BİYOGAZIN TANIMI VE ÖZELLİKLERİBiyogaz, hayvansal ve bitkisel atıkların oksijensiz ortamda ayrışması sonucu ortaya çıkan bir gaz karışımıdır. Bileşiminde % 60-70 metan (CH4), % 30-40 karbondioksit (CO2), % 0-2 hidrojen sülfür (H2S) ile çok az miktarda azot (N2) ve hidrojen (H2) bulunmaktadır.
Biyogaz üretiminde kullanılabilecek bazı atıklar
Hayvansal Atıklar : Sığır, at, koyun, tavuk gibi hayvanların gübreleri, insan dışkısı, mezbaha atıkları ve hayvansal ürünlerin işlenmesi sırasında ortaya çıkan atıklar
Bitkisel Atıklar : İnce kıyılmış sap, saman, mısır artıkları, şeker pancarı yaprakları gibi bitkilerin işlenmeyen kısımları ile bitkisel ürünlerin işlenmesi sırasında ortaya çıkan atıklar.
Biyogaz üretiminde hayvansal ve bitkisel atıklar tek başına kullanılabileceği gibi belli esaslar doğrultusunda karıştırılarak da kullanılabilir.
Biyogaz, temiz ve mavi bir alevle yanar.
Biyogaz, kullanılmadığı zaman çürük yumurta kokusundadır ancak yanarken bu koku kaybolur. Bu özellik, biyogazı ileten borularda kaçak olup olmadığını anlamada kolaylık sağlar.
Biyogaz çok düşük sıcaklıklarda (-164 °C) sıvılaştırılabilmektedir. Bu işlem çok pahalıdır bu nedenle gaz tüplerinde depolanması ekonomik değildir. Genellikle gaz halinde kullanılmaktadır.
BİYOGAZ ÜRETİMİNİN YARARLARI
Ülkemizde hayvansal ve bitkisel atıklar, çoğunlukla ya doğrudan doğruya yakılmakta veya tarım topraklarına gübre olarak verilmektedir. Ancak atıkların yakılarak ısı üretiminde kullanılması daha yaygın olarak görülmektedir. Bu şekilde istenilen özellikte ısı üretilemediği gibi, ısı üretiminden sonra atıkların gübre olarak kullanılması da mümkün olmamaktadır. Biyogaz teknolojisi ise organik kökenli atıklardan hem enerji eldesine hem de atıkların toprağa kazandırılmasına imkan vermektedir.
1 m3 biyogazın etkili ısısı;
0.62 l gazyağının
1.46 kg odun kömürünün
3.47 kg odunun
0.43 kg bütan gazının
12.30 kg tezeğin
4.70 Kwh elektriğin
1.18 m3 havagazı’nın
sağladığı etkili ısıya eşdeğerdir.
1 m3 biyogaz
= 0.66 l motorin
= 0.75 l benzin
= 0.25 m3 propan
= 0.2 m3 bütan
= 0.85 kg kömür
Biyogaz temiz ve ısı değeri yüksek bir enerji kaynağıdır.
Biyogaz üretiminden sonra atıklar yok olmamakta üstelik çok daha değerli bir gübre haline dönüşmektedir.
Biyogaz üretimi sonucu hayvan gübresinde bulunabilecek yabancı ot tohumları çimlenme özelliğini kaybetmektedir.
Biyogaz özellikle kırsal kesimde çevre sağlığını olumlu etkilemektedir. Çünkü; biyogaz üretimi sonucunda hayvan gübresinin kokusu hissedilmeyecek ölçüde yok olmaktadır. Ayrıca gübrelerden kaynaklanan insan sağlığını tehdit eden hastalık etmenleri büyük oranda etkinliğini kaybetmektedir.
BİYOGAZIN KULLANIM ALANLARI
Biyogaz, çok yönlü bir enerji kaynağı olarak doğrudan ısıtma ve aydınlatma amacıyla kullanıldığı gibi, elektrik enerjisine ve mekanik enerjiye çevrilmesi de mümkün olmaktadır.
Biyogazın ısıtmada kullanımı
Biyogazın yanma özelliği bileşiminde bulunan metan (CH4) gazından ileri gelmektedir. Biyogaz, hava ile yaklaşık 1/7 oranında karıştığı zaman tam yanma gerçekleşmektedir.
Isıtma amacıyla gaz yakıtlarla çalışan fırın ve ocaklardan yararlanılabileceği gibi termosifon ve şofbenler de biyogazla çalıştırılarak kullanılabilir.
