YENİ ENERJİ KAYNAKLARI : BİODİZEL

İçinde yaşadığımız dönem klasik bir deyimle, konvansiyonel olarak bilinen kullanımdaki enerji kaynaklarının riskinin arttığı bir sürecin başlangıcıdır. Bu risk birçok faktörü içerir. Birincisi, klasik enerji kaynaklarının birçoğu hesaplanan yaklaşık bir süre sonunda tükenecektir. İkincisi, bu tür kaynaklar çevre için büyük ve geri dönüşümü olmayan tehlikeler yaymaktadır. Üçüncüsü, klasik enerji kaynaklarının artan ihtiyacı ve gelişen teknolojiyi beslemekte yetersiz kalmasıdır. Dördüncüsü ve en önemlisi, gelişmiş ülkeler enerji çeşitliliğini artırmakta, yaymakta ve belli enerji kaynağı türlerine büyük oranlarda bağımlı olmamaya çalışmaktadır, yani “Yumurtalarının hepsini aynı sepete koyma” felsefesine uygun düşünülmektedir. Türkiye gibi geçmişte petrol, günümüzde petrol+doğalgaz ve gelecekte doğalgaz bağımlısı olacak bir ülkenin bugünü ve geleceği açısından bu felsefenin önemi daha da artmaktadır.

Çağımızda yeni veya yenilenebilir enerji kaynaklarının çeşitliliği artmakta, bir kısmı ekonomik alternatiflik açısından değer kazanmakta, bir kısmı üzerinde ekonomik analizler yapılmakta ve her gün başka enerji kaynakları ortaya çıkmaktadır. Bu kaynakların neredeyse tamamının ortak yönü çevreye kısa ve uzun vadede olumsuz etki oluşturmamasıdır.

Biodizel yakıtlar bu kapsamda en yeniler arasındadır. 1992 yılında pazar piyasasına sunulan biodizel enerji kaynağı önemli bir sektör oluşturma aşamasında çok hızlı bir potansiyel kazanmaktadır. Bunun nedenleri;

·   Dizel yakıt yerine doğrudan kullanılabilmesi,

·   Dizele yakın bir yakıt verimi olması

·   Hayvansal ve bitkisel yağlardan elde edilebilir olması,

·   Enerji tarımı için işgücü ve ekonomik sektör oluşturması,

·   Çevreci olması vs...

Bu yayının kapsamında; gelişimi, üretim temeli, avantaj/dezavantajları, Pazar piyasasındaki kat ettiği mesafe ve gelecek için öngörüler, çevresel etkisi, kullanım avantajları, üretim maliyeti, dünya üzerindeki üretimi incelenmiş ve Türkiye’nin gelecek enerji politikalarında bu yakıtın konumu hakkında bilgilendirme ve önerilerde bulunulmuştur.

GİRİŞ

Dizel motorlarda yakıt olarak kullanılan ve yenilenebilir biyolojik maddelerden türetilen yakıtlar biodizel olarak adlandırılır [1]. Hayvansal yağlar ile soya fasulyesi, mısır ve ayçiçeği gibi bitkisel ürünlerin yağlarından biodizel yakıt üretiminde faydalanılır. Biodizel saf olarak kullanılabileceği gibi petrolden elde edilen dizel yakıtla karıştırılarak da kullanılabilir. Sebze yağlarının yakıt olarak kullanılabileceğini ilk olarak 1900 lü yılların başında Rudolph DIESEL yer fıstığı yağıyla dizel motoru çalıştırarak göstermiştir. Fakat petrol hazır bir sektör olduğu için yaygınlaşması ancak bazı özel olaylar sonucu ve kısıtlı olmuştur. İkinci dünya savaşı, 1970 lerdeki petrol darboğazı ve yeni dönemde çevre bilincinin artması yeni enerji kaynaklarına ilgiyi artırmıştır [2]. Biodizel ismi ilk olarak 1992 yılında Amerika Ulusal SoyDiesel Geliştirme Kuruluşu tarafından telaffuz edildi. Kimyasal olarak yenilenebilir yağ kaynağından türetilen uzun zincirli yağlı asitlerin mono alkol esterleri olarak tanımlanır. Yani biyolojik kaynaklardan elde edilen ester tabanlı bir tür oksijenli yakıttır ve sıkıştırmalı (dizel) motorlarda kullanılabilir [3]. Mazotla belli oranlarda karıştırılarak kullanılabilir. Bu oran; ekonomi, gaz emisyonu, yama özelliği gibi birçok faktöre bağlıdır ve genelde %20 lik karışım kullanılır. Bakterilerle ayrışabilen, zehirsiz, sülfürsüz ve hoş kokuludur. Bitkisel yağların metil veya etil esteridir. Bu konuda araştırma ve üretim yapan ülkelerin favori ürünü soya fasulyesidir. Elde edilen bitkisel veya biyolojik yağlar alkolle (genelde metanol) karıştırılır ve sodyum hidroksitle tepkime hızlandırılır. Kimyasal reaksiyon sonunda bir ester ve gliserin oluşur. Ester yakıt olurken gliserinde değerli bir ürün olarak birçok sektörde kullanılır [4].

