümünde fiziksel olarak gerçekleştirilen boyut küçültme, kurutma ve yoğunlaştırma gibi işlemlerin, termokimyasal veya mikrobiyal dönüşüm süreçleri öncesinde gerçekleştirilmesi, bu yöntemle gerçekleşen dönüşümlerin uygulanabilirliğini artırmaktadır.

Biyokütleden elde edilecek enerji miktarını arttırabilmek için biyokütle kaynağının kurutulması da önemli noktalardan biridir. Düşük maliyetlerde bir kurutma işlemi açık havada güneşin yardımıyla yapılabildiği gibi; daha etkili bir şekilde kurutmak için sprey kurutucular, konveksiyon fırınları gibi endüstriyel kurutma yöntemleriyle de kısa sürede gerçekleşebilmektedir. Biyokütle yakıt olarak kullanılacağı zaman, pelet ve briketlerin oluşturulurken, boyut küçültme sıklıkla ihtiyaç duyulan bir yöntemdir. Biyokütleyi bu şekilde küçük parçacıklara ayırmak depolama hacmini azaltma, taşıma maliyetlerini azaltma gibi avantajlar sağlar.

Biyokütle Enerjisi Kullanım Alanları Nelerdir?

Biyokütle materyalleri biyokütle yakıt teknikleri ile işlenerek katı, sıvı ve gaz yakıtlara çevrilir. Çevrim sonucunda biyo-motorin, biyo-etanol, biyo-gaz gibi ana ürün olan yakıtların dışında, gübre, hidrojen gibi yan ürünler de elde edilebilmektedir. Biyokütle enerji dışında, kağıt, yalıtım malzemesi, mobilya yapımı alanlarında da kullanılmaktadır.

Biyokütle kaynakları kullanılan çevrim teknikleri, bu teknikler kullanılarak elde edilen yakıtlar ve uygulama alanları aşağıda özetlenmiştir.

Sıkça Sorulan Sorular

Bu yazımızda Biyokütle Enerjisi Nedir? gibi çeşitli sorulara cevap verdik. Eksik veya hatalı gördüğünüz kısımları ve enerji alanı hakkında farklı bilgi isteklerinizi lütfen yorumlar kısmında belirtiniz. Diğer yazılarımızda görüşmek dileğiyle.