Biyogaz, sıvılaştırılmış petrol gazı ile çalışan sobaların meme çaplarında basınç ayarlaması yapılarak kolaylıkla kullanılabilmektedir. Biyogaz sobalarda kullanıldığında bünyesinde bulunan hidrojen sülfür (H2S) gazının yanmadan ortama yayılmasını önlemek üzere bir baca sistemi gerekli olmaktadır. Bu nedenle, daha sağlıklı bir ısınma için kalorifer sistemleri tercih edilmektedir.
Biyogazın aydınlatmada kullanımı
Biyogaz, hem doğrudan yanma ile hem de elektrik enerjisine çevrilerek de aydınlatmada kullanılabilmektedir. Biyogazın doğrudan aydınlatmada kullanımında sıvılaştırılmış petrol gazları ile çalışan lambalardan yararlanılmaktadır. Bu sistemde aydınlatma alevini arttırmak üzere amyant gömlek ve cam fanus kullanılmaktadır. Cam fanus ışığı sabitleştirdiği gibi çıkan ısıyı geri vererek alevin daha fazla olmasını sağlamaktadır.
Biyogaz üretiminden sonra atıklar yok olmamakta üstelik çok daha değerli bir gübre haline dönüşmektedir.
Biyogaz üretimi sonucu hayvan gübresinde bulunabilecek yabancı ot tohumları çimlenme özelliğini kaybetmektedir.
Biyogaz özellikle kırsal kesimde çevre sağlığını olumlu etkilemektedir. Çünkü; biyogaz üretimi sonucunda hayvan gübresinin kokusu hissedilmeyecek ölçüde yok olmaktadır. Ayrıca gübrelerden kaynaklanan insan sağlığını tehdit eden hastalık etmenleri büyük oranda etkinliğini kaybetmektedir.
BİYOGAZIN KULLANIM ALANLARI
Biyogaz, çok yönlü bir enerji kaynağı olarak doğrudan ısıtma ve aydınlatma amacıyla kullanıldığı gibi, elektrik enerjisine ve mekanik enerjiye çevrilmesi de mümkün olmaktadır.
Biyogazın ısıtmada kullanımı
Biyogazın yanma özelliği bileşiminde bulunan metan (CH4) gazından ileri gelmektedir. Biyogaz, hava ile yaklaşık 1/7 oranında karıştığı zaman tam yanma gerçekleşmektedir.
Isıtma amacıyla gaz yakıtlarla çalışan fırın ve ocaklardan yararlanılabileceği gibi termosifon ve şofbenler de biyogazla çalıştırılarak kullanılabilir.
Biyogaz, sıvılaştırılmış petrol gazı ile çalışan sobaların meme çaplarında basınç ayarlaması yapılarak kolaylıkla kullanılabilmektedir. Biyogaz sobalarda kullanıldığında bünyesinde bulunan hidrojen sülfür (H2S) gazının yanmadan ortama yayılmasını önlemek üzere bir baca sistemi gerekli olmaktadır. Bu nedenle, daha sağlıklı bir ısınma için kalorifer sistemleri tercih edilmektedir.
Biyogazın aydınlatmada kullanımı
Biyogaz, hem doğrudan yanma ile hem de elektrik enerjisine çevrilerek de aydınlatmada kullanılabilmektedir. Biyogazın doğrudan aydınlatmada kullanımında sıvılaştırılmış petrol gazları ile çalışan lambalardan yararlanılmaktadır. Bu sistemde aydınlatma alevini arttırmak üzere amyant gömlek ve cam fanus kullanılmaktadır. Cam fanus ışığı sabitleştirdiği gibi çıkan ısıyı geri vererek alevin daha fazla olmasını sağlamaktadır.
Biyogazın motorlarda kullanımıBiyogaz, benzinle çalışan motorlarda hiçbir katkı maddesine gerek kalmadan doğrudan kullanılabildiği gibi içeriğindeki metan gazı saflaştırılarakta kullanılabilmektedir. Dizel motorlarda kullanılması durumunda belirli oranda (% 18-20) motorin ile karıştırılması gerekmektedir.
BİYOGAZ TESİSLERİNİN TASARIMI
Biyogaz üretimi iki ayrı yöntemle gerçekleşmektedir.
Kesik besleme yöntemi: Tesis hayvansal ve/veya bitkisel atıklarla doldurulmakta ve alıkoyma-bekleme süresi kadar beklenmektedir. Bu süre sonunda tesis tamamen boşaltılmakta ve işlem sürekli tekrarlanarak gaz üretimi sağlanmaktadır.
Sürekli besleme yöntemi: Tesis hayvansal ve/veya bitkisel atıklarla doldurulmakta ve alıkoyma süresi kadar beklenmektedir. Daha sonra biyogaz üretim tankının (fermantör) sıcaklığına bağlı olarak günlük beslemelere geçilmekte ve sürekli gaz üretimi sağlanmaktadır.
