Biyoenerji

Biyokütle yanma ısısından elektrik üretebilen bir Stirling motoru

Biyoenerji, biyolojik kaynaklardan elde edilen malzemelerden sağlanan yenilenebilir enerjidir. Biyokütle, güneş ışığını kimyasal enerji şeklinde depolayan herhangi bir organik malzemedir. Yakıt olarak odun, odun atıkları, saman ve diğer mahsul artıkları[1], gübre, şeker kamışı ve çeşitli tarımsal işlemlerden elde edilen diğer birçok yan ürünü içerebilir.

En dar anlamıyla biyolojik kaynaklardan elde edilen yakıt olan biyoyakıt ile eşanlamlıdır. Geniş anlamda biyokütle (biyoyakıt olarak kullanılan biyolojik malzeme) ve biyolojik kaynakların enerji için kullanılmasıyla ilişkili sosyal, ekonomik, bilimsel ve teknik alanları içerir. Biyokütle ve biyoenerji kavramları bazen yanlış anlaşılmaktadır. Biyoenerji biyokütleden çıkarılan enerjidir. Biyokütle yakıtın kendisi iken biyoenerji yakıtta bulunan enerjidir[2]

Katı biyokütleDüzenle

 
Biyokütle yakıtının basit kullanımı (Odunun ısı oluşturmak için yanması).

Biyokütle yakıtının avantajlarından biri, genellikle tarım, hayvancılık ve ormancılık gibi diğer işlemlerin bir yan ürünü, kalıntısı veya atık ürünü olmasıdır. Teoride bu, her zaman böyle olmasa da yakıt ve gıda üretimi arasında bir rekabet olmadığı anlamına gelir. Biyokütlenin enerji için hammadde olarak uygunluğu değerlendirilirken arazi kullanımı, mevcut biyokütle endüstrileri ve ilgili dönüşüm teknolojileri dikkate alınmalıdır.[3]

Biyokütle, bitkiler, hayvanlar ve yan ürünlerini içeren son zamanlarda yaşayan organizmalardan türetilmiş malzemedir.[4] Gübre, bahçe atıkları ve ürün kalıntıları biyokütle kaynaklarıdır. Petrol, kömür ve nükleer yakıtlar gibi diğer doğal kaynakların aksine karbon döngüsüne dayanan yenilenebilir bir enerji kaynağıdır. Biyokütleye başka bir kaynak ise sanayi ölçekli çiftliklerdeki hayvanlardan üretilen hayvansal atıktır.

Ayrıca biyoyakıt üretimi için özel olarak yetiştirilen tarım ürünleri de bulunmaktadır. Bunlar arasında mısır ve soya fasulyesi ve bir dereceye kadar başta Amerika Birleşik Devletleri'nde olmak üzere ticari bir araştırma düzeyinde söğüt ve şalgam; kolza tohumu, buğday, şeker pancarı ve söğüt esas olarak Avrupa'da; Brezilya'da şeker kamışı; Güneydoğu Asya'da hurma yağı ve miscanthus[5]; Çin'de sorgum ve manyok[6]; ve Hindistan'da jatropha bulunur. Ek olarak Kenevirin biyoyakıt olarak kullanılabileceği kanıtlanmıştır. Sanayi, tarım, ormancılık ve hanehalklarından çıkan biyolojik bozunabilir atıklar, biyogaz üretmek için anaerobik sindirim, syngaz üretmek için gazlaştırma veya doğrudan yanma yoluyla biyoyakıt üretimi için kullanılabilir. Biyobozunur atıkların örnekleri arasında saman, kereste, gübre, pirinç kabuğu, kanalizasyon ve gıda atığı bulunur. Bu nedenle biyokütle yakıtların kullanımı, atık yönetimine ve yakıt güvenliğine katkıda bulunabilir ve tek başına bu sorunlara kapsamlı bir çözüm olmamasına rağmen, iklim değişikliğini önlemeye veya yavaşlatmaya yardımcı olabilir.

Biyokütle, metan gazı gibi diğer kullanılabilir enerji formlarına veya etanol ve biyodizel gibi nakliye yakıtlarına dönüştürülebilir. Çürüyen çöpler ile tarım ve insan atıkları, hepsi de " çöp gazı " veya "biyogaz" olarak da adlandırılan metan gazı salmaktadır. Mısır ve şeker kamışı gibi mahsuller, taşıma yakıtı olan etanolü üretmek için fermente edilebilir. Başka bir ulaşım yakıtı olan biyodizel, bitkisel yağlar ve hayvansal yağlar gibi gıda maddelerinden üretilebilir. Ayrıca, biyokütleden sıvıya (BTL) ve selülozik etanol hala araştırılmaktadır.