Biodizel verim olarak mazota yakın ve motor performansı olarak eşdeğerdir. Diğer yakıt türlerine göre üstünlükleri [5];

· Bir ülkenin dışa bağımlı olmadan üretebileceği bir yakıttır,

· Tarımsal sanayinin güçlenmesini sağlar ve kırsal alandan göçü azaltır,

· Tarımsal ürünlerden ve atıklardan üretilebilir,

· Üretimi kolaydır ve nitrojen tutma özelliği fertilize ihtiyacını azaltır,

· Zehirli atık içermez,

· Şeker gibi doğada hızlı ve güvenli çözünür, mazotla karıştırılıp kullanıldığında karışımın çözülümünü hızlandırır,

· Egzoz duman gazlarını azaltır,

· Saf veya karışımlı kullanıldığında kokusu mazotunkinden daha iyidir,

· Duman soluma durumunda mide bulantısını azaltır.

Gelişmiş ülkelerde bu konuda yapılan Pazar Araştırması, Ürün Geliştirme, Bilinçlendirme ve Fiyat İyileştirme gibi araştırma faaliyetleri sonucunda üretimde büyük aşamalar kaydedilmiştir. Tüketimi ise sürekli verim ve etkileri konusunda izlenmektedir. İlk yaygın kullanım alanı eski model belediye otobüsleri olmuş (1993); fiyat konusunda mazottan pahalı olması sebebiyle %20 karışımı kullanılmıştır. Su araçlarında kullanımının çok daha fazla çevresel fayda oluşturduğu 180 Beygir Gücündeki bir test teknesinde kullanımıyla gösterilmiştir (1994). Kaptan Bryan Peteson saf biodizel yakıtla 40.000 Mil ve 40 ülkeyi kapsayan iki buçuk yıllık test gezisi yapmıştır. Diğer bir faydalı kullanım alanı ise yer altı maden sektörüdür.

Çift zamanlı, dört zamanlı, mekanik kontrollü, elektronik kontrollü, direk enjeksiyonlu ve endirek enjeksiyonlu motorlarda yapılan deneylerde saf biodizelin kullanılmasıyla motorun daha yeni ve temiz kaldığı gözenmiştir. Karbon atımı azalmış ve çözülmüş organik saçılma artmıştır. Bu araştırmalar bir ürün standardı oluşturma çabasıdır, bu konuda Amerika ve Avrupa’da çalışmalar vardır ve ulaşılmak istenen nokta bir dünya standardı oluşturmaktır.

