CLIAVEİklim Odaklı Tarımsal Mesleki Eğitim

Modül 6 · Bölüm 4

Tarım sektöründe enerji üretimi: biyoenerji

Burçin Atılgan Türkmen, Levent Burgu · 17 dk

ENTRCSROSRSL

Tarım hem enerji üretimi hem de enerji tüketimi olduğu için tarım ve enerji arasında özel bir ilişki vardır. Bitkiler güneş enerjisini fotosentez adı verilen bir işlemle bünyelerine alır ve onu kendilerine has biyokütleye çevirirler. Biyokütle doğrudan yakılabilir veya yakıt olarak kullanılabilecek sıvı biyoyakıt veya biyogaz ürünlerine dönüştürülebilir. Aynı zamanda tarım, tarım makinelerinde doğrudan enerji kullanımı, su yönetimi, sulama, ekim ve hasat gibi tarımsal üretimin tüm aşamalarında enerji girdisi gerektirir. Hasat sonrası enerji kullanımı, gıda işleme, depolama ve pazarlara taşıma için kullanılan enerjiyi içerir. Buna ek olarak, tarımda gübreler ve böcek ilaçları şeklinde kullanılan birçok dolaylı enerji girdisi vardır [1].

Tarımsal üretime karşı artan farkındalığa paralel olarak her geçen yıl daha da yayılan ve yatırım alan yenilenebilir enerji kaynaklarından birisi debiyokütle enerjisidir. Bu enerji, hızla yükselen nüfus ve sanayileşme ile birlikte artan enerji talebini sürdürülebilir olarak karşılayabilen önemli bir yenilenebilir enerji kaynağıdır [2]. Bu enerji aşırı yüklü elektrik şebekesine olan bağımlılığı azaltabilir ve yerel sanayide kullanılan pahalı yakıtların yerini alabilir. Biyokütle, elektrik, gaz, sıvı yakıtlar ve ısı gibi her türlü enerjiyi üretebilir ve bu enerjinin kullanımı kırsal alanda istihdam sağlayabilir, şehirlere göçü engeleyebilir, tarım sektöründe karlılığı artırabilir ve bozulmuş arazilerin onarılmasına yardımcı olabilir. Bu enerji aynı zamanda küresel ısınmaya karşı mücadeleye de yardımcı olur [3, 4].

Biyokütle

Biyokütle, hızla artan nüfus ve sanayileşme ile birlikte artan enerji talebini sürdürülebilir olarak karşılayabilen önemli bir enerji kaynağıdır [5]. Biyokütle, 2009/28/CE sayılı Direktifte "tarım (bitkisel ve hayvansal maddeler dahil), ormancılık ve balıkçılık ve su ürünleri yetiştiriciliği dahil ilgili endüstrilerden elde edilen biyolojik kökenli ürün, atık ve kalıntıların biyolojik olarak parçalanabilen kısmı ile endüstriyel ve belediye atıklarının biyolojik olarak parçalanabilen kısmı" olarak tanımlanmaktadır [6].

Güneş kimyasal enerjisi biyokütlede depolanır. Bitkiler ve algler gibi fotosentetik canlılar, güneş ışığını kullanarak karbondioksit ve suyu glikoza dönüştürürler. Fotosentez olarak tanımlanan bu süreç sonunda güneş enerjisi kimyasal bağ enerjisine dönüşmüş olur ve biyokütle üretimi sağlanır. Biyokütle, sürdürülebilir bir enerji kaynağıdır. Bitkiler fotosentez yoluyla biyokütle oluşturur [7].

Biyokütle, yaşayan veya yakın zamanda ölmüş organizmalar ve bu organizmaların bitki veya hayvan yan ürünleridir. Bu terim genellikle kömür, petrol ve diğer fosilleşmiş organizma kalıntılarının yanı sıra toprağı da dışarıda bırakacak şekilde anlaşılmaktadır. Bu anlamda biyokütle tüm canlıları kapsamaktadır. Ancak biyokütle enerjisi bağlamında bu terim, enerji ve diğer ürünlerin üretiminde fosil yakıtların yerine kullanılabilecek mahsulleri, kalıntıları ve diğer biyolojik materyalleri ifade etmektedir. Canlı biyokütle büyürken karbon alır ve enerji için kullanıldığında bu karbonu serbest bırakır, bu da sera gazlarının atmosferik konsantrasyonunu artırmayan karbon-nötr bir döngü ile sonuçlanır [8, 9].