Birçok ülkede biyogaz tesisleri planlanan amaca göre farklı teknolojiler kullanılarak inşaa edilmektedir. Biyogaz tesisleri, aile tipi (6-12 m3 kapasiteli) çiftlik tipi (50-100-150 m3 kapasiteli), köy tipi (100-200 m3 kapasiteli) tesisler olarak ele alınabileceği gibi başta Almanya olmak üzere Amerika, Danimarka, İsviçre gibi pek çok ülkede 1000-10.000 m3 kapasiteli biyogaz tesisleri işletilmektedir.
Aile tipi 6-12 m3 kapasiteli sabit kubbeli biyogaz tesisleri Çin’de çok yaygın bir biçimde kullanılmakta ve bu tip tesislerde oluşan biyogaz tesis içinde (kubbe bölümünde) toplanmakta ayrı bir gaz depolama tankı kullanılmamaktadır. Ancak bu durum biyogazın kullanımı sırasında gaz basıncının düşmesine neden olmakta dolayısıyla gaz basıncı sabit kalmamaktadır. Yeterli gaz basıncını sağlamak üzere Çin tipi tesisler genellikle kullanım yerlerine yakın kurulmaktadır. Büyük kapasiteli tesislerde ise oluşan biyogaz, tesisten ayrı veya tesis içinde sabit olmayan bir yerde toplanmakta (gaz depolama tankı) ve gaz basıncının sabit kalması sağlanabilmektedir. Bu tip biyogaz tesislerine en çok Hindistan’da rastlanmaktadır.
Aile tipi biyogaz tesisleri dışındaki diğer tesislerin çoğunda biyogazın oluştuğu ortamın (fermantör) ısıtılması optimum biyogaz üretimi için gerekli olmaktadır.
Biyogaz üretiminde ortam sıcaklığı çok önemlidir. Genel bir kural olarak bu sıcaklığın 30-35 °C olması istenir. Isıtmalı olmayan tesislerde özellikle kış aylarında sıcaklığın bu derecelere ulaşması mümkün değildir. Sıcaklığın 10 °C’nin altına düşmesi biyogaz üretimini durdurabilmektedir.
Biyogaz tesislerinde ısı kontrolünün sağlanması amacıyla güneş enerjisinden yararlanılabileceği gibi en pratik ve en yaygın kullanılan sistem, tesis içine yerleştirilen serpantinlerden yararlanmaktır (sıcak su boruları). Bu sistemde su, tesis tarafından sağlanan biyogazla ısıtılarak sirkülasyon pompası ile tesis içine yerleştirilen serpantinler içinde dolaştırılarak ısıtma sağlanmaktadır.
Biyogaz Tesislerinin Kapasitelendirilmesi
Biyogaz tesisleri projelendirilirken öncelikle kapasitenin tesbiti gerekmektedir. Bunun için tesiste, sadece hayvan gübresi kullanılacaksa; günlük ortaya çıkan gübre miktarı, hayvanların beslenme şekilleri ve gübrelerin katı madde miktarları bilinmelidir.
Günlük ortaya çıkan gübre miktarı: Hayvanların gübre verimleri cinslerine göre değişik miktarlarda olabilmektedir. Gübre miktarının hesabında; büyükbaş hayvanlar için 10-20 kg/gün (yaş) gübre verimi kabul edilebileceği gibi canlı ağırlığın % 5-6’sı da günlük gübre miktarına esas alınabilir. Aynı şekilde koyun ve keçi için 2 kg (yaş)/gün veya canlı ağırlığın % 4-5’i günlük gübre üretimi olarak kabul edilebilmektedir. Tavuk için günlük gübre üretimi ise 0.08-0.1 kg (yaş)/gün veya canlı ağırlığın % 3-4’üdür.
Hayvanların beslenme şekilleri: Hayvanların mer’a da veya ahırda beslenmeleri günlük gübre üretimini etkiler.
Gübrelerin katı madde oranları: Optimum biyogaz oluşumu için tesis içi gübre-su karışımının katı madde oranının % 7-9 olması gerekmektedir. Katı madde oranları; sığır gübresinin % 15-20, tavuk gübresinin % 30, koyun gübresinin ise % 40 civarındadır.
Bilinmesi gereken diğer bir konu ise hayvan gübrelerinin değişik sıcaklıklarda optimum alıkoyma-bekleme süreleri ve biyogaz üretim miktarlarıdır.
