DETERMINATION OF BIOGAS PRODUCTION POTENTIAL FROM CATTLE AND SHEEP WASTES: BALIKESİR CASE STUDY

Abstract

   In this study, it is aimed to determine the amount of biogas production and energy potential that can be obtained from wastes from cattle and sheep fed for meat and milk production in Balıkesir province.The data of 2017 TURKSTAT and the statistics of 2017 year of Balıkesir Provincial Directorate of Food, Agriculture and Livestock were used to determine the number of animals. Using different calculation methods according to the accepted waste amounts per large and small ruminants, 5.955.318 tons of animal waste expected to occur annually in Balıkesir province has been determined to have 82.815.600 m³ biogas and 1.879.914.120 MJ energy potential.

   It was emphasized that estimated potential will provide a basic knowledge for the biogas projects to be implemented. However, a separate feasibility study should be carried out for each project in terms of waste collection, transportation, technology selection and financial management, etc.

Keywords

• Animal wastes,biogas,waste management,renewable energy

BÜYÜKBAŞ VE KÜÇÜKBAŞ HAYVAN ATIKLARINDAN BİYOGAZ ÜRETİM POTANSİYELİNİN BELİRLENMESİ: BALIKESİR İLİ ÖRNEĞİ

Abstract

   Bu çalışmada, Balıkesir ili sınırları içerisinde bulunan et ve süt üretimi amaçlı yetiştirilen büyükbaş ve küçükbaş hayvanlardan kaynaklanan atıklardan elde edilebilecek biyogaz üretim miktarı ve enerji potansiyelinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Ayrıca, hayvansal atıkların çevre ve insan sağlığı etkileri üzerinde durulmaya çalışılmıştır. Çalışmada, hayvan sayılarının belirlenmesinde 2017 yılı TÜİK verileri ve Balıkesir İl Gıda, Tarım ve Hayvancılık Müdürlüğü 2017 yılı istatistik verilerinden faydalanılmıştır. Büyük ve küçükbaş hayvan başına kabul edilen atık miktarlarına göre farklı hesaplama yaklaşımları kullanılarak, Balıkesir ilinde yıllık olarak oluşması beklenen 5.955.318 ton hayvansal atığının 82.815.600 m³ biyogaz ve 1.879.914.120 MJ’luk enerji potansiyeline sahip olduğu belirlenmiştir.

   Belirlenen bu potansiyelin uygulanacak projeler için temel bir bilgi oluşturacağı ancak atık toplama, taşıma, teknoloji seçimi, finans yönetimi vb. gibi faktörler dikkate alınarak her proje için ayrı fizibilite yapılması gerekliliğine dikkat çekilmiştir. 

Keywords

• Hayvansal atıklar,biyogaz,atık yönetimi,yenilenebilir enerji

References

1. [1] TOPALOĞLU, B., İMREN, V. “Samsun İlinde Biyogaz Enerjisi Potansiyeli ve Uygulanabilirliği”, Samsun Sempozyumu, 13 Ekim, 3.oturum sunumu, 2011.
2. [2] AB, AVRUPA BİRLİĞİ, Avrupa Birliği, Avrupa Komisyonu Tarım ve İklim Değişikliği Raporu, 2014https://ec.europa.eu/agriculture/sites/agriculture/files/climate-change/factsheet_en.pdf (erişim tarihi 13.04.2018)
3. [3] ERSOY, A.E., “Türkiye’nin Hayvansal Gübre Kaynaklı Sera Gazı Emisyonları Durumu ve Biyogaz Enerjisi Potansiyeli”, Yüksek Lisans Tezi, Hacettepe Üniversitesi, 2017.
4. [4] OSBBS, Balıkesir İlinde Bulunan Organize Sanayi Bölgeleri, 2018, https://osbbs.sanayi.gov.tr/citydetails.aspx?dataID=200 (erişim tarihi 13.04.2018)
5. [5] BKTM, 2018, Balıkesir Kültür ve Turizm İl Müdürlüğü, http://www.balikesirkulturturizm.gov.tr/TR,65879/ekonomik-yapi.html (erişim tarihi 13.04.2018)
6. [6] ALAGÖZ, T., KUMOVA, Y., ATILGAN, A., AKYÜZ, A., “Hayvancılık Tesislerinde Ortaya Çıkan Zararlı Atıklar ve Yarattığı Çevre Kirliliği Üzerine Bir Araştırma”, Doğal Kaynakların Sürdürülebilir Kullanımı, Mersin Üniv. Müh. Fak., Tarım-Çevre İlişkileri Sempozyumu, 441-448, Mersin, Türkiye, 1996.
7. [7] TEIRA-ESMATGES, M.R., FLOTATS, X., “A Method for Livestock Waste Management Planning in NE Spain”, Waste Management, 23 (10), 917-932, 2003.
8. [8] ANONYMOUS, Principles of Environmental Stewardship – Manure and Water Quality Concerns, Midwest Plan Service, Iowa State University, 2005, https://www.lpes.org (erişim tarihi 13.04.2018)