Dünya nüfusunun her geçen yıl artması ve enerji kaynaklarının tükenmeye başlaması nedeniyle yenilenebilir enerji kaynaklarına geçiş önem kazanmıştır. Modern biyoenerji, yenilenebilir enerjinin %55'ini ve küresel enerji arzının %6'sından fazlasını oluşturur ve küresel olarak en büyük yenilenebilir enerji kaynağıdır. Modern biyoenerji kullanımı 2010 ve 2021 yılları arasında yılda ortalama %7 oranında artmıştır ve yükseliş eğilimi devam etmektedir [10].

Biyokütle Kaynakları

Biyokütle kaynakları, birçok alanda karşımıza çıkan ve hemen her yerde bulmanın mümkün olduğu kaynaklardır. Şekil 1'de gösterildiği gibi, biyokütle enerji kaynakları şunları içerir [11]:

  • Ahşap ve ahşap işleme atıkları - odun, odun peletleri, talaş, kereste ve mobilya fabrikalarından gelen atıklar ve kağıt hamuru ve kağıt fabrikalarından gelen siyah likör

  • Başta mısır, soya fasulyesi, şeker kamışı, sustalı ot, odunsu bitkiler ve algler olmak üzere tarımsal mahsuller ve atık maddeler ile öncelikle biyoyakıt üretimi için mahsul ve gıda işleme kalıntıları.

  • Kağıt, pamuk ve yün ürünlerinin yanı sıra gıda, bahçe ve odun atıkları da dahil olmak üzere belediye katı atıklarındaki biyojenik malzemeler

  • Biyogaz/yenilenebilir doğal gaz üretimi için hayvan gübresi ve insan kanalizasyonu

Şekil 1: Biyoenerji kaynakları [12]

Biyokütle Kullanımı

Biyokütle kullanımı, klasik (geleneksel) ve modern yöntemler olarak iki kategoride incelenmektedir. Biyokütlenin geleneksel kullanımı, genellikle yerel olarak toplanan odun, odun kömürü, tarımsal atıklar ve hayvansal atıkların temel çevrim yöntemleriyle üretilmesidir. Başka bir deyişle geleneksel kullanımda, odun, bitki ve hayvan atıkları gibi biyokütle malzemesinin direkt yakılmasıyla enerji sağlanmaktadır ve özellikle az gelişmiş ülkelerde yaygın olarak kullanılmaktadır [13]. Genel olarak verimi daha düşük olan geleneksel kullanımın çıktıları daha çok ısıtma ve pişirme amaçlı kullanılmaktadır. Geleneksel biyokütle kullanımının azaltılması, özellikle birçok ülkede artan nüfus eğilimleri dikkate alındığında, önemli bir zorluk olmaya devam etmektedir. Biyokütle kaynaklarının daha sürdürülebilir ve verimli kullanılması için biyokütlenin modern kullanımı konusunda teşvikler önem taşımaktadır [8, 10].

Biyokütlenin modern kullanımında ise hayvansal ve tarımsal atıklar, organik içerikli evsel, kentsel ve endüstriyel atıklar/atık sular, enerji bitkileri, enerji ormancılığı ürünleri, orman atıkları, sucul ekosistemlerde yetişen alg ve yosun gibi biyokütle malzemelerinden dönüşüm yöntemleri ile proses ısısı, elektrik ve sıvı ya da gaz yakıt elde etmek mümkün olmaktadır [13]. Modern kullanımı, üretilen biyokütlenin doğrudan yakılması ile elektrik ve/veya ısı üretimi için yüksek enerji yoğunluğuna sahip, önceden işlenmiş katı biyokütlelerinin dolaylı kullanımını kapsamaktadır. Modern biyoenerji kullanımının dünya genelinde artması için, biyoenerji teknolojilerine destek ve teşviklerin her ülkede artması gerekmektedir [8, 10].

Biyokütlenin temel kullanım alanları elektrik, ısı ve ulaşım olmakla birlikte, biyokütle işlemleri sırasında elde edilen yan ürünlerin tekrar kullanılması veya pazarlanması biyokütlenin diğer kullanım alanları arasında yer almaktadır. Biyokütlenin kullanıldığı sektörler aşağıdaki şekilde sıralanabilir [8]:

Enerji Sektörü: Katı, sıvı ve gaz halindeki biyokütleler, elektrik üretimi için kullanılmaktadır.

