Biyokütle Enerjisi

Biyokütle enerjisi, alternatif enerji kaynaklarından biri olan biyokütleden elde edilen enerjidir. Temel olarak üç ana alanda, elektrik, ısı ve biyoyakıt olarak ulaşım alanlarında kullanılmaktadır. Biyokütlenin kimyasal enerjiye dönüşümüne biyokütle enerjisi denir. Biyokütlenin ihtiva ettiği kimyasal enerji çeşitli yöntemler ile kullanılabilir enerjiye dönüştürülür. Bu dönüşüm sırasında biyokütle kaynağı ve dönüşüm yöntemine göre çeşitli enerji kaynakları ve farklı sektörlerde kullanılabilecek yan ürünler elde edilir.

Biyokütle, canlı organizmalardan elde edilen, fosilleşmemiş biyolojik kaynakların genel adıdır.

Biyokütle, 5346 sayılı Yenilenebilir Enerji Kaynaklarının Elektrik Enerjisi Üretimi Amaçlı Kullanımına İlişkin Kanun’da ise “Organik atıkların yanı sıra bitkisel yağ atıkları, tarımsal hasat atıkları dahil olmak üzere, tarım ve orman ürünlerinden ve bu ürünlerin işlenmesi sonucu ortaya çıkan yan ürünlerden elde edilen kaynaklara biyokütle denir.” şeklinde tanımlanmıştır.

Orman, tarım atıkları, bitkisel ve hayvansal atıklar, organik çöpler ve daha pek çok kaynak biyokütle kaynağıdır. Biyokütle kaynaklarını doğada hemen her yer bulmak mümkün olduğu gibi, günümüzde biyokütle tarımı da yapılmaktadır.

Biyokütle kaynaklarına erişim çok kolaydır ve depolaması yapılabilir. Orman atıkları, tarım atıkları, hayvansal atıklar gibi kaynaklardan biyokütle enerjisi elde edilebilir. Başlıca biyokütle kaynakları aşağıdaki gibidir;

Bitkisel Biyokütle Kaynakları

• Yağlı tohumlu bitkiler (kanola, ayçiçek, soya v.b.)
• Şeker ve nişasta bitkileri (patates, buğday, mısır, şeker pancarı v.b.)
• Elyaf bitkileri (keten, kenaf, kenevir, sorgum, miskantus, v.b.)
• Protein bitkileri (bezelye, fasulye v.b.)
• Bitkisel ve tarımsal artıklar (dal, sap, saman, kök, kabuk, v.b.)

Orman ve Orman Ürünlerinden Elde Edilen Biyokütle Kaynakları

• Odun ve orman atıkları (enerji ormanları ve enerji bitkileri, çeşitli ağaçlar)

Hayvansal Kaynaklar

• Sığır, at, koyun, tavuk gibi hayvanların dışkıları, mezbaha atıkları ve hayvansal ürünlerin işlenmesi sırasında ortaya çıkan atıklar.

Endüstriyel ve Kentsel Organik Atıklar

• Kanalizasyon ve dip çamurları, kağıt sanayi ve gıda sanayi atıkları, endüstriyel ve evsel atık sular, belediye ve büyük sanayi tesisleri atıkları

Biyokütleden elektrik, ısı, yakıt ve diğer yan ürünler çeşitli proseslerle elde edilir. Kaynaklar, termo-kimyasal veya biyo-kimyasal yöntemler ile uygun bir forma dönüştürülür. Çevrim süreci sonucunda katı, sıvı ve gaz formda yakıtlar elde edilir.

Doğrudan Yakma: Biyokütlenin doğrudan yakılması işlemidir. Biyokütle içindeki yanabilir maddelerin oksijenle kimyasal tepkimeye girmesi ile ısı enerjisi, karbondioksit, su buharı ve bazı metaloksitler açığa çıkar.

Piroliz: Bu yöntemde, biyokütle kaynağı 4000C - 6500C’de oksijensiz bir ortamda ısıtılarak farklı formlara dönüştürülür. Piroliz yöntemi sonucunda %60 oranında biyoyağ, %20 oranında singaz (yanıcı sentez gazı) ve %20 oranında biyokömür elde edilir. Elde edilen biyoyağ tekrar işlenebilir ve depolanabilir bir enerji kaynağıdır.

Anaerobik Çürütme: Oksijensiz ortamda, aneorobik mikroorganizmalar tarafından biyokütlenin parçalanması işlemidir. Anaerobik çürütme ile elde edilen biyogaz %50-65 oranında metan içerir. Kalan kısmı ise çoğunlukla karbondioksit içerir. Bu yöntem ile elde edilen metan gazı yakılarak güç ve ısı enerjisi elde edilir.