9. [9] POLAT, H.E., OLGUN, M., “Hayvancılık İşletmelerindeki Atık Yönetimi Uygulamalarının Su Kirliliği Üzerine Etkileri”, GOÜ, Ziraat Fakültesi Dergisi, 26(2), 71-80, 2009.
10. [10] OUN, A., KUMAR, A., HARRİGAN, T., ANGELAKİS, A., XAGORARAKİ, I., “Effects of Biosolids and Manure Application on Microbial Water Quality in Rural Areas in the US”, Water, doi:10.3390/w6123701, 6, 3701-3723, 2014.
11. [11] KARAMAN, S., “Hayvansal Üretimden Kaynaklanan Çevre Sorunları ve Çözüm Olanakları”, Journal of Science and Engineering, KSU, Fen ve Mühendislik Dergisi, 9(2), 133-139, 2006.
12. [12] MUTLU, A., “Adana İli Çevresindeki Hayvancılık Tesislerinde Ortaya Çıkan Atıkların Yarattığı Çevre Kirliliği Üzerinde Bir Araştırma”, Yüksek Lisans Tezi, 99s, Çukurova Üniv. Fen Bilimleri Enstitüsü, Tarımsal Yapılar ve Sulama ABD., Adana, 1999.
13. [13] MCLAY, C.D.A., DRAGTEN, R., SPARLING, G., SELVARAJAH, N., “Predicting Groundwater Nitrate Concentration a Region of Mixed Agricultural Land Use: a Comparison of Three Approaches”, Environmental Pollution Journal, 115, 191-204, 2001.
14. [14] KAPLAN, M., SÖNMEZ, S., TOKMAK, S., “Antalya–Kumluca Yöresi Kuyu Sularının Nitrat İçerikleri”, Tr. J. of Agriculture and Forestry, 23, 309-313, 1999.
15. [15] LUDWICK, A.E., “Phosphorus Mobility in Perspective”, A Regional Newsletter Published by the Potash & Phosphate Institute (PPI) and the Potash & Phosphate Institute of Canada (PPIC), 1998.
16. [16] POLAT, H.E., “Ankara İli Büyükbaş Hayvancılık İşletmelerinde Atık Yönetim Sistemlerinin Değerlendirilmesi”, Doktora Tezi, Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Tarımsal Yapılar ve Sulama Anabilim Dalı, Ankara, 2007.
17. [17] ATWILL, E., LI, X., GRACE, D., GANNON, V., Zoonotic Waterborne Pathogen Loads in Livestock. Animal Waste, Water Quality and Human Health Edited by Al Dufour Jamie Bartram Robert Bos and Victor Gannon, (pp. 73),IWA publishing, UK,, 2012.
18. [18] THYGESEN, L.,“A Primer on Water Quality: Impact of Livestock Production Practices on Water Quality”, Agriculture and Forestry, 2002.
19. [19] NRCS, Natural Resource Conservation Service, “Silage leachate and water quality”, Environmental Quality Technical Note N5., 21 pages, 25 August, 1995.
20. [20] GANGBAZO, G., PESANT, A.R., BARNETT, G.M., CHARUEST, J.P., CLUİS, D., “Water Contamination by Ammonium Nitrogen Following the Spreading of Hog Manure and Mineral Fertilizers”, Journal of Environmental Quality, Madison, 24, 420-425, 1995.
21. [21] ALMEIDA, C.M.R., CARVALHO, P.N., FERNANDES, J.P., BASTO, M.C.P., MUCHA, A.P., “Constructed Wetlands for Livestock Wastewater Treatment Antibiotics Removal and Effects on CWs Performance” In: Ansari A., Gill S., Gill R., Lanza G., Newman L. (eds) Phytoremediation, Springer, Cham., 2016.
22. [22] TOPP, C. F. E., WANG, W., CLOY, J. M., REES, R. M., HUGHES, G., “Emissions from Agricultural Soils”, 48, 1, 2013.