ÜRETİM

Yakıt olarak kullanılacak yağlardaki ilk işlem yoğunluğunu azaltmaktır. Yağları alkolle esterleme işlemi alkolün katalizör etkisinden de faydalanmak amacıyla tercih edilmektedir. Bu işlemlerin sonucunda her 100 birim biodizel yakıt elde edilirken 11 birim gliserin ortaya çıkmaktadır. Atık gibi görünen gliserin birçok sanayi alanında kullanılmaktadır. Diğer bir yakıt üretim yöntemi ise Kolza (Brassica Napus: Avrupa kökenli sarı çiçekli yağlı bir yem bitkisi) tohumlarının soğuk preslenmesidir. Bu yöntemde gliserin yan ürünü ortaya çıkmaz. İşlenmemiş yağı yakıt olarak kullanan araçlar da yapılmaktadır. Fakat motor teknolojileri yeni ve seri üretimde olmadığı için şimdilik pahalıdır. Kanada’nın Su ile Kimyasal İşlem ismini verdiği farklı bir yöntemi de vardır [6-8].

Mazot egzoz atığının zehirli etkisinin yok olması için gerekli süre 30 gün civarında iken biodizel katkılı yakıtta bu süre iç kat kısalmaktadır. En yaygın araştırma yapılan yerler; bazı Avrupa ülkeleri, Amerika, Yeni Zelanda ve Kanada’dır. En çok kullanılan deneme alanları ise; kamyon, araba, lokomotif, otobüs traktör ve deniz araçlarıdır. Karşılaşılan en önemli dezavantaj ise maliyet fiyatı konusunda olmaktadır. Şu anda 26$ olan petrole karşı biodizelin fiyatı 40-50$ civarında olmaktadır. Eğer devletlerin çevreci bakış açısı gelişirse sübvansiyon uygulamak faydalı olacaktır. Yoğunluğunun fazla olması da soğuk iklimli yerlerde saf kullanımı bir sorun oluşturmaktadır [9].

Avrupa’da 1995-1996 yıllarında yağlı tohum fiyatlarının yarı yarıya artması ile üretim alanı 0.9 milyon hektara ulaşmıştır. Sadece soya fasulyesi için planlanan hammadde amaçlı ekimin 1 milyon tona ulaşması beklenmektedir. Ayrıca petrol ürünü yakıtlara uygulanan yüksek vergilerin %90’ının biodizel yakıtlara uygulanmaması 1994 Şubatında Avrupa Parlamentosu’ nda kabul edilmiştir. Bunlar biodizelin mazota alternatif olabilme şansını artırmıştır. Batı Avrupa’da 1995 yılında esterleme işlemi ile elde edilen biodizel yakıt 1.1 milyon ton olmuştur. Yan ürün olarak elde edilen gliserin ise 80.000 tondur. Bu yüzden Almanya gibi bazı ülkeler gliserin oluşturmamak için esterleme ile biodizel elde etme yöntemine sınırlama getirmiştir. Gliserin açığa çıkarmayan bir yöntem yakma işlemidir. Fakat bu yöntem atıkları, çevresel etkisi ve ek maliyeti yüzünden tercih edilmemektedir. Bu yüzden Almanya soğuk presleme yöntemine odaklanmaya başlamıştır. 1995 yılının başlarında Japonya’da üç yıllık çalışma sonucu 0.2 milyon tonluk yıllık yağlı tohum ekim seviyesine ulaşılmıştır. Amerika’da ise 2000 li yıllarda alternatif yakıt katkı miktarının %10 seviyesine ve 2010 lu yıllarda ise %30 düzeyine çıkarılması amaçlanmıştır. Bu amaçla resmi araçlarda %10 katkılı dizel yakıt kullanımı başlamıştır. Karşılaşılan en büyük sorun büyük petrol şirketlerinin aleyhte kampanyalarıdır. 1990 yılında Kanada CANOLA (Canada ve Oil isimlerinin birleşmesinden adlandırılmış ve Kanada’nın genetik ıslah ile 1956 yılında geliştirdiği bir üründür) ekimine başladı fakat pahalılığı sorun olamaya başlayınca 1994 yılında Brassica Juncia çeşitlerine yönelmekle maliyeti düşürmeye çalışmıştır. Kanada CANOLA üretiminin en önemli müşterisi Japonya’dır.  Kanada petrol rafine tekniğine benzer bir yöntem ile biodizel üretimi yapmaktadır. Bu yöntemle CETANE (dizel yakıt güçlendiricisi), NAFTA (benzin katkısı) gibi yan ürünler elde edilmektedir. CETANE katkılı dizel yakıt yeşil dizel olarak bilinir. Emisyon ve performans testlerinin olumlu çıkması yüzünden bu isim verilmiştir. Tüm üretimine rağmen Kanada’da biodizel yakıt olarak ticari bir sektör henüz yoktur [10-12].

