Çöp Ve Katı Atıklardan Yakıt Üretilmesi ve Yakılması

 

Prof. Dr. Ertuğrul ERDİN

DEÜ Mühendislik Fakültesi Çevre Mühendisliği Bölümü Buca/İzmir

 

 

İzmir'in çöpleri genelde çok su içerdiğinden yani nemli olduğundan, neminin uzaklaştırılması için ilave enerjiye ihtiyaç duyulmaktadır. Bu da ilave yakıt demektir. Böylece de yakma tesisinin işletme masrafları artmaktadır. Ülkemizin çöplerinde su miktarı genelde büyük oranda bulunduğundan ilave yakıtsız yakılması olanaksızdır. Bu da ülkemizde normal çöplerin yakılmasının ekonomik olmadığının bir göstergesidir. Bu nedenle de evsel çöplerin yakılmaması öncelikli olarak hastahane artıklarının yakılarak imha edilmesi düşünülebilir. Çevreye zarar vermeden işleyecek bir yakma tesisi ileri bir teknoloji gerektirmektedir. Yurdumuzda uygulanmış olan bazı basit sistemler çöp imhası için kesin çözüm getirememiştir.

 

Ancak hastalık mikropları taşıyan hastahane artıklarının ve hayvan kadavralarının yakılarak imhası için, diğer bazı çevresel sakınçalarına rağmen, bu tür yakma tesisleri toplum sağlığı açısından uygun ve en güvenilir çözüm olabilmektedir. Günümüzde ekonomik olmasa bile çevre sağlığı ve çevre kirlenmesini önlemek açısından bazı gaz, sıvı, pastöz ve katı formdaki artıkların yakılması ve sağlıklı bir şekilde bertaraf edilmesi gerekmektedir. Yanma sonucu oluşan proses kalıntılarının ise çevresel etkilerini en aza indirmek için düzenli özel artıklar depolama yerinde depolaması gerekecektir.

Zararsız kalıntı bıraktığını kabul edebileceğimiz evsel katı artıklar bile aslın-da içerdikleri maddeler yelpazesinin çok geniş olması nedeni ile gerek proses sistemine gerekse proses dışı sisteme (ekosisteme ) olumsuz etki edebilmektedir. En eski atık bertaraf yöntemlerinden biri olan yakma, büyük miktardaki özel ve inert atıkların dıţında, tüm atıkların bertaraf edilebileceği bir yöntemdir.

 

Yapılan araştırmalar sonucunda diğer atık bertaraf yöntemlerine göre daha yüksek oranda hacim azalttığı görülmüştür.

 

Diğer bir yönden oluşturduğu ısıdan ısı enerjisi ve elektrik enerjisi olarak ya-rarlanılıasının mümkün olması yakma ile atık bertarafının kompostlaştırmaya göre daha büyük bir uygulama alanı bulmasına sebep olmuştur.

 

Yakma işleminde katı, sıvı veya gaz atıklar yüksek sıcaklıkta ve yeterli havalan-dırma ile 1 saat gibi bir süre içerisinde curuf, CO2 ve H2O 'ya dönüşür. Bu sıra-da katı atıklardaki mevcut mikroorganizmalar olduğunden tam olarak hijyenik ürün-ler oluşur. Özet olarak yanma ile ;

 

* Atıkların hijyene edilmesi

* Atık hacminin azaltılması

* Enerji ve faydalı ürünlerin oluşması, sağlanmaktadır.

 

Yakma tesisini tasarlarken çöp bileşiminin yanma özelliklerini göz önünde bulun-durmak gerekir. Katı atıkların yanma özellikleri bazı fiziksel ve kimyasal ana-lizler sonucu ortaya çıkar. Ortaya çıkan bu analiz sonuçları ise yakma tesisinin tasarımında yönlendirici parametre olarak kullanılabilir. Sözü edilen özellikle-rin fiziksel ve kimyasal olarak iki grupta kısaca belirtilmesinde fayda vardır.

