Investigation of Flue Gas Desulphurization (FGD) Wastes in the Construction Industry

Abstract

Population growth and industrialization in cities increase energy consumption. Thermal power plants built to supply the energy requirement are large facilities that harm the natural environment. Flue Gas Desulphurization (FGD) wastes are generated as a result of FGD systems established to reduce the environmental impacts of thermal power plants. FGD gypsum (synthetic gypsum) and fly ash, which are among these wastes, are used for building materials production in the construction sector in many countries. In this study; the usage possibilities of FGD wastes generated as a result of FGD systems in coal-fired thermal power plants in Turkey have been investigated in the construction sector. In this context; a literature search has been conducted on FGD wastes and it has been tried to determine how the wastes generated by interviewing the coal-fired thermal power plants with FGD system in Turkey are evaluated. As a result; FGD gypsum waste is used in gypsum board production, and fly ash is used in cement production. The usage possibilities of FGD wastes in the construction sector depend on the technical and technological development of thermal power plants. Providing the reusability of these wastes will contribute to reduction of the amount of waste sent to landfills.

Keywords

• Construction Industry
• Flue Gas Desulphurization Wastes
• FGD Gypsum
• Waste Management

Yapı Sektöründe Baca Gazı Arıtma Atıklarının Araştırılması

Abstract

Kentlerdeki nüfus artışı ve sanayileşme enerji tüketimini arttırmaktadır. Enerji ihtiyacını karşılamak için yapılan termik santraller, doğal çevreye zarar veren büyük tesislerdir. Termik santrallerin çevresel etkilerini azaltabilmek için kurulan baca gazı arıtma (Flue Gas Desulphurization-FGD) sistemlerinin kullanımı ile baca gazı arıtma atıkları oluşmaktadır. Bu atıklardan FGD alçı (sentetik alçı) ve uçucu küller birçok ülkede yapı sektöründe yapı malzemesi üretiminde kullanılmaktadır. Atık ürünlerin malzeme üretiminde ham madde olarak kullanılması önemlidir. Bu çalışmada; Türkiye’de kömür yakıtlı termik santrallerdeki baca gazı arıtma sistemlerinde oluşan atıkların yapı sektöründeki kullanım olanakları araştırılmıştır. Bu kapsamda; baca gazı arıtma atıklarına yönelik literatür araştırması yapılmış ve Türkiye’de baca gazı arıtma sistemi bulunan kömür yakıtlı termik santraller ile görüşme yapılarak oluşan atıkların nasıl değerlendirildiği tespit edilmeye çalışılmıştır. Sonuç olarak, FGD alçı atığı alçı levha; uçucu küller ise çimento üretiminde kullanılmaktadır. Baca gazı arıtma atıklarının yapı sektöründe kullanım olanakları termik santrallerin teknik ve teknolojik açıdan gelişmiş olmasına bağlıdır. Bu atıkların yeniden kullanılabilirliğini sağlamak depolama alanlarına gönderilen atık miktarının azaltılmasına katkı sağlayacaktır.

Keywords

• Yapı Sektörü
• Baca Gazı Arıtma Atıkları
• FGD Alçı
• Atık Yönetimi

Thanks

Gebze Teknik Üniversitesi Mimarlık Anabilim Dalı Doktora Programında 2018-2019 Eğitim-Öğretim Yılı Güz Dönemi açılan Sürdürülebilir Yapı Malzemeleri dersi kapsamında yapılan bu çalışmaya değerli katkılarından dolayı Bursa Orhaneli Termik Santrali, Adana İsken Sugözü Termik Santrali ve Zonguldak Zetes-Eren Santrali yetkililerine teşekkürlerimizi sunarız.