20 büyükbaş hayvanı olan bir çiftçi ailesi için gerekli olan biyogaz tesisinin kapasite hesabı aşağıda verilmiştir;
Kabuller:
Fermantör sıcaklığı : 30°C
Üretilen gübre miktarı : 10 kg (yaş)/gün/hayvan
Gübrenin katı madde oranı : % 20
Alıkoyma-bekleme süresi : 30 gün
Gübrenin yoğunluğu : 975 kg/m3
Günlük gübre üretimi : 20x10 = 200 kg (ağırlık olarak)
200/975 = 0.205 m3 (hacim olarak)
Tesise günlük beslemede verilecek su miktarı : 200 kg (% 10 katı maddenin sağlanması için gerekli su miktarı)
Tesisin hacmi : 200 x 2 x 30 /1000 = 12 m3
12 m3 kapasiteli bir biyogaz tesisinden yukarıda belirtilen koşullarda günlük elde edilebilecek biyogaz miktarı 6-7 m3 civarındadır.
Bu hesabı tavuk gübresi için yaptığımız takdirde, yine tesisi 30 °C’de çalıştırdığımızı kabul edersek, 12 m3 kapasiteli bir tesis için gerekli olan tavuk sayısı yaklaşık 2000’dir ve bu tesisten günde 14-15 m3 biyogaz elde edilebilir.
Aşağıda tavuk ve büyükbaş hayvan işletmelerinin hayvan sayılarına bağlı olarak kurabilecekleri biyogaz tesislerinin; büyüklüğü, günlük biyogaz üretimleri ve bu gazın etkili eşdeğer ısı karşılığı LPG miktarları verilmiştir.
İşletmelerin Hayvan Sayısı
Uygun Tesis Büyüklüğü
(m3)
Günlük Beslemeler İçin Gereken Gübre
(kg(yaş)/gün)
Üretilebilecek
Biyogaz Miktarı
(m3/gün)
Eşdeğer
LPG Miktarı
(kg)
2.500 adet tavuk
15
200
17
7
5.000 adet tavuk
30
400
34
14
10.000 adet tavuk
60
800
68
28
20.000 adet tavuk
120
1600
136
56
50.000 adet tavuk
300
4000
340
140
5 adet büyükbaş
5 m3
75
2,5
1
10 adet büyükbaş
10
150
5
2
50 adet büyükbaş
50
750
25
10
100 adet büyükbaş
100
1500
50
20
Kabuller: Fermantör sıcaklığı: 30 °C, gübrelerin katı madde oranı: büyükbaş hayvan için 15 kg (yaş)/gün, tavuk için 0.08 kg (yaş)/gün, alıkoyma-bekleme süresi: büyükbaş hayvan için 30 gün, tavuk için 24 gün.
Biyogaz tesislerinin tasarımında ele alınması gereken diğer konular ise;
tesisin kurulacağı yerin seçimi
tesis inşaatı, tesisin yalıtımı
tesisin ısıtılması, tesisin işletme koşulları
biyogazın depolanması ve dağıtımı
biyogazın taşınması,
biyogaz kullanım araçlarının belirlenmesi,
tesisten çıkan biyogübrenin depolanması, tarlaya taşınması ve dağıtımı gibi esaslarının önceden ortaya konmasıdır.
Bütün bu temel konular hakkında yeterli teknik bilgiye sahip olmadan bir biyogaz tesisi yapmak ve işletmek mümkün değildir.
Biyogaz tesislerinden çıkan gübre (fermente gübre) sıvı formdadır.
Fermente gübre
Tarlaya sıvı formda uygulanabilir.
Granül haline getirilebilir.
Beton veya toprak havuzlarda doğal kurumaya bırakılabilir.
ÜLKEMİZDE BİYOGAZ ÜRETİMİ KONUSUNDA YAPILAN ARAŞTIRMA VE UYGULAMA ÇALIŞMALARI
Ülkemizde biyogaz üretimi ile ilgili araştırma çalışmaları en yoğun biçimde 1980-86 yılları arasında Merkez TOPRAKSU Araştırma Enstitüsünde (Köy Hizmetleri Ankara Araştırma Enstitüsü) yürütülmüş ve biyogaz üretimi ile ilgili birçok temel bulgular elde edilmiştir. Aynı zamanda, yapılan araştırma, uygulama, eğitim ve yayım çalışmaları başarılı sonuçlar vermiş, kamuoyunun ilgisi çekilmiş ve önemli düzeyde bilgi birikimi sağlanmıştır. Söz konusu Enstitü’de kurulan biyogaz laboratuvarında yürütülen araştırmalar ve elde edilen sonuçlar aşağıda özetlenmiştir.