 

Çöpün fiziksel özellikleri dane boyutu, dane boyutlarının dağılımı ve özgül ağır-lık gibi havanın çöp kütlesine nüfusunu etkileyecek parametrelerdir.

 

Çöpün yanma açısından en önemli kimyasal özelliği ise ısıl değeridir. Isıl değer katı atığın vereceği kimyasal bağımlı ısı enerjisini belirlediği gibi oluşacak gaz miktarı, hava ve atık ısı değeri 6300-10500 kJ/kg arasında değişmektedir. Bu değer daha çok ısıl değeri 14000-40000 kJ/kg arasında değişen kağıt, yağ ve plas-tik tarafından sağlanmaktadır.

 

Tablo : İzmir çöpünün enerji içeriği (Erdin, 1980).

╔═══════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════╗

║ Örnekler Su Kül Organik Inert Karbon Yanma Alt ısıl Üst ısıl Açıklamalar ║

║ içeriği madde madde oranı kaybı değeri değeri ║

║ 675° C ║

║ (%) (%) (%) (%) (%) (kcal/kg) (kcal/kg) ║

╠═══════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════╣

║ Pazaryeri 75.2 9.2 15.6 0.0 3.0 12.6 120 3,645 Kış çöpleri ║

║ İemikler 37.3 39.7 23.0 8.8 7.7 15.3 855 4,690 " ║

║ Kent çöpü 25.0 54.3 0.0 54.3 13.2 7.3 220 1,805 " ║

║ Tütün atığı 9.4 23.7 66.9 2.4 12.7 54.2 2,810 4,285 " ║

║ Odun atığı 6.4 13.2 80.4 0.4 11.7 68.7 3,340 4,200 " ║

║ Tütün tozu 7.1 25.9 67.0 0.0 12.5 54.5 2,830 4,285 " ║

║ İnce çöp . 32.8 43.2 24.0 0.0 12.1 11.9 810 4,190 " ║

║ Coarse comp13.3 52.8 33.9 8.6 12.7 21.2 1,585 4,905 " ║

║ İnce çöp 39.9 34.9 25.2 2.5 7.9 17.3 905 4,530 " ║

║ Kompost 40.6 38.5 20.9 0.0 8.8 12.1 - - " ║

║ Fakir bölg 43.9 36.9 19.2 4.7 4.8 14.4 505 3,995 summer waste║

║ Zengin böl 52.6 19.3 28.1 6.1 7.0 21.1 955 4,520 " ║

║ İyi bölge 30.9 44.5 24.6 7.7 7.1 17.5 905 4,430 " ║

║ Orta bölge 53.6 25.0 21.4 2.6 5.3 16.1 625 4,430 " ║

║ Dükkan 37.6 23.1 39.3 6.0 9.2 30.1 1,570 4,570 " ║

║ Kent çöpü 25.0 54.3 20.5 54.3 13.2 7.3 220 1,805 " ║

╚═══════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════╝

 

Tablo 18 : İzmir katı atığının ısıl değeri (Erdin,1987 and 1988).

╔═══════════════════════════════════════════════════════════════╗

║ Bölge Sosyal Oranı Isıl Miktarı Oranı ║

║ yapısı değeri ║

║ (%) (kcal/kg) (ton/gün) (%) ║

╠═══════════════════════════════════════════════════════════════╣

║ Alsancak 150 13.4 ║

║ 1.Kordon Zengin 70 1,070 ║

║ 2.Kordon Zengin 30 930 ║

║ Basmane Fakir 100 900 125 11.2 ║

║ Kadifekale Orta 100 490 230 20.5 ║

║ Hatay 140 12.5 ║

║ at night Orta 20 790 ║

║ Karataţ Orta 60 715 ║

║ at day Orta 20 745 ║

║ Konak 50 4.5 ║

║ Centrum - 5 120 ║

║ Bazaar - 10 140 ║

║ Yeniţehir Ortale 100 1,035 65 5.8 ║

║ Karşıyaka 290 25.9 ║

║ Bostanlı Zengin 20 1,260 ║

║ Bayraklı Orta 27 935 ║

║ İemikler Fakir 16 855 ║

║ Naldöken Orta 27 695 ║

╠═══════════════════════════════════════════════════════════════╣

║ Toplam 990 93.8 ║

╚═══════════════════════════════════════════════════════════════╝

 

 

 

Tablo : İnce çöpün ısıl değere katkısı, kcal/kg (Erdin,1988).