References

1. Adana İli Çevre Raporu, (2020). Adana İli 2019 Yılı Çevre Durum Raporu. T. C. Adana Çevre ve Şehircilik İl Müdürlüğü, Türkiye. https://webdosya.csb.gov.tr/db/ced/icerikler/adana_-2019_-cdr-20201023092541.pdf, (Erişim Tarihi:10 Mayıs 2021).
2. Avcı, S., (2015). Türkiye’de Termik Santraller ve Çevresel Etkileri. İstanbul Üniversitesi Coğrafya Dergisi, 13, 1-26.
3. Aytaç, O., (2018). Kömüre Dayalı Termik Santraller Çevre ve Yeni Projeler. Türkiye’nin Enerji Görünümü 2018 Oda Raporu, TMMOB Makina Mühendisleri Odası, Yayın No: MMO/691, 263-278.
4. Aytaç, O., (2020). Ülkemizdeki Kömür Yakıtlı Santraller Çevre Mevzuatıyla Uyumlu Mu?. Türkiye’nin Enerji Görünümü 2020 Oda Raporu, TMMOB Makina Mühendisleri Odası, Yayın No: MMO/717, 237-254.
5. Bakshi, P., Pappu, A., Kumar, M., (2021). Flue Gas Desulphurization (Fgd) Gypsum Waste – Recycling Opportunity. Journal of the Institution of Engineers (India): Environmental Engineering Division, 4, 68-73.
6. Baran, E., Czernik, S., Hynowski, M., Michalowski, B., Piasecki, M., Tomaszewska, J., Michalak, J., (2021). Quantifying Environmental Burdens of Plasters Based on Natural vs. Flue Gas Desulfurization (FGD) Gypsum, Sustainability. https://doi.org/10.3390/su13084298.
7. Biçer, A., (2020). Thermal Properties of Gypsum Plaster with Fly Ash, International Journal of Eastern Anatolia Science Engineering and Design, 2(1),120-133.
8. Bursa İli Çevre Raporu, (2020). Bursa İli 2019 Yılı Çevre Durum Raporu. T. C. Bursa Çevre ve Şehircilik İl Müdürlüğü, Türkiye. https://webdosya.csb.gov.tr/db/ced/icerikler/bursa_2019_cevre_durum_raporu-20201217210215.pdf , (Erişim Tarihi:10 Mayıs 2021).