-YIL 1982-
1- “Sığır-Koyun-Tavuk Gübreleri ve Bunların Karışımlarından Elde Edilebilecek Biyogaz Verimleri”. Araştırma fermantör sıcaklığı 30 °C’de sabit tutulan 1 m3 kapasiteli prototip biyogaz tesislerinde yürütülmüştür. En yüksek biyogaz verimi tavuk gübresinden elde edilmiştir (1215.6 l./m3). Tavuk gübresinin karışıma girdiği konularda biyogaz üretimi artmıştır.
2- “Ankara Koşullarında 12 m3 Kapasiteli TOPRAKSU Tip A Biyogaz Tesisinde Sığır Gübresinin Biyogaz Verimi”. Araştırma sabit kubbeli (Çin Tipi) biyogaz tesisinde yürütülmüş, fermantör sıcaklığına müdahale edilmemiştir. Fermantör sıcaklığı 9 °C’de biyogaz verimi 1.4 m3/gün, 20 °C’de 5.9 m3/gün olmuştur.
3- “Ankara Koşullarında 28 m3 Kapasiteli Biyogaz Tesisinin Gaz Verimi”. Bu araştırma, çiftlik tipi ısıtmalı ve gaz depolama tankı tesisten ayrı olan bir biyogaz tesisinde, karıştırma sistemlerinin karşılaştırılması amacıyla yürütülmüştür. Tesis sıcaklığı 20 °C ile 30 °C arasında tutulmuş, mekanik karıştırmalı uygulamadan 9.97-25.05 m3/gün, babılgan (kabarcık tüfeği) ile karıştırmalı uygulamadan ise 7.64-14.56 m3/gün biyogaz elde edilmiştir.
4- “Değişik Sıcaklıklarda Sığır ve Tavuk Gübrelerinden Elde Edilen Biyogaz Miktarları” Sığır ve tavuk gübresinden 9-18-27 ve 36 °C’de elde edilebilecek biyogaz miktarları araştırılmış ve sonuçlar aşağıda verilmiştir.
Sığır ve Tavuk Gübrelerinin Değişik Sıcaklıklarda Biyogaz Verimleri
Fermantör Sıcaklığı (°C)
Sığır Gübresi (l./m3)
Tavuk Gübresi (l./m3)
9
101,4
253,3
18
339,7
448,0
27
509,8
1008,9
36
686,0
1266,2
5- “Değişik Besleme Aralıklarında Sığır ve Tavuk Gübrelerinden Elde Edilen Biyogaz Miktarları” Fermantör sıcaklıkları 30 °C’de sabit tutularak hergün, üç günde bir, beş günde bir ve yedi günde bir besleme yapılmıştır. Sığır gübresinden en yüksek biyogaz verimi, beş günde bir beslenen konudan sağlanırken (785.7 l./m3) tavuk gübresinden en yüksek biyogaz verimi hergün beslenen konudan elde edilmiştir (1099.7 l./m3).
6- “12 m3 Kapasiteli Biyogaz Tesisinde Tavuk Gübresinin Gaz Verimi” Doğal koşullarda yürütülen araştırmada fermantör sıcaklığı 5-19 °C arasında gerçekleşmiştir. Tesisten 10 °C’de 2.4 m3/gün, 15 °C’de 4.8 m3/gün ve 19 °C’de 6.9 m3/gün biyogaz elde edilmiştir.
Biyogaz üretim teknolojisinin ülkemizde başarılı olabilmesi için daha pek konuda araştırma yapılması gerekmektedir. Bugüne kadar yapılan araştırmalar belirli bir bilgi birikimi sağlamıştır. Ancak bu yeterli değildir. Yapılması gereken araştırmalarda öncelik verilecek konular aşağıdaki gibi sıralanabilir;
Biyogaz tesislerinin inşaat tiplerinin bölge koşullarına göre geliştirilmesi,
Ucuz ve yöresel izolasyon materyallerinin saptanması,
Biyogaz kullanım araçlarının geliştirilmesi,
Bitkisel atıklardan da biyogaz elde edilmesi olanaklarının saptanması,
Biyogaz tesislerinden çıkan gübrenin bitkisel üretime ve toprak özelliklerine etkilerinin araştırılması,
Biyogaz tesislerinden çıkan gübrenin araziye taşınımını ve dağıtımını sağlayıcı mekanizasyonun geliştirilmesi,
Biyogazın çevre sağlığına olan katkılarının saptanması.
Biyogaz üretim teknolojisinin kırsal kesimde yaratacağı sosyo-ekonomik etkilerinin araştırılması.
Biyogaz üretimi konusunda yine 1980-86 yılları arasındaki dönemde; TOPRAKSU Genel Müdürlüğü tarafından her il merkezinde 3 adet, bölge merkezlerinde ise 5 adet biyogaz tesisinin yapılması planlanmış ve bu tesislerin çoğu işletmeye açılmıştır. Diğer taraftan, kendi olanakları ile biyogaz tesisi kurmak isteyen kişi ve kuruluşlara kredi ve teknik yardım olanağı sağlanmıştır.
