Enerji üretiminde kullanılabilecek biyokütle kaynaklarını; bitkisel kaynaklar, hayvansal atıklar, şehir ve endüstri atıkları şeklinde sınıflandırabiliriz.
A. Bitkisel Kaynaklar
Bitkisel kaynaklar olarak; orman ürünlerini, 5–10 yıl arasında büyüyen ağaç türlerini içeren enerji ormanlarını, bazı suotlarını, algleri ve enerji (C4) bitkilerini sayabiliriz. Enerjibitkileri olan tatlı sorghum, şeker kamışı, mısır gibi bitkiler; diğer bitkilere göre CO2 ve suyu daha iyi kullanmakta, kuraklığa karşı daha dayanıklı olmakta ve fotosentetik verimleri daha yüksek bulunmaktadır. Bu bitkilerden alkol ve değişik yakıtlarüretilmektedir.
Türkiye’de; bitki artıkları, fındık ve ceviz kabuğu, prina, ayçiçeği kabuğu, çiğit ve mısır gibi artıklar enerji amacıyla değerlendirilmektedir. Kuru biyokütlenin ısıl değeri 3800–4300 kcal/kg arasında değişmektedir.
Biyokütleden yakma yolu ile enerji elde edilmesinde yanma verimi orta kaliteli bir kömüre eşittir. Biyokütlenin çoğukömürden daha az miktarda kül ve kükürt içermektedir.Biyokütlenin enerji üretimi amacıyla geniş oranda kullanımını engelleyen bazı problemler vardır.
Bunlar; biyokütle kaynağının yoğunluğu nedeni ile nakliye ve depolama maliyeti ve bu mahsullerin hektar başına verimliliğinin düşük olmasıdır.
Türkiye’de odun ve bitki artıkları yıllardır ısınma amaçlı olarak kullanılmaktadır.1997 yılı sonuçlarına göre birincil enerji kaynaklarının toplam enerji tüketimi içindeki odunun payı % 8,1 iken hayvan ve bitki artıklarının payı % 2,3 ile sınırlı kalmıştır. Odunun ( odun ve benzeri selüloz ihtiva eden maddelerin ) biyokütle kaynağı olarak değerlendirilmesinde izlenen yollardan birisi oksijensiz ortamda ve yükseksıcaklıklarda ( 350–800°C ) piroliz yapmaktır. Piroliz sırasında odun kömürü ile birlikte asetik ve formik asit metonol, aseton ve formaldehit gibi ürünler de elde edilmektedir. Hızlı ve verimli bir piroliz için odunun tamamen kurutulması ve 150–200°C’a kadar ön ısıtmaya tabi tutulması gerekmektedir. Katı yüzdesi fazla olan atıklardan piroliz ile gaz yakıt ve aktif karbon üretimi yapılmaktadır.
Bitkisel kaynaklı biyokütleden elde edilen etil alkol ve metil alkol, alternatif yakıt çeşitleriolarak özellikle gelişmekte olan ülkelerde, petrol ürünleri yerine kullanılmaya başlamıştır. Metil alkolün üretimi ve kullanılmasında bazı sorunlar olduğu için etil alkol tercih edilmektedir. Etil alkol; alkollü içkilerde, kimya sanayisinde, fuel-oil yanında kazan yakıtı ve ya benzin yakıtı olarak kullanılmaktadır. Etonal üç farklı biyokütleden üretilmektedir.
1. Şekerli karbonatlardan ( şeker kamışı, melas, sorgum )
2. Nişastalar ( mısır, patates. )
3. Selülozlu bitkiler( odun, zirai artıklar )
Şekerli karbonhidratlarından etonal üretiminde karbonhidratın basit şeker formunda ve fermente edilebilir durumda olması ve elde edilen artık elyaf veya küspenin tekrar süreç içersindeenerji hammaddesi olarak kullanılabilmesi gerekmektedir. Nişastalar ise daha kompleks yapıya sahip olmalarından dolayı şekerleşme süreci ile ihtiva ettikleri karbonhidratlar basit şeker formuna dönüşmektedir. Bu ilave bir sürece ihtiyaç duyduğundan yatırım ve işletme masraflarını artırmaktadır. Selülozlu bitkilerin ihtiva ettikleri karbonhidratlar gerek moleküler yapı ve gerekse fermente edilebilir şekere dönüşüm süreçleri açısından önceki gruplara nazaran daha karmaşık yapıya sahip olduğundan alkol dönüşüm verimleri düşüktür. Etanolun otomobil yakıtı olarak en yaygın kullanıldığı ülke Brezilyadır. Etanol, şeker kamışından fermantasyon ve damıtma sonucunda % 94–96 saf alkol alınacak şekilde üretilmektedir. Biyokütle kökenli sentetikakaryakıt kapsamında yer alan alkol karışımlı benzin ve bitkisel yağ karışımlı motorin dışında, bazı enerji bitkilerinden elde edilen yağlar dizel yakıtı yerine kullanılabilmektedir.
B. Hayvansal Atıklar
Hayvansal gübrenin samanla karıştırılıp kurutulması suretiyle elde edilen tezeğin köylerde yakıt olarak kullanımı oldukça yaygındır. Hayvansal gübrenin oksijensiz ortamda fermantasyonu ile üretilen biogazın dünyada kullanımı da oldukça yaygındır. Herhangi bir atıktan metan meydana gelişi, bakteriler tarafından iki kademede gerçekleştirilir. Önce kompleks organikler, asit bakterileri tarafından uçucu yağlı asitlere dönüştürülür. Sonra üreyen asitler metan bakterileri tarafından metan haline getirilir. Elde edilen gaz % 55–70 metan, %30–45 karbondioksit, az miktarda hidrojen sülfür ve su bileşimine sahiptir. Biyogazın ısıl değeri, karışımdaki metan yüzdesine bağlı olarak 1900 ile 27500 kJ/m3 arasında değişmektedir.
Biyogaz üretiminde genel olarak kesikli besleme metodunda, fermantasyon tankına taze çiftlik gübresi verilir. Ve tank hava almayacak şekilde kapatılır. Gübrenin havasız ortamda fermantasyonu sonunda meydana gelen biyogaz, bir boru ile gazometre denilen ikinci bir kapta toplanır. Kesikli besleme yönteminde, tanka ilk gübre beslemenin yapılmasından yaklaşık 15 gün sonra biyogaz üretimi başlamakta ve gazın sürekliliği 60 gün sürmekte, bu sürenin sonundagaz verimi düşmektedir. Bu durumda fermantasyon tankı boşaltılarak tekrar taze çiftlik gübresi doldurulur. Biyogaz üretiminden sonra elde edilen fermente gübrenin, fermente olmamış gübreye oranla %20–25 daha verimli olduğu belirtilmektedir. Ülkemizde biyogaz üretim potansiyeli 2,8 – 3,9 milyar m3 olarak belirlenmiştir.
C. Şehir ve Endüstri Atıkları
Çöp depolanan yerlerinde ve evsel atık su arıtma tesislerinde oluşan arıtma çamurları eğer önceden stabilize edilmemiş ve biyokimyasal aktiviteleri durdurulmamışsa aerobik organizmalar tarafından ayrıştırılarak metan gazına dönüştürülecektir. Metan gazı aynı zamanda sera etkisinin oluşmasında en az karbondioksit ve su buharı kadar etkili olduğundan oluşumu kontrol altına alınarak değerlendirme yoluna gidilmiştir. Bu amaçla çöp toplanan alanında oluşan gazlarıtoplayacak şekilde sondaj boruları belirli bir düzene göre yerleştirilerek oluşan gazlartoplanmaktadır. Çıkan gazlar arıtılarak gaz jeneratörüne gönderilmekte ve gaz jeneratöründe elektrik elde edilmektedir. Diğer uygulama alanları ise doğal gaz sisteminde ve araçlarda yakıt olarak, kimya sanayinde saf metan haline getirilerek kullanma olarak sıralanabilir. Elde edilen biyogazın doğal gaz dağıtım sisteminde kullanılması, gaz temizleme işleminin pahalı olması nedeniyle fazla uygulanmamaktadır. Toplanan çöpün bileşimine bağlı olarak oluşan gaz içindeki bileşenler; metan % 35- 60, karbondioksit % 35–55, nitrojen % 0–20 arasında değişmektedir. Depolama alanından oluşan 1 metreküp gazın ısıl değeri ise yine çöpün bileşenlerine bağlı olarak 18- 27 MJ/Nm3 arasında değişmektedir. Türkiye’nin ilk çöp gaz santralı AKSA jeneratör tarafında Bursa Demirtaş’ta kurulmuştur. 1.4 MW gücünde ve 2 milyon dolara mal olan santralden yılda 10 milyon kW/h elektrik üretimi planlanmaktadır. Çöp ve katı maddelerin enerji elde etmenin diğer bir yolu ise piroliz ve yüksek sıcaklıklarda yakılmasıdır. Çöp ve katı atıkların uygun yakma tesislerinde havayla yakılması ile elde edilen enerji ısı enerjisinde veya elektrik üretiminde değerlendirilmektedir.
fizik.us ve msxlabs.org Sitelerinden alıntı yapılmıştır.