Determination of Biogas Potential of Livestock Manure: A Case Study from Mersin Province

Abstract

Rapidly growing population, ever-evolving industrialization, increasing energy and fertilizer prices with the decreasing natural resources caused the interest in biogas technology. At this point, waste produced from livestock farming is a good source for biogas production either on farm scale or as cooperatives involving several farms of a whole region. In this study, it was aimed to determine the potential of biogas from accessible animal manure such as bovine, ovine and poultry in Mersin province and its equivalence to other types of fuels by the information obtained from the literature. When the animal existence is examined based on districts of Mersin province, it is seen that there are 20,200,937 farm animals in total. In the direction of this numerical data, the total amount of calculated annual manure is 1,752,474 ton/year, while the amount of usable/collectible animal manure is 1,009,452 ton/year. It has been determined that biogas of about 60 million m3 per year can be theoretically obtained from the sum of the animal manures and this value can produce electric energy of 280 GWh per year. It has been determined that a total of 128,609,656 TL (21,217,378 $) in electricity consumption can be achieved in the district by using animal manure in biogas production. It is also estimated that the biogas produced could meet the need for 1 year cooking energy for approximately 106,606 households. It has been determined that the utilization of animal manures will make an important contribution to Mersin in terms of socio-economic development.

Keywords

• Animal manure,Biogas,Electricity,Livestock farming,Mersin

Hayvan Atıklarının Biyogaz Potansiyelinin Belirlenmesi: Mersin İli Örneği

Abstract

Hızla artan nüfus, sürekli gelişen sanayileşme, azalan doğal kaynaklar nedeni artan enerji ve gübre fiyatları, biyogaz teknolojisine olan ilgiyi arttırmıştır. Bu noktada,  çiftlik ölçeğinde ya da bütün bir şehrin birkaç çiftliğini içeren kooperatiflerden elde edilen hayvansal atıklar  biyogaz üretimi için iyi bir kaynaktır. Bu çalışmada, biyogazın Mersin ilinde büyükbaş, küçükbaş ve kümes hayvanlarından oluşan erişilebilir hayvan gübresi potansiyelinin hesaplanması ve bunun literatürden elde edilen bilgilerle diğer yakıt türlerine eşdeğerlerini belirlemesi amaçlanmıştır. Hayvan varlığı Mersin iline bağlı olarak incelendiğinde toplam 20.200.937 çiftlik hayvanı olduğu görülmektedir. Bu sayısal veri doğrultusunda, hesaplanan yıllık gübre toplam miktarı 1.752.474 ton / yıl, kullanılabilir / erişilebilir hayvan gübresi miktarı ise 1.009.452 ton / yıl'dır. Hayvan gübrelerinin toplamından yılda yaklaşık 60 milyon m³ olan biyogazın teorik olarak elde edilebileceği ve bu değerin yılda 280 280 GWh elektrik enerjisi üretebileceği belirlenmiştir. Biyogaz üretiminden sonra elde edilen fermente olmuş hayvansal gübreler kullanılarak ilçede elektrik tüketiminde toplam 128.609.656 TL (21,217,378 $) elde edilebileceği belirlenmiştir. Ayrıca üretilen biyogazın yaklaşık 106.606 hane için 1 yıllık pişirme enerjisi ihtiyacını karşılayabileceği hesaplanmıştır. Hayvan gübrelerinin kullanılmasının Mersin'e sosyo-ekonomik gelişme açısından önemli bir katkı sağlayacağı belirlenmiştir.

Keywords

• Hayvan gübresi,Biyogaz,Elektrik,Hayvancılık,Mersin

References

1. [1]KPMG, Enerji Sekteröl Bakış. URL: https://home.kpmg/tr/tr/home/gorusler/2018/02/sektorel-bakis-2018-enerji.html. (Accessed 14 March 2018)
2. [2]Zah, R., Böni, H., Gauch, M., Hischier, R., Lehmann, M., Wäger, P., 2007. Life cycle assessment of energy products: environmental impact assessment of biofuels, Bundesamt für Energie, Bundesamt für Umwelt, Bundesamt für Landwirtschaft, Bern.
3. [3]Elbehri, A., Segerstedt, A., Liu, P., 2013. Biofuels and the sustainability challenge: a global assessment of sustainability issues, trends and policies for biofuels and related feedstock, Food and Agriculture Organisation (FAO), Rome, Italy.
4. [4]Ministry of Energy and Natural Resources (Republic of Turkey), URL: http://www.enerji.gov.tr/en-US/Pages/Electricity. (Accessed 19 July 2018).
5. [5]Kirby, M. E., Theodorou, M. K., Brizuela, C. M., Huntington, J. A., Powles, J., Wilkinson, R. G., 2018. The anaerobic digestion of pig carcase with or without sugar beet pulp, as a novel on-farm disposal method. Waste Management 75, 251-260.
6. [6]Ariunbaatar, J., Panico, A., Esposito, G., Pirozzi, F., Lens, P.N.L., 2014. Pretreatment methods to enhance anaerobic digestion of organic solid waste. Appl Energy 123, 143-156.
7. [7]Zhao, Y., Sun, F., Yu, J., Cai, Y., Luo, X., Cui, Z., Hu, Y., Wang, X., 2018. Co-digestion of oat straw and cow manure during anaerobic digestion: Stimulative and inhibitory effects on fermentation. Bioresource technology 269, 143-152.
8. [8]Haatanen, A., Herder, M. D., Leskinen, P., Lindner, M., Kurttila, O. Salminen., 2014. Stakeholder engagement in scenario development process – bioenergy production and biodiversity conservation in eastern Finland, J Environ Manage 135, 45-53.