Sanayi Sektörü: Bu sektörde biyokütle ile elde edilen enerji, buhar üretimi, kojenerasyon, proses ısıtma, soğutma, aydınlatma ve ısıtma gibi çeşitli amaçlarda kullanılmaktadır.

Ulaşım Sektörü: Biyoyakıtlar, özellikle karayolu ve havayolu taşımacılığında kullanılmak üzere alternatif yakıtlar sunmaktadır.

Yapı Sektörü: Bu sektörde temel olarak ısıtma ve pişirme alanlarında kullanılmaktadır.

Biyokütlenin Enerjiye Dönüştürülmesi

Fotosentez yoluyla doğrudan veya dolaylı olarak üretilen biyolojik materyal olarak tanımlanan biyokütle; orman, tarım, evsel ve hayvansal atıklar gibi organik maddelerdir. Biyokütle, uygulanan çeşitli çevrim yöntemleri sonucunda biyoenerjiye dönüştürülmektedir [14].

Biyokütle enerjisi; oksijen, karbon ve hidrojen molekülleri arasındaki kimyasal bağların çeşitli biyolojik ve termo-kimyasal işlemler sonucu açığa çıkan ve kimyasal enerji biçiminde depolanan bir güneş enerjisi kaynağıdır. Çok yönlü bir yenilenebilir enerji kaynağı olan biyokütle katı, sıvı veya gaz yakıta dönüştürülebilir. Hem ısı ve/veya elektrik üretmek için hem de ulaşım yakıtı olarak kullanılabilir [14, 15].

Biyokütleyi faydalı enerjiye dönüştürmek için çeşitli işlem adımları gereklidir. Uygulanan teknolojiler, hammaddelerin fiziksel yapısına, kimyasal bileşimine ve gerekli enerji hizmetlerine göre uyarlanmaktadır. Biyokütle hammaddelerine uygulanan farklı çevrim yöntemlerine göre biyogaz, biyodizel, biyoetanol ve sentetik gaz gibi çıktılar elde edilmektedir. Bu çıktıların ise; ısı, elektrik ve ulaşım gibi kullanım alanları bulunmaktadır [8, 16].

Şekil 2’de gösterildiği gibi, biyokütleyi enerjiye dönüştürmek için çeşitli işlemler kullanılmaktadır [11]:

  • Termal dönüşüm - doğrudan yakma

  • Termokimyasal dönüşüm

  • Kimyasal dönüşüm

  • Biyolojik dönüşüm

Şekil 2: Biyokütle dönüşüm teknolojileri [17]

Termal dönüşüm - doğrudan yakma

Biyokütlenin faydalı enerjiye dönüştürülmesi için en yaygın ve olgun yöntem doğrudan yakmadır. Biyokütle içindeki yanıcı bileşenlerin oksijen ile hızlı kimyasal reaksiyonu yanma olarak bilinir. Bu, ısının yanı sıra yan ürün olarak karbondioksit, su buharı ve bazı metal oksitler üreten kimyasal bir reaksiyondur [18].

Kapasite olarak birkaç MW’dan 100 MW ve üzerine dek bir aralıktaki üretimlerde kullanılabilinir. Doğrudan yakma işleminin ana bileşenlerini, yüksek ısıda ve basınçta buhar üreten buhar kazanı ve daha sonra bu buharı elektrik üretme sürecinde kullanan türbinleri oluşturmaktadır. Fırınlar ve kazanlar tipik olarak bölgesel ısıtma/soğutma sistemlerinde kullanılmak üzere buhar üretmek veya elektrik üretminde türbinleri çalıştırmak için kullanılır. Tüm biyokütleler doğrudan binaları ve suyu ısıtmak, endüstriyel sistemleri ısıtmak ve buhar türbinlerinde elektrik üretmek için yakılabilir. Biyokütle türüne göre değişmek ile birlikte genelde elde edilen ısı orta kaliteli bir kömürden üretilecek ısıya yakındır ancak son zamanlarda verimliliği artırmak için yeni yakma sistemleri geliştirilmiştir. Akışkan yataklı yakma sistemleri de oldukça verimli yanma sağlayan sistemler olarak endüstride sunulmaktadır [11, 12, 19].