9. Caillahua, M.C., Moura, F.J., (2018). Technical Feasibility for Use of Fgd Gypsum as an Additive Setting Time Retarder for Portland Cement. Journal of Materials Research and Teknology, 7(2), 190-197.
10. Chen, Q., Zhang, Q., Qi, C., Fourie, A., Xiao, C., (2018). Recycling Phosphogypsum and Construction Demolition Waste for Cemented Paste Backfill and its Environmental Impact. Journal of Cleaner Production, 186, 418-429.
11. Coppola, L., Belz, G., Dinelli, G., Collepardi, M., (1996). Prefabricated Building Elements Based on FGD Gypsum and Ashes From Coal-Fired Electric Generating Plant. Materials and Structures, 29, 305-311.
12. Çift, B.D., (2008). Linyit Kullanılan Termik Santrallerde Baca Gazı Desülfürizasyon Proseslerinin Ekonomik ve Teknik Analizi. Doktora Tezi. İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
13. ÇŞB, (2014). T.C. Çevre ve Şehircilik Bakanlığı, Sanayi Kaynaklı Hava Kirliliğinin Kontrolü Yönetmeliği. 20 Aralık 2014 tarih ve 29211 sayılı Resmî Gazete, Ankara, Türkiye.
14. ÇŞB, (2015). T.C. Çevre ve Şehircilik Bakanlığı, Atık Yönetimi Yönetmeliği. 2 Nisan 2015 tarih ve 29314 sayılı Resmî Gazete, Ankara, Türkiye.
15. ÇŞB, (2016). T.C. Çevre ve Şehircilik Bakanlığı, Sektörel Atık Kılavuzları-Termik Santraller. “Endüstriyel Atıkların Sektörel Yönetimi Kapsamında Atık Üretim Faktörlerinin Belirlenmesi ve Sektör Kılavuzlarının Hazırlaması”, Proje Yöneticisi: Prof. Dr. Ülkü Yetiş, ODTÜ Çevre Mühendisliği Bölümü. https://webdosya.csb.gov.tr/db/cygm/editordosya/Termik_Santraller_Kilavuzu.pdf (Erişim Tarihi: 19 Mayıs 2021).
16. ÇŞB, (2020). T.C. Çevre ve Şehircilik Bakanlığı, 6. Türkiye Çevre Durum Raporu. https://webdosya.csb.gov.tr/db/ced/icerikler/tc-dr_2020-rapor-v18-web-20210217135643.pdf, (Erişim Tarihi: 4 Mart 2021).
17. Enerji Atlası, (2019). Kömür ve Linyit Yakıtlı Termik Santraller. https://www.enerjiatlasi.com/komur/, (Erişim Tarihi: 9 Mart 2019).
18. EÜAŞ, (2020). 2019 Yılı Elektrik Üretim ve Ticaret Sektörü Raporu. Strateji Geliştirme Dairesi Başkanlığı, Stratejik Planlama Müdürlüğü, Türkiye.
19. Demir, İ., (2005). Uçucu Külün Hafif Yapı Malzemesi Üretiminde Kullanılması. Yapı Teknolojileri Elektronik Dergisi, 2005 (1), 21-24.
20. Dikmen, Ç., (2017). Türkiye’de termik santraller 2017. TMMOB Makine Mühendisleri Odası (Ed.), Kömür yakıtlı termik santrallerin çevreye olumsuz etkileri ve bu etkilerin bertarafı. (s.263-276), Ankamat Matbaacılık San. Limited Şirketi, Ankara.
21. Dunster, A.M., (2007). Flue Gas Desulphurisation (Fgd) Gypsum in Plasterboard Manufacture. Characterisation of Mineral Wastes, Resources and Processing Technologies – Integrated Waste Management for the Production of Construction Material, WRT 177 / WR0115. https://pdf4pro.com/amp/view/plasterboard-fgd-gypsum-smartwaste-99d07.html, (Erişim Tarihi: 3 Aralık 2018).
22. Fort, J., Cerný, R., (2018). Carbon Footprint Analysis of Calcined Gypsum Production in the Czech Republic. Journal of Cleaner Production,177, 795-802.
23. Jiang, L., Li, C., Wang, C., Xu, N., Chu, H., (2018). Utilization of Flue Gas Desulfurization Gypsum as an Activation Agent for High-Volume Slag Concrete. Journal of Cleaner Production, 205, 589-598.
24. Karaca, A., Türkmen, C., Arcak, S., Haktanır, K., Topçuoğlu, B., Yıldız, H., (20099. Çayırhan Termik Santralı Emisyonlarının Yöre Topraklarının Bazı Ağır Metal ve Kükürt Kapsamlarına Etkilerinin Belirlenmesi. Ankara Üniversitesi Çevrebilimleri Dergisi, 1(1), 25-41.
25. Koralegedara, N. H., Pinto, P. X., Dionysiou, D. D., Al-Abed, S. R., (2019). Recent Advances in Flue Gas Desulfurization Gypsum Processes and Applications – A Review, Journal of Environmental Management. doi: 10.1016/j.jenvman.2019.109572
26. Kökipek, B., (2010). Suni Alçının Çimento Üretiminde Kullanılabilirliği. Yüksek Lisans Tezi. Çukurova Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Adana.
27. Li, J., Zhuang, X., Leiva, C., Cornejo, A., Font, O., Querol, X., Moeno, N., Arenas, C., Fernandez-Pereira, C., (2015). Potential Utilization of FGD Gypsum and Fly Ash From a Chinese Power Plant for Manufacturing Fire-Resistant Panels. Construction and Building Material, 95, 910-921.