23. [23] EPA, “A Plain English Guide to the EPA Part 503 Biosolids Rule”, U.S. Environmental Protection Agency, Office of Wastewater Management, Washington, DC, 1994.
24. [24] FAD PReP, “Wildelife Management and Vector Control for a Foreign Animal Disease Response in Domestic Livesstock”, Nahems Guidelines, Iowa State University of Science and Technology, Iowa, 2014.
25. [25] WORLD BIOENERGY ASSOCIATION, WBA Global Bioenergy Statistics, 2014, https://worldbioenergy.org/uploads/WBA%20Global%20Bioenergy%20Statistics%202014.pdf (erişim tarihi 13.04.2018)
26. [26] ANONİM, “Türkiye’nin 2015 Yılı Sonu Kurulu Gücü”, Ekim, 2016, https://www.teias.gov.tr/yukdagitim/2015YILSONUKURULUGÜÇ.xlsx (erişim tarihi 13.04.2018)
27. [27] THAMSIRIROJ, T.,MURPHY, J. D., “Fundamental Science and Engineering of The Anaerobic Digestion Process for Biogas Production”. In A.WELLINGER, J. MURPHY, D. BAXTER (eds) The Biogas Handbook: Science, Production and Applications,1st Edition, 104, Woodhead Publishing, Cambridge, UK, 2013.
28. [28] OMER, A.M., FADALLA, Y., Biogas Energy Technology in Sudan, Renewable Energy, 28, 499-507. 2003.
29. [29] KOTTNER, M., “Dry Fermentation - A New Method for the Biological Treatment in Ecological Sanitation Systems (Ecosan) for Biogas and Fertilizer Production from Stackable Biomass Suitable for Semi-arid Climates”, 2003, http://www2.gtz.de/ecosan/download/CESMA2002b Koettner.pdf (erişim tarihi 18.04.2018)
30. [30] KOÇER, N.N., ÖNER, C., SUGÖZÜ, İ., “Türkiye’de Hayvancılık Potansiyeli ve Biyogaz Üretimi”, Fırat Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Çevre Mühendisliği Bölümü, Doğu Anadolu Bölgesi Araştırmaları, Elazığ, 2006.
31. [31] BAŞÇETİNÇELİK, A., ÖZTÜRK, H.,KARACA, C.,. “Türkiye’de Tarımsal Biyokütleden Enerji Üretimi Olanakları”, IV. Yeni ve Yenilenebilir Enerji Kaynakları Sempozyumu, Kayseri, 2007.
32. [32] ERYAŞAR, A., “Kırsal Kesime Yönelik Bir Biyogaz Sisteminin Tasarımı, Kurulumu, Testi ve Performansına Etki Eden Parametrelerin Araştırılması”, 2007.
33. [33] ACAROĞLU, M., Alternative Energy Resources. Nobel Publishing, ISBN: 978-605-395-047-9, Ankara, Türkiye, 2007.
34. [34] ONURBAŞ, A., ELİÇİN, A.K., “Ankara'nın Hayvansal Atıklardan Biyogaz Potansiyeli ve Uygun Reaktör Büyüklüğünün Belirlenmesi”, 26. Tarımsal Mekanizasyon Ulusal Kongresi, 356-362, Hatay, 2010.
35. [35] OZSOY, G., ALİBAS, İ., “GIS Mapping of Biogas Potential from Animal Wastes in Bursa, Turkey”, Department of Biosystems Engineering, Faculty of Agriculture, Uludag University, Bursa, Turkey, 2015.
36. [36] KAYGUSUZ, K., “Renewable and Sustainable Energy Use in Turkey: a Review”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 339–66, 2002.