 

╔═══════════════════════════════════════════════════════════════╗

║ Bölge Isıl Isıl Isıl Isıl Isıl ║

║ değeri değeri değeri değeri değeri ║

║ (yaţ (ince (yaţ (kuru (ince ║

║ çöp ) ve yaţ çöp) çöp) çöp) ve yaţ çöp)

║ (küllü ) (külsüz ) (külsüz ) (külsüz )║

╠═══════════════════════════════════════════════════════════════╣

║ Kadifekale 490 485 490 3,280 3,535 ║

║ Alsancak 1,070 1,020 1,085 4,845 4,885 ║

║ Alsancak 930 550 985 4,495 3,420 ║

║ Yeniţehir 1,035 500 1,245 4,440 3,465 ║

║ Karşıyaka 1,260 765 1,295 4,575 3,720 ║

║ İemikler 855 715 910 4,690 4,315 ║

║ Hatay ║

║ Geceleri 790 1,025 765 4,450 4,810 ║

║ Gündüzleri 745 680 745 4,480 4,005 ║

╚═══════════════════════════════════════════════════════════════╝

 

Evsel çöpün ısıl değerinin yakacak odunun (16000 kJ/kg), linyite (18000 kJ/kg) göre bu kadar düşük olmasının nedeni kül, curuf miktarının ve su muhtevasının olmasıdır.

 

Isıl değer bilhassa yakma sırasında açığa çıkacak ısının ısı enerjisi ve elekti-rik enerjisi olarak kullanılması durumunda önem taşımaktadır. Analizler sonucu evsel çöpün ısıl değerinin düşük bulunması durumunda ısıl değeri yüksek bazı a-tıkların eklenmesi ile daha iyi bir sonuc edinilebilir. Mesela ısıl değeri yük- sek, zararsız ( evsel atık niteliğinde ) sanayi çöpünün yakılmasıda mümkündür. Bunun dışında ısıl değeri yaklaşık 12000 kJ/kg çöp olan arıtma çamurunun evsel çöp ile yakılması değişik varyasyonlarla denenmiştir. Arıtma çamuru ile evsel çö-pün beraber yakılması durumunda yanmanın daha iyi gerçekleşmesi için bazı işlem-lerle iyice karıştırılmasında fayda vardır.Genel olarak yakma öncesi atıkların mekanik işleme tabi tutulması oksidasyonun tam olmasını sağlar. Mesela atıkların parçalanması bunların ızgara üzerinde daha iyi dağıtılmasını sağlayacağından daha iyi bir havalanma ve buna bağlı olarak da daha iyi bir yanmanın oluşmasını sağla-yacaktır. Bununla birlikte oluşacak duman gazı debisi azalma göstereceğinden ga-zin soğumasını ve arıtımını yapacak tesislerin de sabit beslenmesini sağlayacak-tır. Yanma ile deponide bertaraf edilecek atıkların miktarı oldukca büyük bir oranda azaltıldığından deponi ömrünün uzatılmasında etkili bir alternatiftir. Çevresel etkiler en aza indirgendiğinde uygulanması tavsiye edilir. Etkiler şekil o 'da görülmektedir.

 

Yanma kullanılmayan atıkları değerlendirdiği için diğer katı atık işlemleri ile kombinasyonu yapılabilir. Bazı kombinasyon olanakları ;

 

* Kompostlaştırma + Yakma (%90 hacim azalması sağlar.)