Köy Hizmetleri Ankara Araştırma Enstitüsü tarafından 1987 yılında yapılan bir anket sonucunda yapımı gerçekleştirilen biyogaz tesislerinin birçoğunun aşağıda özetlenen nedenlerden dolayı işletilemediği tesbit edilmiştir.
Tesis inşaatı konusunda yeterli eğitim sağlanamaması nedeniyle inşaat hataları yapılmıştır.
Tesis sahipleri teknik bilgi yetersizliği nedeniyle tesisleri işletememişlerdir.
Tesis işletmecileri danışman bir kuruluş bulamamışlardır.
Aile tipi biyogaz tesisleri dışındaki diğer tesislerin çoğunda biyogazın oluştuğu ortamın (fermantör) ısıtılması optimum biyogaz üretimi için gerekli olmaktadır.
Biyogaz üretiminde ortam sıcaklığı çok önemlidir. Genel bir kural olarak bu sıcaklığın 30-35 °C olması istenir. Isıtmalı olmayan tesislerde özellikle kış aylarında sıcaklığın bu derecelere ulaşması mümkün değildir. Sıcaklığın 10 °C’nin altına düşmesi biyogaz üretimini durdurabilmektedir.
Biyogaz tesislerinde ısı kontrolünün sağlanması amacıyla güneş enerjisinden yararlanılabileceği gibi en pratik ve en yaygın kullanılan sistem, tesis içine yerleştirilen serpantinlerden yararlanmaktır (sıcak su boruları). Bu sistemde su, tesis tarafından sağlanan biyogazla ısıtılarak sirkülasyon pompası ile tesis içine yerleştirilen serpantinler içinde dolaştırılarak ısıtma sağlanmaktadır.
Biyogaz Tesislerinin Kapasitelendirilmesi
Biyogaz tesisleri projelendirilirken öncelikle kapasitenin tesbiti gerekmektedir. Bunun için tesiste, sadece hayvan gübresi kullanılacaksa; günlük ortaya çıkan gübre miktarı, hayvanların beslenme şekilleri ve gübrelerin katı madde miktarları bilinmelidir.
Günlük ortaya çıkan gübre miktarı: Hayvanların gübre verimleri cinslerine göre değişik miktarlarda olabilmektedir. Gübre miktarının hesabında; büyükbaş hayvanlar için 10-20 kg/gün (yaş) gübre verimi kabul edilebileceği gibi canlı ağırlığın % 5-6’sı da günlük gübre miktarına esas alınabilir. Aynı şekilde koyun ve keçi için 2 kg (yaş)/gün veya canlı ağırlığın % 4-5’i günlük gübre üretimi olarak kabul edilebilmektedir. Tavuk için günlük gübre üretimi ise 0.08-0.1 kg (yaş)/gün veya canlı ağırlığın % 3-4’üdür.
Hayvanların beslenme şekilleri: Hayvanların mer’a da veya ahırda beslenmeleri günlük gübre üretimini etkiler.
Gübrelerin katı madde oranları: Optimum biyogaz oluşumu için tesis içi gübre-su karışımının katı madde oranının % 7-9 olması gerekmektedir. Katı madde oranları; sığır gübresinin % 15-20, tavuk gübresinin % 30, koyun gübresinin ise % 40 civarındadır.
Bilinmesi gereken diğer bir konu ise hayvan gübrelerinin değişik sıcaklıklarda optimum alıkoyma-bekleme süreleri ve biyogaz üretim miktarlarıdır.
20 büyükbaş hayvanı olan bir çiftçi ailesi için gerekli olan biyogaz tesisinin kapasite hesabı aşağıda verilmiştir;
Kabuller:
Fermantör sıcaklığı : 30°C
Üretilen gübre miktarı : 10 kg (yaş)/gün/hayvan
Gübrenin katı madde oranı : % 20
Alıkoyma-bekleme süresi : 30 gün
Gübrenin yoğunluğu : 975 kg/m3
Günlük gübre üretimi : 20x10 = 200 kg (ağırlık olarak)
200/975 = 0.205 m3 (hacim olarak)
Tesise günlük beslemede verilecek su miktarı : 200 kg (% 10 katı maddenin sağlanması için gerekli su miktarı)
Tesisin hacmi : 200 x 2 x 30 /1000 = 12 m3
12 m3 kapasiteli bir biyogaz tesisinden yukarıda belirtilen koşullarda günlük elde edilebilecek biyogaz miktarı 6-7 m3 civarındadır.