37. [37] BABACAN, S., AB Surecinde Türkiye Hayvancılık Sektörünün Avantaj ve Dezavantajları. İzmir Ticaret Odası, http://www.kafkas.edu.tr/duyurular/web katalog/hayvancilik kat1/hayvanrapor.pdf (erişim tarihi 30.08.2018)
38. [38] KUTLU, H.R., GÜL, A., GÖRGÜLÜ, M., Türkiye Hayvancılığı; Hedef 2023 Sorunlar, Çözüm Yolları ve Politika Arayışları, Adana, http://www.tsv2023.org/pdf/hayvancilikraporu.pdf (erişim tarihi 30.08.2018)
39. [39] KIRIMHAN, S., “Organik Atıklardan Biyogaz Üretimi”, Atatürk Üniversitesi, Çevre Sorunları Araştırma Enstitüsü, Erzurum, 1981.
40. [40] ILGAR, R., “Hayvan Varlığına Göre Çanakkale Biyogaz Potansiyelinin Tespitine Yönelik Bir Çalışma”, Doğu Coğrafya Dergisi, 35, 89-106, 2013.
41. [41] JAIN, M.K.,SINGH, R., TAURO, P., “Anaerobic Digestion of Cattle and Sheep Waste”, Agric Wastes, 3, 65-73,1981.
42. [42] BABAEE, A.,SHAYEGAN, J., ROSHANI, A., “Anaerobic Slurry Co-Digestion of Poultry Manure and Straw: Effect of Organic Loading and Temperature”, Jenviron Health Sci Eng, 11–5, 2013.
43. [43] HOSSEINI, S.E., WAHİD, M.A., “Development of Biogas Combustion in Combined Heat and Power Generation”, Renew Sustain Energy Rev, 40, 868-75, 2014.
44. [44] GARCIA, A.P., “Techno-Economic Feasibility Study of a Small-Scale Biogas Plant for Treating Market Waste in the City of El Alto”, KTH School of Industrial Engineering and Management, Division of Energy and Climate, Master of Science Thesis EGI, 2014.
45. [45] YALDIZ, O., Biyogaz Teknolojisi, Ders Kitabı, Akdeniz Üniversitesi Yayınları, 78, 181, Antalya, 2004.
46. [46] DBFZ, “Türkiye’ de Hayvansal Atıkların Biyogaz Yoluyla Kaynak Verimliliği Esasında ve İklim Dostu Kullanımı Projesi”, T.C. Çevre ve Şehircilik Bakanlığı, Ankara, 2011.
47. [47] BERKES, F., KIŞLALIOĞLU, M., Çevre ve Ekoloji, Remzi Kitabevi, İstanbul, 1993.
48. [48] EKİNCİ, K., KULCU, R., KAYA, D., “The Prospective of Potential Biogas Plants that can Utilize Animal Manure in Turkey”, Energy, Exploration & Exploitation, 28 (3), 187-206, 2010.
49. [49] AFAZELI, H., JAFARI, A., RAFIEE, S., NOSRATI, M., “An Investigation of Biogas Production Potential from Livestock and Slaughter House Wastes”, Renew Sustain Energy Rev, 34, 380-6, 2014.
50. [50] ŞENOL, H., ELİBOL, E.A., AÇIKEL, Ü., ŞENOL, M., “Türkiye’de Biyogaz Üretimi İçin Başlıca Biyokütle Kaynakları”, BEÜ, Fen Bilimleri Dergisi, 6(2), 81-92, 2017.
51. [51] ONURBAŞ AVCIOĞLU, A., TURKER, U., ”Status and Potential of Biogas Energy from Animal Wastes in Turkey”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 16, 1557-1561, 2012.
52. [52] AYHAN, A., “Biogas Production Potential from Animal Manure of Bursa Province”, U. Ü. Ziraat Fakültesi Dergisi, 29(2), 47-53, 2015.
53. [53] ZAN SANCAK, A., SANCAK, K., DEMİRTAŞ, M., DÖNMEZ, D., AYGÖREN E., KALANLAR, Ş., ARSLAN, S.,“Türkiye’de Büyükbaş Hayvansal Atıklardan Biyogaz Üretim Potansiyeli”, XI. Ulusal Tarım Ekonomisi Kongresi, Samsun, 3-5 Eylül, 2014.