* Ayrı Toplama + Yakma

* Ayrı Toplama + Kompostlaştırma + Yakma

 

Diğer bir alternatif olarak ayrı toplama + yakma kısaca incelenecektir.

 

* Ayrı Toplama + Yakma

 

Yakma , hammadde korunumu ve çöp hacmini azaltmak amacıyla kurulacaktır. Ayrı toplama sistemiyle birlikte de uygulanabilir.

 

Evlerde oluşturulmuş yaş çöp, kuru çöp ve diğer çöp sistemi ayrı toplama alterna-tiflerinden biridir. Bu sistem yakma ile kombinasyonu şeklinde uygulandığında yakma tesisine gidecek atıklar yaş çöp, diğer çöp ve kuru çöpün değerlendirileme-yen kısmından oluşacaktır. Bu atıkların yanması sonucunda meydana gelecek curuf miktarı oldukça azalacaktır. Bu değişim kuru çöpün ayrıca değerlendirilmesi nede-niyle olacaktır. Bilindiği gibi ısıl değerinin büyük bir kısmı kuru çöp bileşen-lerinden ileri gelmektedir. Bu yüzden bu alternatifte çöpün ısıl değerinde de bir dönüş gözlenecektir. Buna karşılık inert maddelerin de ayrı değerlendirilmesi lü-zumsuz ısı gereksinimini giderecektir. Bazı yapılmış örnek hesaplamaların sonu-cunda kağıdın %70,, plastiğin %40, camın %70 ve demirin %50 'sinin değerlendiril-mesi durumunda çöpün ısıl değerinin %18 azalarak 7400 kJ/kg gibi bir yaklaşık-de-ğerden 6035 kJ/kg'a düşeceği bulunmuştur. Bu düşüş yakmada oluşan enerjinin deği-ţik amaçlarla kullanılması gibi nedenlerden dolayı istenmiyorsa evlerde farklı bir ayrı toplama sistemi kurulabilir. Mesela cam ve metalin bir kapta biriktiril-mesi uygundur. Böylece cam ve metalin geri kazanımının sağlanması, kül ve curufun deponide bertaraf edilmesiyle yakma tesisine sadece diğer katıların işlenmesiyle yakma optimize edilebilir.

 

Cam, metal ve kül-curufun çöp bileşiminden ayrıldıktan sonra yapılacak yanma daha iyi sonuçlar verdiği bulunmuştur.

 

 

Çöplerden Yakıt Üretme

 

Ülkemizde çöpleri ve kentsel katı artıları büyük oranda yakmaya elverişli değildir. Bunun nedeni de yiyecek, sebze ve meyva artık oranının fazla olmasıdır. Hiç bir kentimizde çağdaş modern ilke ile yapılmış yakma tesisleri yoktur.

 

1970'li yıllarda İsviçre'nin von Roll Firması, Kutlutaş Firması ve Üniversite işbirliği ülkemizin büyük kentlerinin çöplerinin yakma tesisine uygun olup olmadığını saptamak amacı ile Avrupa Yatırım Bankasından araştırma kredisi alarak yürütmüşlerdir. Yılın çeşitli zamanlarında ve kentlerin farklı yaşam düzeylerini temsil eden semtlerinden alınan örnekler analizlenmiş ve genelde çöplerin yaş ve organik madde içeriği (yiyecek, sebze ve meyve vs.) yüksek olduğu saptanmıştır.

Ülkemizde oluşan tarımsal, orman ve hayvancılık sahalarında oluşan hatta tarıma, ormana dayalı sanayi sahalarında oluşan katı artıklar ya yöredeki tesisler tarafın dan işlendikten sonra oryakıt, taryakıt veya çöpyakıt haline getirilmekte ve sonra ya sobada yakılmakta ya da tarladan, bağ, bahçeden, ormandan toplanan biyomas artıklarının doğrudan yakılması veya kömürü ateşleyici olarak kullanılmaktadır. Ülkemizde yakılacak odun sorunu biyomas durumu alternatif yakıt, özellikle artıklardan yakıt konusunda istatiksel veriler toplamaya zorlanmıştır.