Biyokütlenin elektrik ve ısı üretilmesinde kullanılmasında en yaygın teknoloji yakma teknolojisidir. Sadece Avrupa’da 1000’den fazla aktif biyokütle enerji santrali bulunmaktadır. Çok geniş ormanlık alanları Finlandiya ve İsveç biyokütle yakarak enerji üretimi yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Avrupa dışında, santrallerin çoğu Brezilya, Çin ve Hindistan’da bulunmaktadır. Çin veya Hindistan’daki tesisler genellikle elektrik enerjisi üretimi için tasarlanmışlardır. Avrupa’da ise biyokütle enerji santrallerinde elektrik enerjisi üretiminin yanı sıra bölgesel/merkezi ısıtma sistemleri için proses ısısı da üretilmektedir [15].

Termokimyasal dönüşüm

Termokimyasal dönüşüm, çeşitli türlerde katı, sıvı veya gaz yakıtlar oluşturmak için ısı kullanma sürecidir. Bu dönüşüm ile yapısında karbon içeren biyokütlelerin yüksek sıcaklıkta bozunması sonucunda yanabilir gaz elde edilir. Termokimyasal dönüşüm süreçleri piroliz, torefikasyon, gazlaştırma ve sıvılaştırma gibi farklı yöntemleri içerir. Biyokütlenin yapısında depolanan enerji, karbonlaştırma yoluyla katı (odun kömürü), piroliz veya sıvılaştırma yoluyla sıvı (biyo-yağlar) veya gazlaştırma yoluyla gaz halindeki (sentez gazı) yakıtlara birçok farklı proses şartı ve reaktör düzeneği kullanılarak dönüştürülebilmektedir [15].

Piroliz, biyokütleden gaz elde etmek için kullanılan en eski ve basit bir yöntemdir. Oksijensiz ortamda odunun 900 oC ‘ye kadar ısıtılması ile oluşan kimyasal ve fiziksel olaylar dizisi olarak tanımlanır. Piroliz sonucu gazlar, katran, organik bileşikler, su ve odun kömürü gibi maddeler elde edilir [20]. Pirolizde girdilerin tamamı ürün olarak geri dönüştürülebildiğinden, her türlü atık veya organik maddeye uygulanabildiğinden, sistemde üretilen gaz ile ısıtılarak enerji tüketimini azalttığından, parametreler değiştirilerek istenen ürün ayarlanabildiğinden tercih edilen bir yöntemdir. Piroliz işlemi yavaş, hızlı ve ani (flaş) piroliz olmaz üzere 3 şekilde yapılabilmektedir. Eğer hedeflenen ürün katı ürün ise atık yavaş piroliz işlemine; sıvı ise atık hızlı piroliz işlemine tabi tutulmalıdır [5].

Torrefaksiyon, piroliz gibi, biyokütlenin oksijen yokluğunda, ancak tipik olarak pirolizde kullanılanlardan daha düşük sıcaklıklarda ısı uygulanarak dönüştürülmesidir. Torrefaksiyonda sıcaklıklar tipik olarak 200-320 oC arasında değişir [17]. Tozlaştırılmış biyokütle, yüksek enerji yoğunluğuna sahiptir ve hidrofobiktir. Bu özelliği uzun mesafelerde taşınabileceği ve önemli miktarda su absorbe etmeden dışarıda depolanabileceği, dolayısıyla kalorifik değerini düşmeden depolanabileceği anlamına gelmektedir. Katmanlı biyokütle, işleme ve nakliye maliyetlerini daha da azaltmak için peletlenebilir [5].

Gazlaştırma, karbon içeren biyokütle gibi katıların yüksek sıcaklıkta bozunması ile yanabilir gaz elde etme işlemidir. Gazlaştırma işlemi sırasında denetimli bir şekilde yakıt hücresine verilen hava ile biyokütle yakılır. Çıkan ürünler arasında hidrojen, metan gibi yanabilir gazların yanı sıra karbonmonoksit, karbondioksit ve azot bulunur. Gazlaştırma sürecinde biyokütlenin sahip olduğu enerjinin yaklaşık %85’i gaza dönüştürülebilmektedir. Biyokütle hammaddelerin gazlaştırıcı olarak bilinen kapalı ve basınçlı kaplarda yüksek sıcaklıklara ısıtıldığı termal ayrıştırma süreçleridir. Öncelikle proses sıcaklıkları ve dönüşüm prosesi sırasında mevcut olan oksijen miktarı açısından farklılık gösterirler [21, 22]. Atıkların yanması sonrasında kalan kül de yine giren atıkların kimyasal özelliklerine göre farklılık gösterebilen bir biyokömüre dönüşmektedir. Bu noktadan sonra üretilen gaz; yanmalı motorlarda, mikro-türbinlerde, ısı motoru veya gaz türbinlerinde kullanılarak ısı ve güç üretmektedir [14].

Kimyasal dönüşüm

Kimyasal dönüşüm, biyokütleyi sıvı yakıtlara dönüştürmek için kimyasal maddelerin kullanılmasını içerir. Biyokütlenin kimyasal dönüşümü, biyokütlenin kimyasal etkileşimler yoluyla diğer kullanılabilir enerji biçimlerine dönüştürülmesi sürecidir [17].

Kimyasal bazlı dönüşümün en yaygın türü transesterifikasyondur. Transesterifikasyon, sıvı ve katı yağlar ile greslerdeki yağ asitlerini alkole bağlayan kimyasal reaksiyondur. Bu işlem yağ asidi viskozitesini azaltır ve onları yanıcı hale getirir. Biyodizel, gliserin ve sabunlar transesterifikasyonun yaygın yan ürünleridir. Gliserinin yoğunluğu biyodizelden daha fazla olduğu için reaksiyon sonucunda dibe çöker ve biyodizelden ayrıştırılır. Daha sonra biyodizelle karışım halinde olan alkol damıtma yöntemiyle geri kazanılır. Böylece yağ ile alkol reaksiyonundan gliserin, biyodizel ve alkol elde edilmiş olur. Biyodizel hemen hemen her biyo-yağdan, hayvansal yağ veya donyağından veya ağaç yağından yapılabilir [17, 23].

Biyolojik dönüşüm

Biyokütleyi parçalamak için bakteri veya diğer mikroorganizmalardan elde edilen enzimlerin kullanılması biyokimyasal dönüşüm olarak adlandırılır. Biyokimyasal çevrim yöntemleri, biyokütlenin biyolojik işlemlerden geçerek dönüştürülmesini ifade etmektedir. Bu işlemler, biyokütlenin farklı mikroorganizma veya enzimlerin ayrılması ile ürün ve ara ürünler dönüştürülmesini amaçlamaktadır. İşlem sonucunda; biyogaz, hidrojen, etanol, butanol, aseton, çeşitli organic asitler ve kimyasallar elde edilmektedir [5].

Anaerobik çürütme (sindirim) ve fermantasyon, temel biyokimyasal dönüşüm teknolojileridir [19]. Organik maddeleri parçalamak için oksijensiz ortamlarda mikroorganizmaların kullanılması anaerobik sindirimya da havasız çürütme olarak bilinir. Bu işlem, biyokütlenin metan ve karbondioksite dönüştürülmesi olarak da ifade edilmektedir. Biyo-kimyasal bir çeviri sistemi olan anaerobik çürütme, mahsul artıklarından, gıda artıklarından ve gübreden (insan ve hayvan) metan ve karbon açısından zengin biyogaz üretmek için uygulanan bir yöntemdir. Anaerobik çürütme, atık su arıtımında ve çöp sahası emisyonlarını azaltmak için yaygın olarak kullanılmaktadır. Anaerobik çürütme çok aşamalı bir prosedürdür. İlk olarak, bakteriler karbonhidratları diğer bakteriler için sindirilebilir formlara parçalamak için hidrolizde kullanılır. Elde edilen şekerler ve amino asitler ikinci bakteri grubu tarafından karbondioksit, hidrojen, amonyak ve organik asitlere dönüştürülür. Diğer bakteriler daha sonra bu yan ürünleri metan ve karbondioksite dönüştürür [5, 17]. Hayvansal atıklar, arıtma çamuru, nemli tarımsal atıklar ve kentsel atıkların organik kısımları gibi nemli hammaddeler için uygun olan anaerobik çürütmede odunsu malzemeler haricinde hemen hemen tüm biyokütle biyolojik olarak parçalanabilmektedir. Anaerobik çürütme aynı zamanda depolama alanlarında çöp gazı ile enerji üretiminde kullanılmaktadır [5].

