BİYOKÜTLE VE ENERJİAhsen AKBULUT

BİYOKÜTLE NEDİR?

Biyokütle, karbondioksitin su ve güneş ışığı ile reaksiyona girmesi sonucu karbohidrat üreten bitki hücreleri topluluğudur.

BİYOKÜTLE NEDİR?

Karasal ve sucul bitkiler, ayrıca organik atıklar da biyokütle kategorisindedir.

Biyokütle, uygun kimyasal ya da biyolojik işlemlerden geçirildiğinde, kimyasal bağlarında bulunan enerjiyi açığa çıkarır. Bu nedenle, enerji eldesi için de kullanılan maddelerdir. Elektrik enerjisi Ulaşım yakıtı Kimyasal hammadde

BİYOKÜTLE NEDİR?

NEDEN BİYOKÜTLE?

Fosil maddeler de enerji eldesinde kullanılmaktadırlar ve fosilleşmiş biyokütle olarak bilinmektedirler.

Ancak, fosil yakıtlar kullanıldığında «yaşlı biyokütle» kullanılmakta ve ortama küresel ısınmaya sebebiyet veren ani CO2 salınımı yapmaktadırlar ve fosil yakıtların tekrar oluşumu çok uzun periyotlar gerektirmektedir. Dolayısıyla, yenilenebilir bir enerji kaynağı olarak nitelendirilememektedirler.

Ancak «genç biyokütle» kullanımı ile ortama salınan CO2, tekrar bu biyokütlenin oluşumunda kullanıldığından küresel ısınmaya sebebiyet vermemekte ve absorblanarak yaşam döngüsüne katılmaktadır.

Yani, biyokütlenin yenilenebilir olarak adlandırılabilmesi için, «lag periyot» zamanının kısa olması gerekmektedir.

NEDEN BİYOKÜTLE?

ENERJİ ÜRETİMİNDE KULLANILACAK İDEAL MAHSUL

Yüksek ürün (Hektar başına maksimum üretim sağlayacak)

Üretimi için düşük enerji ihtiyacı Düşük maliyet Düşük nutrient ihtiyacı Su tüketimi

BİYOKÜTLE TÜRLERİ

Odunsu bitki Ot/çimen Sucul bitkiler Gübreler

BİYOKÜTLE ÖZELLİKLERİ

Uygun biyokütle tipi ve enerji dönüşüm yöntemi seçiminde, biyokütlenin sahip olduğu özellikler önemlidir. Dikkate alınacak özellikler; Nem muhtevası Kalorifik değer Sabit karbon ve uçucu madde Alkali metal içeriği Selüloz/lignin oranıKuru biyokütle dönüşüm sistemleri için ilk beş parametre dikkate alınırken, ıslak biyokütle dönüşüm yöntemleri için ilk ve son parametreler dikkate alınmaktadır.

NEM MUHTEVASI Asıl nem: herhangi bir hava durumu etkisi altında

kalmadan sahip olduğu nem Harici nem: Hasat boyunca geçerli hava durumu

etkisi altında kalmış biyokütlenin sahip olduğu nem

Biyokütle Nem (%)

Odun 20

Buğday Samanı 16

Arpa Samanı 30

Linyit 34

Zift 11

Biyokütlenin toplandığı dönemin hava koşulları önem arzetmektedir. Çünkü biyokütlenin en fazla kirlenmesi hasat zamanı toprak ve taş gibi malzemelerden ileri gelmekte ve bu da ileri proses süreçlerine zarar veren etkenler olarak göze çarpmaktadır.

Bu tarz kirlenmelerden etkilenen parametreler kül ve alkali metal içeriğidir.

NEM MUHTEVASI

Nem muhtevası, enerji üretiminde uygun teknik seçiminde önem arz etmektedir. Termal dönüşümler için düşük nem muhtevasına sahip malzemeler kullanılırken, biyolojik dönüşümler için yüksek nem muhtevasına sahip malzemeler kullanılmaktadır. Her ne kadar termal dönüşüm için yüksek nem muhtevasına sahip malzemeler de kullanılabilse de, proses bu durumdan olumsuz etkilenmektedir.

NEM MUHTEVASI

Bu açıklamalar dikkate alındığında, termal dönüşümle metanol gibi sıvı yakıt üretimi için odunsu bitkilerin ve düşük nem muhtevasına sahip otların kullanılması, biyokimyasal dönüşümle (fermantasyon) ethonel üretilmesi gibi bir amaç için ise yüksek nem içeriğine sahip malzemeler kullanılması gerekmektedir.

NEM MUHTEVASI

KALORİFİK DEĞER (CV)

Kalorifik değer, malzeme hava ortamında yakıldığı zaman oraya çıkardığı enerji içeriğini anlatmaktadır. (MJ/kg, MJ/l, MJ/Nm3)

Kalorifik değer çeşitli şekillerde ifade edilebilmektedir: «Gross CV» ya da «higher heating value (HHV)»

üst ısıl değer Net CV- net ısıl değer Lower heating value (LHV) - alt ısıl değer

SABİT KARBON VE UÇUCU MADDE

Uçucu Madde, yanma sonucu (950oC, 7 dk.) gaz olarak eksilen maddedir.

Sabit karbon ise, uçucular uzaklaştırıldıktan sonra kalan kısmı temsil etmektedir (nem ve kül hariç).

Yakıt analizleri, uçucu madde muhtevası, kül ve nem muhtevası dikkate alınarak yapılmaktadır.

Yüksek VM ve FC içeriği, biyokütleden enerji eldesinde gazlaştırma veya oksitleme yöntemlerinin kullanılacağını göstermektedir.

SABİT KARBON VE UÇUCU MADDE

KÜL MUHTEVASI

Biyokütle yakıtın termokimyasal ya da biyokimyasal bozunumu sonucu, katı bir kalıntı oluşmaktadır. Bu kalıntı hava ortamında yakma sonucu oluştuğunda «kül» olarak adlandırılmaktadır. Kül muhtevası sistemin maliyeti üzerinde etkili olmaktadır.

Biyokimyasal dönüşüm sonucu kalan kütle, biyolojik olarak dönüşemeyen kısmı temsil etmektedir.

ALKALİ METAL İÇERİĞİ

Biyokütlenin alkali metal içeriği; Na, K, Mg, P, Ca’dan oluşmaktadır.

Bu içerik özellikle termokimyasal dönüşümler için önem arz etmektedir. Bu metaller kül içerisinde bulunan silika ile reaksiyona girerek akışkan sıvı oluştururlar ve fırın ile kazan arasındaki hava iletimini engellerler.

SELÜLOZ/LİGNİN ORANI

Bu oran, biyokimyasal dönüşümler için önemlidir. Selülozun biyolojik bozunumu ligninden çok daha yüksektir. Örneğin; Yüksek ethanol içeriğine sahip ürün için yüksek selüloz/hemi-selüloz içeriğine sahip hammadde kullanılmalıdır.

HACİMSEL YOĞUNLUK

Üretilen biyokütlenin hacmi, taşıma ve depolama masraflarına etki ettiğinden önem arz etmektedir.

Enerji elde edilen proses sırasında da, sistemin işletilmesi ve kontrolü bakımından önem arzetmektedir.