Yüksek üretim maliyeti yüzünden saf veya katkı olarak biodizelin kullanımı çok ilgi çekmemiştir. Atık yağlarının geri dönüşümlü olması maliyeti az miktarda düşürmektedir. Bu ise kısa vadede mazota rakip olma şansını ortadan kaldırmaktadır. Avrupa, yaygın üretimi sübvansiyon ve petrol ürünlerinden alınan yüksek vergilerle teşvik etmektedir. Bazı büyük şehirlerdeki hava kirliliği de biodizel katkılı kullanımını zorunlu hale getirmiştir [13].

Fiyatında bir ucuzlama olmaz ise, madenlerde, hava kirliliği olan alanlarda, ırmak kenarı yerleşimin yoğun olduğu yerlerde her şeye rağmen tercih edileceği düşünülmektedir. Ayrıca vergilerdeki bir miktar azaltma katkılı dizelin fiyatını düşürecektir. Süper CETANE katkılı dizel ise zaten fiyat açısından cazip bir katkıdır [14].

Kullanımını teşvik amacıyla 2002 temmuz ve ağustos aylarında Amerikanın Kentucky ve Ohio bölgelerinde 280 otobüs 50.000 galonluk %20  katkılı biodizel yakıtla 4.000.000 km yol kat etmiştir. Minnesota eyaletinde 2001 yılında katkılı biodizel yakıta %2 ve 2002 yılında %5 lik vergi indirimi yapılmıştır. Ayrıca mazotun toksik etkisini %90 azalttığı önemli bir propaganda malzemesi yapılmıştır. Amerika’daki en önemli reklam avantajları olarak global ısınma, enerji güvenliği, çevresel ve tarımsal faydaları, petroldeki sülfür seviyesinin düşürülmesindeki politik baskılar sık sık vurgulanmaktadır. 2001 yılında yeni enerji kaynaklarına aktarılan devlet desteği 2000 bütçesine göre 240.000.000$ daha fazla olmuştur. Ağırlığını ağaç ve etanolun oluşturduğu biokütle Amerika enerji kullanımının %3 ünü karşılamıştır. Gelecekte biokütle kullanımının yıllık 348 milyon varile yani üç katına çıkması planlanmaktadır. Böylece 70 milyon arabadan yayılan 100 milyon ton egzoz gaz atığından kurtulmak planlanmaktadır [15-17].

Çiftliklerde ölen hayvanların bedenlerinden biodizel elde etme çalışmaları İskoçya’ da devam etmektedir. Dünyadaki en büyük biodizel üretim tesisi California’ daki Bakersfield tesisinde 1999 üretimi 500.000 galon ve 2002 üretimi 15 milyon galon iken 2003 üretiminin 35 milyon galona çıkması planlanmaktadır [18].

İki yıl önce Almanya’da bir çiftlikte bir araba ve traktörün CANOLA yağından elde edilen yakıtla çalıştırıldığını duyan Joshua and Kaia Tickell çifti 1997 yılında University of South Florida's New College in Sarasota (USA) da bir araştırma çalışması başlattılar. Tadilat yaptıkları güneş enerjisi destekli biodizel  ile çalışan Veggie Van isimli panelvan ile 10.000 millik bir seyahate çıktılar. Bu seyahatin tamamında lokantalardan topladıkları atık yağlarla kendi ürettikleri yakıtı kullandılar [19].