Fermantasyon, karbonhidratları alkole, özellikle de biyoetanol olarak da bilinen etanole dönüştürmek için mayaların kullanılmasıdır. Bu işlemde organik maddenin içerisinde bulunan nişasta, ısı kullanılarak şekere dönüştürülmektir. Ortaya çıkan şekerin mayalanması sonucunda ise etanol elde edilmektedir. Genel sürecin birkaç aşaması vardır. Mahsul malzemeleri ilk aşamada toz haline getirilir veya öğütülür ve bir bulamaç oluşturmak için su ile birleştirilir. Öğütülmüş malzemeler daha sonra ısı ve enzimler kullanılarak daha ince bir bulamaç haline getirilir. Nişastaları glikoz şekerine dönüştürmek için ilave enzimler eklenir. Bundan sonra, şekerli bulamaç mayaların eklendiği bir fermantasyon odasına pompalanır. Fermente sıvı 48-50 saat sonra alkolü kalan katı maddelerden ayırmak için damıtılır [5, 24].

Biyokütlenin fermantasyon ile dönüştürülmesi, basit şartlar altında çeşitli çıktıların üretimini sağladığı için büyük önem taşımaktadır. Organik maddelerdeki fermantasyonun kapsamı, biyokütle hammaddesinin bileşimine ve yapısına bağlıdır. Bu süreç için dikkat edilmesi gereken bir konu, gıda maddeleri ile talep rekabeti olmayan hammaddelerin seçilmesi gerektiğidir. Bununla birlikte, tarımsal ve ormansal atıklar, en uygun biyokütle kaynakları olarak kabul edilmektedir [5].

Biyokütle Teknolojilerinde Yenilikler

Yüzyıllardır geleneksel ve ağırlıklı olarak evsel ısıtmada kullanılan biyokütle, gelişen enerji teknolojileri sayesinde ulaşımda ve elektrik üretiminde kullanılmaya başlanmıştır. Hidrojen, etanol, metanol, metan, piroliz yağı gibi enerji formlarına dönüştürülerek de kullanılmasıyla ülke ekonomisine ve teknolojik gelişime katkıda bulunmaktadır [14].

Biyokütlenin modern kullanımı ile birlikte değişik biyokütlelerin eldesi de önemli bir konu haline gelmiştir. Bu konuda enerji ormanları ve enerji tarımı öne çıkmaktadır. Enerji açısından zengin bileşenleri içeren enerji bitkilerin yanı sıra, farklı iklim bölgelerinde yetiştirilen saz kanarya otu, saz çimi, kenger otu gibi bitkiler yer almaktadır. Diğer taraftan, yosun ve algler gibi suda yetiştirilen biyokütle ve Jatropha gibi gıda dışı yağ tohum türleri gibi ek biyokütle hammadde seçenekleri bulunmaktadır [5, 25].

Biyokütle proseslerinden elde edilen yan ürünler arasında en değerlileri kül, gübre ve biyokömür olarak sıralanabilir. Biyokütle tesislerinde yakma işlemi sonrasında oluşan atık kül çimentoya katkı malzemesi olarak yollarda briket yapımında kullanılabildiği gibi, gübre olarak arazi alanlarının ıslahında da kullanılmaktadır. Piroliz sonucu üretilen diğer bir yan ürün olan biyokömür ise elektrik üretimi süreçlerine tekrar dahil edilebilmekte, ısınma amaçlı kullanılabilmekte ya da gübre olarak uygulanabilmektedir. Hayvansal atıklar ve arıtma çamuru gibi kaynakların anaerobik çürütme işlemi sonucunda oluşan biyogaz üretimi, yenilenebilir enerji üretmek için en umut verici yaklaşımlardan biridir. Bu işlem sonunda son ürün olarak toprak gübrelemesi için yararlı belirli özelliklere sahip sindirilmiş bir organik biyokütle verir [14, 26].

Bı̇yokütle Enerjı̇sı̇nı̇n Avantaj ve Dezavantajları

Diğer enerji üretim biçimleri gibi biyokütle kullanımının da hem avantajları hem de dezavantajları vardır. Biyoenerji alternatif enerji kaynakları arasında büyük bir potansiyele sahiptir ve sürekli enerji sağlayabilir. Bir diğer avantajı ise biyoenerjinin kolayca depolanabilmesidir. Biyokütle enerjisinin avantajlarından bazıları aşağıda sıralanmıştır [8, 27, 28]:

  • Döngünün doğal bir bileşeni olarak biyokütle kullanımı, diğer fosil yakıtlara kıyasla atmosfere salınan karbon miktarını azaltır.