Bu hesabı tavuk gübresi için yaptığımız takdirde, yine tesisi 30 °C’de çalıştırdığımızı kabul edersek, 12 m3 kapasiteli bir tesis için gerekli olan tavuk sayısı yaklaşık 2000’dir ve bu tesisten günde 14-15 m3 biyogaz elde edilebilir.
Aşağıda tavuk ve büyükbaş hayvan işletmelerinin hayvan sayılarına bağlı olarak kurabilecekleri biyogaz tesislerinin; büyüklüğü, günlük biyogaz üretimleri ve bu gazın etkili eşdeğer ısı karşılığı LPG miktarları verilmiştir.
İşletmelerin Hayvan Sayısı
Uygun Tesis Büyüklüğü
(m3)
Günlük Beslemeler İçin Gereken Gübre
(kg(yaş)/gün)
Üretilebilecek
Biyogaz Miktarı
(m3/gün)
Eşdeğer
LPG Miktarı
(kg)
2.500 adet tavuk
15
200
17
7
5.000 adet tavuk
30
400
34
14
10.000 adet tavuk
60
800
68
28
20.000 adet tavuk
120
1600
136
56
50.000 adet tavuk
300
4000
340
140
5 adet büyükbaş
5 m3
75
2,5
1
10 adet büyükbaş
10
150
5
2
50 adet büyükbaş
50
750
25
10
100 adet büyükbaş
100
1500
50
20
Kabuller: Fermantör sıcaklığı: 30 °C, gübrelerin katı madde oranı: büyükbaş hayvan için 15 kg (yaş)/gün, tavuk için 0.08 kg (yaş)/gün, alıkoyma-bekleme süresi: büyükbaş hayvan için 30 gün, tavuk için 24 gün.
Biyogaz tesislerinin tasarımında ele alınması gereken diğer konular ise;
tesisin kurulacağı yerin seçimi
tesis inşaatı, tesisin yalıtımı
tesisin ısıtılması, tesisin işletme koşulları
biyogazın depolanması ve dağıtımı
biyogazın taşınması,
biyogaz kullanım araçlarının belirlenmesi,
tesisten çıkan biyogübrenin depolanması, tarlaya taşınması ve dağıtımı gibi esaslarının önceden ortaya konmasıdır.
Bütün bu temel konular hakkında yeterli teknik bilgiye sahip olmadan bir biyogaz tesisi yapmak ve işletmek mümkün değildir.
Biyogaz tesislerinden çıkan gübre (fermente gübre) sıvı formdadır.
Fermente gübre
Tarlaya sıvı formda uygulanabilir.
Granül haline getirilebilir.
Beton veya toprak havuzlarda doğal kurumaya bırakılabilir.
ÜLKEMİZDE BİYOGAZ ÜRETİMİ KONUSUNDA YAPILAN ARAŞTIRMA VE UYGULAMA ÇALIŞMALARI
Ülkemizde biyogaz üretimi ile ilgili araştırma çalışmaları en yoğun biçimde 1980-86 yılları arasında Merkez TOPRAKSU Araştırma Enstitüsünde (Köy Hizmetleri Ankara Araştırma Enstitüsü) yürütülmüş ve biyogaz üretimi ile ilgili birçok temel bulgular elde edilmiştir. Aynı zamanda, yapılan araştırma, uygulama, eğitim ve yayım çalışmaları başarılı sonuçlar vermiş, kamuoyunun ilgisi çekilmiş ve önemli düzeyde bilgi birikimi sağlanmıştır. Söz konusu Enstitü’de kurulan biyogaz laboratuvarında yürütülen araştırmalar ve elde edilen sonuçlar aşağıda özetlenmiştir.
-YIL 1982-
1- “Sığır-Koyun-Tavuk Gübreleri ve Bunların Karışımlarından Elde Edilebilecek Biyogaz Verimleri”. Araştırma fermantör sıcaklığı 30 °C’de sabit tutulan 1 m3 kapasiteli prototip biyogaz tesislerinde yürütülmüştür. En yüksek biyogaz verimi tavuk gübresinden elde edilmiştir (1215.6 l./m3). Tavuk gübresinin karışıma girdiği konularda biyogaz üretimi artmıştır.
2- “Ankara Koşullarında 12 m3 Kapasiteli TOPRAKSU Tip A Biyogaz Tesisinde Sığır Gübresinin Biyogaz Verimi”. Araştırma sabit kubbeli (Çin Tipi) biyogaz tesisinde yürütülmüş, fermantör sıcaklığına müdahale edilmemiştir. Fermantör sıcaklığı 9 °C’de biyogaz verimi 1.4 m3/gün, 20 °C’de 5.9 m3/gün olmuştur.