Polonya’da 1991 yılından beri Aviation Enstitüsü, Varşova’da kolza tohumlarından metil ester ile biodizel elde etmek için çalışma ve testler devam etmektedir. Ve 7 ayrı benzin istasyonunda %5 lik karışımlı yakıt satılmaktadır [20].

TEKNİK

Esterleme yeni bir işlem değildir. 1853 yılının başında E.Duffy ve J.Patrick tanımlanmıştır. Esterlenmiş bitkisel yağ ilk olarak II.Dünya Savaşı’nda Güney Afrika’da iş makinalarında kullanılmıştır. Yoğunluğu mazotun iki katı ve moleküler ağırlığı ise 1/3 dür. Dizel motorların çoğu yağlamalı ve yüksek sülfür içeren yakıt sistemi üzerine tasarlanmıştır. Bu motorlarda biodizel yakıtın kullanımı sülfür emisyonunu azaltırken yağlı içeriği ile motorun yağlanmasına da yardımcı olmaktadır. Egzozdan atılan yanmış yağ ise tekrar esterleme ile yakıta dönüştürülebilmektedir. Kimyasal olarak esterlemenin tanımı ise; ortamdan trigliserin molekülü veya yağlı asit almak, serbest asitleri nötrleştirmek, gliseirni çıkarmak ve bir alkol esteri oluşturmaktır. Yukarıdaki söylenenleri gerçekleştirmek için, metanol (odun alkolü) sodyum hidroksitle karıştırılır ve sodyum metoksit elde edilir. Bu tehlikeli sıvı bitkisel yağla karıştırılıp dinlenmeye bırakılınca, gliserin dibe çöker ve metil ester (biodizel) üstte kalır. Gliserin başta sabun olmak üzere 1500 çeşitten fazla üründe kullanılmaktadır [19].

17 Kasım 1997 tarihinde yakıt tankında soya fasulyesinden elde edilen biodizel bulunan küçük bir uçak Minesota (USA) göklerinde gösteri uçuşu yaptı (Pilotun ismi James Tasma). Daha sonraki model uçaklar üzerinde yapılan uzun süreli testlerde, yakıt verimi ve yakıt temizliğinin yanında yakıt borularında tıkanma/korozyon problemlerinde de azalma gözlenmiştir.

Günümüzde Amerika’da üretilen biodizel yakıtın %90 lık kısmı soya fasulyesi esaslıdır. Smithfield isimli bir şirket çöp atıklarından biogaz üretimi yapmaktadır. Bu gaz daha sonra biometanol haline dönüştürülüp nakledilmekte ve kullanım yerlerinin yakınlarında biodizel haline getirilmektedir [18].

SONUÇ

Yukarıda anlatılanların dışında biodizel sektörünün diğer bir avantajı ise, soya fasulyesi bitkisinin toprağı temizleme ve havadaki karbondioksiti emmesidir. Bu özelliği ve yakıt olarak kullanılması ile küresel ısınma açısından da yararlı bir yakıttır. Biodizelin; temiz, zehirsiz, bakterilerle ayrışabilir, sülfürsüz ve kansere neden olmamasının yanı sıra aşağıdaki özelliklere de sahiptir.

· Tarım sektöründe canlanma,

· İç göç azalması,

· Fabrika ve istihdam oluşturma,

· Petrol ambargo ve kriz risklerini azaltma,

· CO2 miktarını %78 oranında düşürmesi,

· Dış bağımlılığı azaltması,

· Yenilenebilir bir enerji kaynağı olması,

· Atıklarının gübre ve yem olması ve doğaya zarar vermemesi,

· Hidrokarbon ve karbonmonoksit yayılışını azaltması,

· Parçacık ve duman yayılışını azaltması,

· Yüksek miktarda CETANE içermesi,

· Kalitesi çeşitli Uluslararası standartlarca kabul edilmiş olmasıdır.

“Gelecek nesillerimiz için insanlığın gelişen değeri, Kyoto Protokol’una uymak ve onu ilerletmektir.”

Kaynak: Sırrı Sunay GÜRLEYÜK
Sefa AKPINAR

alıntı