Fermantasyon: Biyokütle, değişik oranlarda selüloz ihtiva eder. Selüloz, enzimatik hidrolizden sonra, enzimler veya kimyasal hidroliz ile glikoza dönüştürülür. Glikozun fermantasyonu ile etanol, aseton, bütanol ve ham petrolden elde edilen çeşitli ürünlere eş değer alternatif ürünler elde edilir.

Gazlaştırma: Bu yöntemde, karbon içeren katı maddelerin yüksek sıcaklıkta bozulması ile hidrojen, metan gibi yanıcı gazların yanı sıra karbonmonoksit, karbondioksit ve azot elde edilir. Günümüzde en yaygın biyokütle teknolojilerinden biridir. Bu süreçte biyokütlenin enerjisinin %85’i gaz formuna dönüştürülebilmektedir. Atıkların yanması sonucu kalan kül, biyokömüre dönüşmektedir. Bu süreçle elde edilen gaz ile, güç ve ısı üretilir.

Biyofotoliz: Deniz suyundaki bazı algler, güneş enerjisinin etkisi ile deniz suyunu hidrojen ve oksijene parçalarlar. Bu sürece biyofotoliz denir.

Biyokütleyi elektrik enerjisine dönüştürmek için yukarıda da bahsedilen farklı metotlar vardır. Ancak bunların en basiti biyokütleyi doğrudan yakarak yüksek basınçlı buhar elde etmektir. Çoğu biyokütle enerji santrali, doğrudan yakma sistemi ile çalışmaktadır. Elektrik üretmek için bir türbin jeneratörünü harekete geçirecek yüksek basınçlı buhara ihtiyaç duyulur. Çoğu santralde biyokütle, doğrudan yakılarak yüksek basınçlı buhar üretilir ve buhar jeneratörün hareketini sağlayarak elektrik enerjisi üretilmesini sağlar. Bazı santrallerde, elektrik üretim sürecinden çıkan buhar, üretim süreçleri veya ısınma gibi amaçlarla da kullanılır.

Gazlaştırma yönteminde ise ıslak biyokütle(bitkisel ve hayvansal atıklar vb.) metan gazı ve sentez gazına dönüştürülür. Bu gazlar, gaz türbinlerinde elektrik üretimi için kullanılır.

Türkiye’de yenilenebilir enerji kaynaklarına yapılan yatırımlara YEKDEM kapsamında teşvik sağlanmaktadır. Biyokütle enerjisinden yapılan üretimler YEKDEM kapsamında bu destekten yararlanabilirler.

Ancak görece olarak yatırım maliyetlerinin rüzgar ve güneşe dayalı üretim santrallerinden daha yüksek olması sebebi ile her ne kadar biyokütle potansiyeli çok yüksek olsa da Türkiye’de bu alanda çok fazla yatırım yapılmamıştır. Türkiye’de Mart 2020 sonu itibari ile toplam kurulu gücü 818,1 MW olan 185 adet biyokütle enerji santrali bulunmaktadır. Bu tesisler, Türkiye toplam kurulu gücünün %0,9’unu oluşturmaktadırlar.

Özellikle rüzgar, güneş gibi yenilenebilir enerji kaynaklarında yaşanan en büyük sorun, kaynağın sürekli var olmamasıdır. Yani kesintisiz üretim yapılamaz. Ancak biyokütle depolanabildiği için, yeterli hammadde olduğu sürece kesintisiz üretim yapılabilir. Bunun yanı sıra, fosil kaynaklardan üretim ile kıyaslandığında, doğaya zararlı gazların salınımı daha düşüktür.

Biyokütle enerjisinde yerli kaynakların kullanılıyor olması dışa bağımlığın azaltılmasına ve arz güvenliğine katkı sağlamaktadır. Biyokütleden yalnızca enerji anlamında değil, yan ürünleri ile de yararlanılmakta, bu sayede ek iş kollarının oluşmasına katkı sağlamaktadır.

Rüzgar ve güneş gibi yenilenebilir enerji santralleri ile kıyaslandığında kurulum maliyetleri görece yüksek ve kurulum süresi daha uzundur. Bunun yanı sıra, biyokütle kaynağı için tarımsal üretim de yapılabilmektedir. Eğer tarımsal üretim, gıda üretiminin yapıldığı verimli alanlarda yaygınlaşırsa gıda arzında eksikliğe sebep olabilir.