3- “Ankara Koşullarında 28 m3 Kapasiteli Biyogaz Tesisinin Gaz Verimi”. Bu araştırma, çiftlik tipi ısıtmalı ve gaz depolama tankı tesisten ayrı olan bir biyogaz tesisinde, karıştırma sistemlerinin karşılaştırılması amacıyla yürütülmüştür. Tesis sıcaklığı 20 °C ile 30 °C arasında tutulmuş, mekanik karıştırmalı uygulamadan 9.97-25.05 m3/gün, babılgan (kabarcık tüfeği) ile karıştırmalı uygulamadan ise 7.64-14.56 m3/gün biyogaz elde edilmiştir.
4- “Değişik Sıcaklıklarda Sığır ve Tavuk Gübrelerinden Elde Edilen Biyogaz Miktarları” Sığır ve tavuk gübresinden 9-18-27 ve 36 °C’de elde edilebilecek biyogaz miktarları araştırılmış ve sonuçlar aşağıda verilmiştir.
Sığır ve Tavuk Gübrelerinin Değişik Sıcaklıklarda Biyogaz Verimleri
Fermantör Sıcaklığı (°C)
Sığır Gübresi (l./m3)
Tavuk Gübresi (l./m3)
9
101,4
253,3
18
339,7
448,0
27
509,8
1008,9
36
686,0
1266,2
5- “Değişik Besleme Aralıklarında Sığır ve Tavuk Gübrelerinden Elde Edilen Biyogaz Miktarları” Fermantör sıcaklıkları 30 °C’de sabit tutularak hergün, üç günde bir, beş günde bir ve yedi günde bir besleme yapılmıştır. Sığır gübresinden en yüksek biyogaz verimi, beş günde bir beslenen konudan sağlanırken (785.7 l./m3) tavuk gübresinden en yüksek biyogaz verimi hergün beslenen konudan elde edilmiştir (1099.7 l./m3).
6- “12 m3 Kapasiteli Biyogaz Tesisinde Tavuk Gübresinin Gaz Verimi” Doğal koşullarda yürütülen araştırmada fermantör sıcaklığı 5-19 °C arasında gerçekleşmiştir. Tesisten 10 °C’de 2.4 m3/gün, 15 °C’de 4.8 m3/gün ve 19 °C’de 6.9 m3/gün biyogaz elde edilmiştir.
Biyogaz üretim teknolojisinin ülkemizde başarılı olabilmesi için daha pek konuda araştırma yapılması gerekmektedir. Bugüne kadar yapılan araştırmalar belirli bir bilgi birikimi sağlamıştır. Ancak bu yeterli değildir. Yapılması gereken araştırmalarda öncelik verilecek konular aşağıdaki gibi sıralanabilir;
Biyogaz tesislerinin inşaat tiplerinin bölge koşullarına göre geliştirilmesi,
Ucuz ve yöresel izolasyon materyallerinin saptanması,
Biyogaz kullanım araçlarının geliştirilmesi,
Bitkisel atıklardan da biyogaz elde edilmesi olanaklarının saptanması,
Biyogaz tesislerinden çıkan gübrenin bitkisel üretime ve toprak özelliklerine etkilerinin araştırılması,
Biyogaz tesislerinden çıkan gübrenin araziye taşınımını ve dağıtımını sağlayıcı mekanizasyonun geliştirilmesi,
Biyogazın çevre sağlığına olan katkılarının saptanması.
Biyogaz üretim teknolojisinin kırsal kesimde yaratacağı sosyo-ekonomik etkilerinin araştırılması.
Biyogaz üretimi konusunda yine 1980-86 yılları arasındaki dönemde; TOPRAKSU Genel Müdürlüğü tarafından her il merkezinde 3 adet, bölge merkezlerinde ise 5 adet biyogaz tesisinin yapılması planlanmış ve bu tesislerin çoğu işletmeye açılmıştır. Diğer taraftan, kendi olanakları ile biyogaz tesisi kurmak isteyen kişi ve kuruluşlara kredi ve teknik yardım olanağı sağlanmıştır.
Köy Hizmetleri Ankara Araştırma Enstitüsü tarafından 1987 yılında yapılan bir anket sonucunda yapımı gerçekleştirilen biyogaz tesislerinin birçoğunun aşağıda özetlenen nedenlerden dolayı işletilemediği tesbit edilmiştir.
Tesis inşaatı konusunda yeterli eğitim sağlanamaması nedeniyle inşaat hataları yapılmıştır.
Tesis sahipleri teknik bilgi yetersizliği nedeniyle tesisleri işletememişlerdir.
Tesis işletmecileri danışman bir kuruluş bulamamışlardır.
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder