Yeşilden Gelen Enerji:
BİYOKÜTLE|
2.Bölüm

Sanayi devrimiyle birlikte alevlenen enerji tüketimi çılgınlığının sonucunda fosil kaynakların kullanılmasıyla birlikte atmosferdeki karbondioksit oranının en yüksek düzeye ulaşması ve bunun sonucunla oluşan kötü çevre şartları alternatif enerji kaynaklarına olan ilgiyi arttırmış ve bu kaynaklara uygun teknolojileri kullanmaya neden ihtiyacımız olduğu fikrini ortaya atmıştır. Bu noktadan hareketle, bu yaşam tarzında, alternatif enerji kaynakları ve onları kullanabileceğimiz teknolojiler bağlamında biyokütle kaynaklarını ve biyokütleden enerji üreteme yöntemleri iyi anlayıp, hayatımıza geçirmemiz gerekiyor.

A- A+

16.07.2013 tarihli yazı 23440 kez okunmuştur.

BİYOKÜTLE

Bu makalede;

►Biyokütle dönüşüm teknolojileri

Bir sonraki makalede;

►Katı biyoyakıtlar, Pelet, Briket
►Biyokütle doğrudan yakma
►Biyokütle kullanımı avantajları, dezavantajları

konularına değinilecektir.

1) Biyokütle Dönüşüm Teknolojileri

• Doğrudan yakma (Direct combustion)
• Piroliz (Pyrolysis)
• Gazlaştırma (Gasification)
• Karbonizasyon (Carbonization)
• Havasız çürütme, Metanasyon (Anaerobic digestion)
• Fermantasyon
• Esterifikasyon
• Biyofotoliz

a) Doğrudan Yakma

Bilinen en eski yöntemdir. Bu alanda verim yükseltme çalışmaları sürdürülmektedir.

Çeşitli ön hazırlama işlemleri uygulanmaktadır:

♦ Nem düşürme, (Nem yükseldikçe ısıl değer azalır

Farklı yakma sistemleri tasarımları kullanılmaktadır. Örneğin;

♦ Akışkan yatak sistemleri

Her türlü biyokütle kaynağını doğrudan yakmak mümkündür.

b) Piroliz

Organik maddenin oksijensiz veya stokiometrik oranın altında oksijen ortamında ısıtılarak katı,sıvı ve gaz bileşenlerinin ayrı ayrı elde edilmesidir. Termokimyasal bir prosestir. Doğrudan sıvılaştırma yöntemi olarakta adlandırılır. Biyokütle termal dönüşüm yöntemlerinden en verimli ve ekonomik olanı pirolizdir.

Pyrolysis pyro=ateş + lysis = Ayrıştırma

♦ Oksijensiz ortamda ısıtma⇒ (Vakum veya N, He gibi inert gaz ortamı olabilir), Sıcaklık ~ (300- 650)°C

► Piroliz İşlemi Sonrasında Elde Edilen Ürünler

• Gaz CH4, CO, CO2, H2, Su buharı gibi gaz bileşenleri
• Sıvı Biyoyağ (Bio-oil)
• Katı Char (Karbonca zengin)

♦ Gaz, sıvı ve katı ürünlerin dağılımı kullanılan biyokütle çeşidine (tür, tane yapısı), reaksiyon parametrelerine (ısıtma hızı, kalma zamanı, sıcaklık, basınç, katalizör) bağlıdır.

► Isıl Değer Karşılaştırma

• Doğal gaz 40 MJ/m3

• Biyoyağ 13-18 MJ/kg

• Piroliz gazı 11-20 MJ/m3

Randıman olarak, biyokütlenin doğrudan yanmasından elde edilen ısı ile ikincil yakıt ürünlerin yanmasından elde edilen ısı değerlerinin karşılaştırılmasında %80–90’a çıkan bir fark bulunmuştur.

c) Gazlaştırma

Gazlaştırma prosesinde amaç CO, H2, CH4 verimini artırmaktır. Pirolizin farklı bir şeklidir, yüksek sıcaklıklara çıkılır. Isıtma 1000°C’ a kadar çıkıldığında C su buharıyla tepkimeye girerek CO ve H2 üretilir. Basıncın artması CH4 verimini artırır. Sıcaklığın artması CO ve H2 verimini artırır.

► Gazlaştırma İşlemi

1) Biyokütle gerekli ön işlemlerden sonra gazlaştırıcıya beslenir

2) Gazlaştırıcıda gerekli sıcaklık ve basınç altında reaktan gazlar da kullanılabilir. (Reformlama)

3) Katı, sıvı, gaz ürünler elde edilir.

Reaktan gazlar: Su buharı, Su buharı-Oksijen, Su buharı-hava (reformlama)

Stokiometrinin altında oksijen kullanımı yöntemi ile gazlaştırma yapılır. (kısmi oksitleme)

c) Karbonizasyon

Biyokütlenin oksijensiz veya stokiometrik oranın altında bir ortamda ısıtılarak, gaz, sıvı ve katı ürünlerine ayrılması işlemi. Amaç katı verimini arttırmak olduğundan char(kok) elde edilir. Biyokütleden kaliteli en basit dönüşüm şeklidir. Düşük ısıtma hızlarında, havasız ortamda, uzun süre bekletme (~300°C)

d) Havasız Çürütme

Biyolojik bir işlemdir. Bu basit ve ucuz yöntem, biyokütlenin oksijensiz ortamda farklı mikroorganizma gruplarının varlığında ayrışması işlemidir.

• Gaz yakıt ve gübre

• CH4, CO2

• Az miktarda H2S, H2, N2

Elde edilen yakıt biyogazdır.

e) Fermantasyon

Glikozun alkole dönüştüğü reaksiyonlar zinciridir. Şekerli ve nişastalı bitkiler, lignoselülozik bitkiler (odunsu biyokütle)'e uygulanmaktadır. Ön işlemler/Hidroliz/Fermantasyon ile glikoz fermantasyonu gerçekleştirilir.

Biyoetanol (Yakıt alkolü) elde edilir.

♦ Fermentasyon ile Biyoetanol Üretim İşlemi

♦ Fermentasyon İşleminin Kimyasal Gösterimi

f) Esterifikasyon

Yağ asitlerinin asidik veya bazik ortamda kısa zincirli bir alkol ile (metanol, etanol gibi) reaksiyonudur. Bu reaksiyon sonucu alkol esteri (metil veya etil esteri gibi) ve gliserin oluşur. Çok fazla gliserin açığa çıkar ve gliserin safsızlıklar içerir, saflaştırma işlemi ise oldukça maliyetli bir işlemdir.

Biyodizel elde edilir.

♦ Esterifikasyon İşlemi ile Biyodizel Üretimi İşlemi

♦ Esterifikasyon İşleminin Kimyasal Gösterimi

g) Biyofotoliz

Fotosentetik reaksiyon zincirlerinden oluşur. Bazı mikroskobik alglerden güneş enerjisi yardımıyla hidrojen elde edilme işlemidir Deniz suyu içindeki bu algler bir tür güneş pili gibi çalışarak deniz suyunu fotosentetik olarak ayrıştırmaktadır.

Elde edilen yakıt biyohidrojendir.