Kanalizasyon biyokütlesiDüzenle

Belediye ve evsel atıkların kullanımı, biyokütle için yeni kaynaklar oolarak ön planda yer almaktadır. Bu tarz atıklar büyük miktarlarda olup ve enerji üretimi için yeni araştırmaların yürütüldüğü kaynaklardır.[7] Gelişmekte olan ülkelere yönelik yeni bir biyoenerji kaynağı ise kanalizasyon arıtma işlemidir; Omni İşlemci, kanalizasyon atık suyunu içme suyuna ve elektrik enerjisine dönüştürmek için kanalizasyon katılarını yakıt olarak kullanan kendi kendini devir daim eden bir işlemdir.[8][9][10] Kanalizasyon çamuru, biyokütleden biyoenerji üretmeye yönelik mevcut araştırmalarda bir odak noktasıdır. Haneler tarafından sürekli büyük miktarlarda üretilen kanalizasyon çamuru, içinde bulunan ve daha sonra biyoenerji üretmek için kullanılabilecek değerli bileşiklerin çıkarılması için bir fırsat sunmaktadır. Kanalizasyondan üretilen ana biyoenerji formu metandır, ancak diğer formların üretimi hala araştırılmaktadır. Metan üretmek için kanalizasyon kullanımı, depolama alanlarına atılan atık miktarını, nakliye ve bertaraf maliyetlerini azaltır ve daha fazla yakalanabildiğinden, daha fazla miktarda gazı atmosferden uzak tutar.[11][12].

Biyokütleden elektrik üretimiDüzenle

Elektrik üretimi için kullanılan biyokütle bölgeye göre değişmektedir. Odun artıkları gibi orman yan ürünleri ABD'de popülerdir. Mauritius'da (şeker kamışı kalıntısı) ve Güneydoğu Asya'da (pirinç kabuğu) tarımsal atıklar yaygındır. Kümes hayvanları çöpleri gibi hayvancılık kalıntıları İngiltere'de popülerdir.

Elektrojenik mikroorganizmalardan elektrikDüzenle

Atık suda veya toprakta depolanan kimyasal enerjinin elektrojenik mikroorganizmaların metabolik süreçleri yoluyla doğrudan elektrik enerjisine dönüştürüldüğü mikrobiyal yakıt hücrelerinin kullanımı ile başka bir biyoenerji formuna ulaşılabilir. Bu teknolojinin güç üretim kapasitesinin bugüne kadar ekonomik olarak karlı olmadığı, ancak bu teknolojinin kimyasal arıtma işlemleri[13] ve öğrenci eğitimi için daha yararlı olduğu bulunmuştur.[14]

Ayrıca bakınızDüzenle

KaynakçaDüzenle

  1. ^ "Crops Residue". Defined Term.com (İngilizce). Erişim tarihi: 21 Ekim 2018. 
  2. ^ "What is bioenergy?". Växjö University, Bioenergy Technology Department. 23 Ağustos 2010 tarihinde kaynağından arşivlendi. 
  3. ^ Kosinkova (Eylül 2015). "Measuring the regional availability of biomass for biofuels and the potential for microalgae" (PDF). Renewable and Sustainable Energy Reviews. Cilt 49. ss. 1271–1285. 
  4. ^ "Bioenergy". 10 Ocak 2006 tarihinde kaynağından arşivlendi. 
  5. ^ "Is Biomass Really Renewable?". Earth Institute. Columbia University. 18 Ağustos 2011. 15 Ocak 2012 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 1 Ekim 2016. 
  6. ^ Davis (1 Kasım 2013). "Management swing potential for bioenergy crops". GCB Bioenergy (İngilizce). 5 (6). ss. 623–638. 
  7. ^ "Having Power With Biomass Alternative Energy". www.biomass.net (İngilizce). 13 Mayıs 2010 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 11 Eylül 2017. 
  8. ^ "Janicki Bioenergy website". 9 Ocak 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 11 Ocak 2015. 
  9. ^ "BBC news article "Bill Gates drinks water distilled from human faeces"". BBC News. 7 Ocak 2015. Erişim tarihi: 11 Ocak 2015. 
  10. ^ "Watch Bill Gates Sip Water Made From Sewer Sludge". Forbes. 14 Ocak 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 12 Ocak 2015. 
  11. ^ "Sewage Sludge as a Biomass Resource for the Production of Energy: Overview and Assessment of the Various Options" (PDF). Energy and Fuels. 2008. 15 Aralık 2017 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. Erişim tarihi: 21 Ekim 2018. 
  12. ^ Pyper (22 Aralık 2011). "Can New Waste Treatment Make Energy and Profits from Sewage Plants?". Scientific American (İngilizce). Erişim tarihi: 21 Ekim 2018. 
  13. ^ "- Cambrian Innovation - Biology For a Cleaner Planet™". Cambrian Innovation. 21 Nisan 2011 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 28 Şubat 2015. 
  14. ^ "MudWatt Science Kit". MudWatt. 8 Eylül 2014 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 28 Şubat 2015. 

Konuyla ilgili yayınlarDüzenle