9. [9]Viana, H., Cohen, W.B., Lopes, D., Aranha., J., 2010. Assessment of forest biomass for use as energy. GIS-based analysis of geographical availability and locations of wood-fired power plants in Portugal, Appl Energy 87, 2551-2560.
10. [10]Chinnici, G., Selvaggi, R., D’Amico, M., & Pecorino, B., 2018. Assessment of the potential energy supply and biomethane from the anaerobic digestion of agro-food feedstocks in Sicily. Renewable and Sustainable Energy Reviews 82, 6-13.
11. [11]Tolay, M., Yamankaradeniz, H., Yardımcı, S., Reiter, R., 2008. Hayvansal atıklardan biyogaz üretim, VII. Ulusal Temiz Enerji Sempozyumu, UTES’2008, İstanbul.
12. [12]Massaro, V., Digiesi, S., Mossa, G., Ranieri., L., 2015. The sustainability of anaerobic digestion plants: a win–win strategy for public and private bodies. Journal of Cleaner Production 104, 445-459.
13. [13]TUIK, 2017. Turkısh Statistical Institute. URL: http://tuik.gov.tr/Start.do. (Accessed 11 January 2018).
14. [14]Koçen, N., Öner, C., Sugözü, İ., 2006. Castle-dealing potential of Turkey and biogas production. Research of Eastern Anatolia Region 4 (2), 7-20.
15. [15]Kılıç, F. Ç., 2011. Biyogaz, önemi, genel durumu ve Türkiye’deki yeri. Mühendis ve Makine 52, 94-106.
16. [16]Gençoğlan, S., Gençoğlan, C., Başpnar, A., 2015. Kahramanmaraş İli’nin hayvansal kaynaklı biyogaz potansiyelinin belirlenmesi. 1. Ulusal Biyosistem Mühendisliği Kongresi, Bursa, 1-7.
17. [17]Alçiçek, A., Demirulus, H., 1994. Çiftlik gübrerlerinin biyogaz teknolojilerinde kullanılması, Ekolojik Çevre Dergisi 3, 5-9.
18. [18]Toruk, F., Eker B., 2003. Trakya Bölgesinde biyogaz enerjisinin kullanılabilirliği. Yenilenebilir Enerji Kaynakları Sempozyumu, 1-6.
19. [19]Ardıç I., Taner F., 2005. Biyokütleden biyogaz üretimi: Anaerobik arıtımın temelleri. Yenilenebilir Enerji Kaynakları Sempozyumu ve Sergisi. Mersin, 242-245.
20. [20]Yıldız, Ş., Saltabaş, F., Balahorli, V., Sezer, K., Yağmur, K., 2009. Organik atıklardan biyogaz üretimi projesi: İstanbul örneği, Türkiye’de Katı Atık Yönetimi Sempozyumu, İstanbul., 1-8.
21. [21]Aktaş, T., Özer, B., Soyak G., Ertürk M.C., 2015. Determination of the Electricity Generation Potential from Animal Biogas in Tekirdag City. Journal of Agricultural Machinery Science 11 (1), 69-74.
22. [22]Energy Atlas, URL: http://www.enerjiatlasi.com/elektrik-fiyatlari. (Accessed 18 March 2018).
23. [23]Wood and coal, URL: http://www.odunkomur.net/fiyat-listesi. (Accessed 18 March 2018).
24. [24]Global Petrol, URL: https://www.globalpetrolprices.com/gasoline_prices. (Accessed 18 March 2018).
25. [25]Doğru, C., 2010. Trakya bölgesinin biyogaz potansiyeli ve mevcut potansiyelin bölge ekonomisine katkısı üzerine bir inceleme, Uluslararası II. Trakya Bölgesi Kalkınma-Girişimcilik Sempozyumu Bildiri Kitabı I, Kırklareli, 113-121.
26. [26]Bilgin, N., 2003. Biyogaz nedir?. Tarım ve Köyişleri Bakanlığı Köy Hizmetleri Genel Müdürlüğü Ankara Araştırma Enstitüsü.
27. [27]Gümüşçü, M. Uyanık, S., 2010. Güneydoğu Anadolu bölgesi hayvansal atıklarından biyogaz ve biyogübre eldesi, Tesisat Mühendisliği (MMO) 16 (118), 59-65.