  • Toplum sürekli atık ürettiği için biyokütle atıkları yenilenebilir bir enerji kaynağına dönüştürebilir.

  • Biyokütleden çeşitli kullanımlar için çok sayıda enerji çıktısı üretilebilir.

  • Neredeyse her yerde bol miktarda biyokütle kaynağı bulunmaktadır.

  • Kaynak potansiyeli açısından biyokütle, yenilenebilir enerjinin en önemli kaynakları arasındadır.

  • Diğer enerji kaynaklarının aksine, biyokütle enerji santralleri baz yükte çalışabildikleri için sürekli çalışabilirler.

  • Sürdürülebilir yöntemler kullanıldığında biyokütle toprağın, havanın ve suyun kalitesini artırır. Örneğin, bozulmuş arazileri restore ederek, biyokütle hammaddelerinin kullanımı toprağı iyileştirebilir. Biyokütlenin sunabileceği sayısız çevresel avantaja ek olarak, iklim değişikliği hızını da yavaşlatır.

  • Biyokütle yakıtının yerel üretimi ve işlenmesi, enerji tüketiminde ithalata bağımlılığı azaltır ve istihdam yaratarak yerel ekonomiyi güçlendirir.

  • Katı atıkların değerlendirilmesi atık oluşumunun azaltılmasına yardımcı olur. Sonuç olarak, hem düzenli depolama alanı gereksinimi hem de bertaraf maliyetleri azalır.

Biyokütle sektörünün karşı karşıya olduğu en ciddi sorun, uzun vadeli ve tutarlı politikaların eksikliğinin yanı sıra gelecekteki düzenlemelerin ve teşviklerin öngörülemezliğinin yarattığı belirsizliktir. Biyokütlenin dezavantajları aşağıda sıralanmıştır [8, 27]:

  • Biyoenerji yeterince verimli olmasa da verimliliği artırmak için bazı biyoyakıtların fosil yakıtlarla desteklenmesi gerekmektedir.

  • Biyokütle karbon-nötr olmasına rağmen, bazı atıkları kullanıldığında metan gazı üretilir ve bu da çevre için kötüdür.

  • Enerji üretimi için ormansızlaşma orman alanlarını yok eder ve biyolojik çeşitliliği tehdit eder.

  • Üretim kayıpları, biyoenerji tesislerini işleten yönetim ve personelin gerekli sektör uzmanlığına sahip olmamasından kaynaklanabilir.

  • Her atık türü doğrudan biyokütle olarak kullanılamaz. Atıklardan daha etkin bir şekilde faydalanmak için atıkların ayrıştırılması teşvik edilmelidir.

Kaynakça

1. FAO, Chapter 2: Energy for Agriculture, in The Energy and Agriculture Nexus, Environment and Natural Resources Working Paper No. 4, Food and Agriculture Organization of the United Nations. 2000: Rome.

2. FAO, Chapter 4: The Energy Function of Agriculture, in The Energy and Agriculture Nexus, Environment and Natural Resources Working Paper No. 4, Food and Agriculture Organization of the United Nations. 2000: Rome.

3. FAO, Chapter 3: Rural Energy Supply, in The Energy and Agriculture Nexus, Environment and Natural Resources Working Paper No. 4, Food and Agriculture Organization of the United Nations. 2000: Rome.

4. Lacirignola C. and Graziano da Silva J., Energy and Agri-Food Systems: Production and Consumption, in Mediterra : Zero waste in the Mediterranean. Natural resources, food and knowledge. FAO (Rome, Italie), CIHEAM (Paris, France). Presses de Sciences Po. 409 p. 2016.

5. Çolakoğlu, M., S. Aslan, and E. Kumdereli, Biyokütle ve Biyoenerji Sektörlerine Genel Bakış, P. Türkiye, Editor. 2022: Ankara.

6. Di Fraia, S., et al., Energy potential of residual biomass from agro-industry in a Mediterranean region of southern Italy (Campania). Journal of Cleaner Production, 2020. 277: p. 124085.