28. Mymrin, V.A., Alekseev, K.P., Nagalli, A., Catai, R.E., Romano, C.A., (2015). Hazardous Phosphor-Gypsum Chemical Waste as a Principal Component in Environmentally Friendly Construction Materials. Journal of Environmental Chemical Engineering, 3, 2611-2618.
29. Not-1, (2019). Bursa- Orhaneli Termik Santrali Görüşme Notları. (19 Mart 2019).
30. Not-2, (2019). Adana- İsken Sugözü Termik Santrali Görüşme Notları. (30 Nisan 2019).
31. Not-3, (2019). Zonguldak- Zetes Eren Termik Santrali Görüşme Notları. (19 Mart 2019).
32. Özbayoğlu, F., Gürel, A., (1997). Çayırhan Termik Santrali Desülfojipslerinin Stabilizasyon Malzemesi Olarak Kullanılması. Alçıder (Ed.), II. Ulusal Alçı Kongresi Bildirileri. İstanbul, Türkiye. http://www.alcider.org.tr/docs/kongre2.pdf, (Erişim Tarihi: 2 Ocak 2019).
33. Özdemir, Y., (2013). Afşin- Elbistan Termik Santrallerinin Çevre Kirliliği Üzerindeki Etkileri: Mesafe Tabanlı Algı Analizi. Yüksek Lisans Tezi. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kahramanmaraş.
34. Tamzok, N., (2017). Türkiye’de termik santraller 2017. TMMOB Makine Mühendisleri Odası (Ed.), Yerli kömüre dayalı termik santral potansiyeli, darboğazlar ve çözüm önerileri. (s.135-145). Ankamat Matbaacılık San. Limited Şirketi, Ankara.
35. TETAŞ, (2018). 2017 Yılı Sektör Raporu, Türkiye Elektrik ve Ticaret A.Ş. Genel Müdürlüğü. Ankara, Türkiye.
36. Toroğlu, İ., Yavuzdoğan, A., Döngel, B., (1997). Sentetik (Kimyasal) Jipslerin Endüstride Kullanımı. II. Endüstriyel Ham Maddeler Sempozyumu (s. 171-176). İzmir, Türkiye.
37. TÜBİTAK, (2013). Termik Santral Baca Gazı Arıtma Teknolojilerinde Yerli Tasarım ve İmalat Kabiliyetinin Geliştirilmesi (MİLKAS) [2013/205]. Bilim ve Teknoloji Yüksek Kurulu 26. Toplantısı Yeni Kararlar. Ankara, Türkiye. https://www.tubitak.gov.tr/sites/default/files/btyk_26_yeni_kararlar.pdf, (Erişim Tarihi: 3 Ocak 2019).
38. Tülek, M., (2007). Kimyasal Atık Alçıların Zemin Stabilizasyonunda Kullanılabilirliğinin Araştırılması. Yüksek Lisans Tezi. Balıkesir Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Balıkesir.
39. URL-1, (2021). European Coal Combustion Products Association e.V. http://www.ecoba.com/ecobaccpprod.html (Erişim Tarihi: 3 Eylül 2021).
40. URL-2, (2021). https://www.haberler.com/seyitomer-ve-tuncbilek-termik-santralleri-uretime-13130806-haberi/ , (Erişim Tarihi: 10 Mayıs 2021).
41. URL-3, (2019). İsken Termik Santrali. http://www.isken.com.tr/akim-semasi.aspx , (Erişim Tarihi: 30 Nisan 2019).
42. Wright, L., Khatib, J.M., (2016). Sustainability of construction materials. J.M. Khatib (Edt.), Sustainabilility of desulphurised (FGD) waste in construction. (s.683-715), Woodhead Publishing, UK.
43. Xu, L., Wu, K., Li, N., Zhou, X., Wang, P., (2017). Utilization of Flue Gas Desulfurization Gypsum for Producing Calcium Sulfoaluminate Cement, Journal of Cleaner Production, 161, 803-811.
44. Yavuzdoğan, A., Toroğlu, İ., Döngel, B., (1997). Desülfojipsum Çamurunun Alçı Üretiminde Kullanımı. Alçıder, (Ed.), II. Ulusal Alçı Kongresi Bildirileri. İstanbul, Türkiye. http://www.alcider.org.tr/docs/kongre2.pdf, (Erişim Tarihi: 2 Ocak 2019).
45. Yazıcı, H., (2004). Termik Santral Atığı Yapay Alçı-Uçucu Kül-Taban Külü Esaslı Yapı Malzemesi Geliştirilmesi. Doktora Tezi. Dokuz Eylül Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İzmir.
46. Yazıcı, H., (2005). Yapay Alçı-Uçucu Kül Esaslı Bağlayıcıların Mekanik Özellikleri. DEÜ Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi, 7(1), 65-72.
47. Yıldız, T., Yıldız, C., (2003). Soma Termik Santrali Uçucu Kül ve Polipropilen Atıklarının Yeni Bir Malzeme Üretiminde Değerlendirilmesi. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 9(2), 163-169.
48. Yüksek, S., Kaya, S., (2017). Kömür Baca Külü, Kireç ve Jips Ürünlerinden Yapı Malzemesi Yapımı. APJES Akademik Platform Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi, 5(3), 58-70.
49. Zonguldak İli Çevre Raporu, (2020). Zonguldak İli 2019 Yılı Çevre Durum Raporu. T. C. Zonguldak Çevre ve Şehircilik İl Müdürlüğü, Türkiye. https://webdosya.csb.gov.tr/db/ced/icerikler/2019_zonguldak_cdr-20200914150210.pdf, (Erişim Tarihi:10 Mayıs 2021).