Kentlerimizin çöp ve katı artıklarının bertarafı için uygulanan sistemlerde, başka türlü değerlendirilmemiş kalıntılardan çöp yakıt elde edip yakıt olarak yararlanmak ve kullanmak mümkündür. Ev tipi sobalarda yakılması halinde koku sorunu sorunu ortaya çıkabilmektedir. Bu durumda bunun yerine , kalorifer kazanlarında veya fabrikaların fırınlarında veya kazanlarında yakılması daha uygun olmakta dır.

Artıklardan yakıt olarak yararlanmada etkin olan parametreler; su miktarları, kül içeriği ve ısıl değeridir. Su içeriğine bağımlı olarak yakıtın ısıl değerinin değişimi abaktan tayin edilebelir.

Yakıt eldesinde uygulanan teknolojiler özellikle çöp ve katı artıklara yönelik olarak, Fransız, Alman, İngiliz, Avusturya ve Amerikan firmaları ya kömür teknolojisinden ya da yem teknolojisinden yararlanarak modifikasyonlar yaparak biriketleme ,balyalama veya peletleme yöntemleri ile bu konuda teknoloji geliţtirmiţlerdir.

Çöplerin içindeki kağıt karton, plastik, naylon gibi maddelerin değirmende parçalandıktan ve dane boyutu küçültüldükten sonra ev tipi sobada yakılması için

peletleyen makinanın esasını oluşturan peletleme kısmı görülmektedir.

Biriketleme makinaları genelde ya bildiğimiz dolu tuğla şeklinde çeşitli ebatlarda yakıt, ya da çeşitli çaplarda silindirik şekilde normal kesilmiş sobalık odun büyüklüğünde yakacak üretmektedirler.

 

Bafra"da tarımsal katı artıklardan 6 cm çapında 30 cm boyunda sobalık yakıt üreten bir tesis birkaç yıl çalışmış, sonra hammdde akışı yeterli olmadığı için fabrika Ünye'ye taşınmıştır ve orada çalışmaktadır.

Giresun'da başarılı bir şekilde faaliyet gösteren ağırlıklı olarak orman artıklarını değerlendirmeye yönelik bir biriketleme tesisi çalışmaktadır.

Üretiminden sonra pazarlanan bu yacaklardan tarımsal artıklardan elde edilenin fiatı odundan % 30, orman artıklarından elde edileni ise % 15 daha ucuzdur. Orman

artıklarından elde edilen yakıtın ise değeri odununkine yakın yani 19 000-20 000 kj/kg arasında değişmekte iken, tarımsal artıklardan olanı fazla silisyumlu kül içermesinden dolayı ancak 15.000-16.000 kj/kg olabilmektedir. Fiatını oluşturan

ana etmen de işte bu kalite farkıdır.

Karadeniz bölgesinde oluşan tarımsal ve orman artıklarını değerlendirmeye yönelik bu tesisler aslında orman kaynaklarımızın korunmasına da katkıda bulunmaktadırlar.

Bu tesislerden Bafra'da kurulanı tamamen yabancı bir teknoloji ürünü ve tümü ithal edilmişken; Giresun'da kurulanın da sadece biriketleme ünitesi ithal ve geriye kalan ağırlıkta büyük oranı oluşturan kısmı ise yerli malıdır. Türkiye'deki mevcut teknolojik potansiyel bu tür tesislerin üretilmesi için yeterlidir.

 

Bu uygulama örneklerinden yararlanarak İzmir de ve çevresinde oluşan bahçe atıklarının yakıta dönüştürülmesi mümkündür.

 

 

Bafra ‘daki tesis daha sonraki yıllarda Ünye ‘ye nakledilmiştir. İşletemedeiğinden ve zarar ettiğinden, Ünye’li bir girişimci almıştır.