7. Hanif, M.A., et al., Chapter 9 - Renewable energy from biomass, in Renewable and Alternative Energy Resources, M.A. Hanif, et al., Editors. 2022, Academic Press. p. 555-603.

8. PWC. Biyokütle ve Biyoenerji Sektörlerine Genel Bakış. 2021; Available from: https://www.pwc.com.tr/tr/sektorler/enerji/biyokutle-ve-biyoenerji-sektorlerine-genel-bakis-web.pdf.

9. EESI. Bioenergy (Biofuels and Biomass). 2022 12.05.2023]; Available from: https://www.eesi.org/topics/bioenergy-biofuels-biomass/description.

10. IEA, Bioenergy, IEA, Paris https://www.iea.org/reports/bioenergy, License: CC BY 4.0. 2022.

11. EIA. Biomass - Basics, The U.S. Energy Information Administration (EIA). 2022 11.02.2023]; Available from: https://www.eia.gov/energyexplained/biomass/#:~:text=Biomass%20sources%20for%20energy%20include,from%20pulp%20and%20paper%20mills.

12. Çağlayan, E., Ö. Ataç, and V. Çoban, Biyoenerji Her Yerde. Bilim ve Teknoloji, 2009. Mayıs

13. Sözen, E., et al., Biyokütle kullanımının enerji, çevre, sağlık ve ekonomi açısından değerlendirilmesi. Bartın Orman Fakültesi Dergisi, 2017. 19(1): p. 148-160.

14. Deloitte, Biyokütlenin altın çağı. 2014.

15. ALMA, H., TÜBA Biyokütle Enerjisi Raporu, in TÜBA Enerji Çalışma Grubu. 2022.

16. Adams, P., et al., Biomass conversion technologies, in Greenhouse gas balances of bioenergy systems. 2018, Elsevier. p. 107-139.

17. Williams, C. Biomass Conversation. 2010 13.03.2023]; Available from: https://web.archive.org/web/20190120125347/http://www.wgbn.wisc.edu/conversion/.

18. Glushkov, D.O., et al., Composition of gas produced from the direct combustion and pyrolysis of biomass. Process Safety and Environmental Protection, 2021. 156: p. 43-56.

19. Tursi, A. and F. Olivito, 1 - Biomass conversion: general information, chemistry, and processes, in Advances in Bioenergy and Microfluidic Applications, M.R. Rahimpour, et al., Editors. 2021, Elsevier. p. 3-39.

20. Hornung, A., Biomass Pyrolysis, in Encyclopedia of Sustainability Science and Technology, R.A. Meyers, Editor. 2012, Springer New York: New York, NY. p. 1517-1531.

21. Wieser, A., Biomass Combustionbion for Electricity Generation, in Encyclopedia of Sustainability Science and Technology, R.A. Meyers, Editor. 2012, Springer New York: New York, NY. p. 1231-1268.

22. Abdurrahman, G., Biomass Conversion Technologies for Bioenergy Generation: An Introduction, in Biotechnological Applications of Biomass, B. Thalita Peixoto, B. Thiago Olitta, and B. Luiz Carlos, Editors. 2020, IntechOpen: Rijeka. p. Ch. 1.

23. Sinem, I. and S.J.A.B.v.T.D. Yavuz, Biyokütleden Elde Edilen Biyoyakıtlara Genel Bir Bakış. 2022(34): p. 193-201.

24. Brethauer, S. and M.H. Studer, Biochemical Conversion Processes of Lignocellulosic Biomass to Fuels and Chemicals - A Review. Chimia (Aarau), 2015. 69(10): p. 572-81.

25. Karaosmanoğlu, F. Biyokütle teknolojilerinde yenilikler ve trendler. 2021 03.06.2023]; Available from: https://biyoenerjidergisi.com/biyokutle-teknolojilerinde-yenilikler-ve-trendler/.

26. Alessandra, T., et al., Biomass Digestion to Produce Organic Fertilizers: A Case-Study on Digested Livestock Manure, in Biomass Now, M. Miodrag Darko, Editor. 2013, IntechOpen: Rijeka. p. Ch. 8.

27. Rahman, S.R., et al., Overview of biomass energy. International Journal of Engineering Research Technology, 2013. 2(11).

28. Rosillo-Calle, F., Overview of biomass energy, in The biomass assessment handbook. 2012, Routledge. p. 23-48.