Determination of the Biogas Potential of Wastewater Treatment Plant Sludge in the Central Anatolia Region

Yıl 2025, Cilt: 4 Sayı: 2, 93 - 97, 29.12.2025

Nesrin Dursun

https://doi.org/10.69560/cujast.1801085

Öz

Wastewater treatment plants, established to treat wastewater generated by human activities, play an important role in reducing or completely eliminating chemical and biological pollutants they contain to permitted levels and protecting the environment and public health. In wastewater treatment plants, treatment sludge is formed as a by-product of physical, chemical, and biological processes. In many regions of the world, biogas is produced from treatment sludge through anaerobic decay. The advantage of this renewable energy source in the context of treatment sludge is that it is promising for the solution of environmental problems such as water pollution, waste management, and greenhouse gas emissions. In this study, it was aimed to determine the biogas potential that can be generated from wastewater treatment sludge in the Central Anatolia Region for the years 2014, 2018, and 2022. In the study, based on the type of treatment plant, facility capacity data were accessed from the Turkish Statistical Institute database. Accordingly, considering the capacity of the facilities, the amount of wastewater that can be treated and the number of people corresponding to the daily treated wastewater amount were calculated. In the study, population, amount of treatment sludge, and biogas potential calculations were based on assumptions. It was determined that, due to the increase in wastewater treatment plant capacity in 2014, 2018, and 2022, the biogas potential of each province generally increased. As a result of the study, it was determined that the highest biogas potential that can be produced from wastewater treatment plant sludge was in the province of Ankara in 2014 with 49.960,24 m3/day, while the lowest was in the province of Kirikkale in 2014 for the years 2014, 2018, and 2022. The biogas potential of the Central Anatolia Region in 2014, 2018 and 2022 was determined to be 109,527.5 m3/day, 114,031.14 m3/day and 104,326.30 m3/day, respectively.

Anahtar Kelimeler

Wastewater treatment plant sludge , Biogas potential , Central Anatolia Region

İç Anadolu Bölgesi Atıksu Arıtma Tesisleri Çamurunun Biyogaz Potansiyelinin Belirlenmesi

Öz

İnsan faaliyetleriyle oluşan atıksuları arıtmak amacıyla kurulan atıksu arıtma tesisleri, bünyesindeki kimyasal ve biyolojik kirleticilerin izin verilen seviyelere indirilmesinde ya da tamamen giderilmesinde, çevre ve halk sağlığını korumada önemli rol oynamaktadır. Atıksu arıtma tesislerinde fiziksel, kimyasal ve biyolojik proseslerin yan ürünü olarak arıtma çamuru oluşmaktadır. Dünyada birçok bölgede arıtma çamuru kullanılarak, anaerobik çürüme ile biyogaz üretilmektedir. Bu yenilenebilir enerji kaynağının avantajı su kirliliği, atık yönetimi ve sera gazı emisyonu gibi çevresel sorunların çözümü için umut verici olmasıdır. Bu araştırmada 2014, 2018 ve 2022 yılına ilişkin İç Anadolu Bölgesi atıksu arıtma tesisleri çamurundan üretilebilecek biyogaz potansiyelinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Çalışmada, arıtma tesisi tipine göre tesis kapasitesi verilerine Türkiye İstatistik Kurumu veri tabanından erişilmiştir. Buna göre tesislerin kapasitesi dikkate alınarak, arıtılabilecek atıksu miktarı ve günlük arıtılan atıksu miktarının kaç kişiye karşılık geldiği hesaplanmıştır. Çalışmada nüfus, arıtma çamuru miktarı ve biyogaz potansiyeli hesabında, kabuller temel alınmıştır. 2014, 2018 ve 2022 yılına göre, atıksu arıtma tesisi kapasitesi artışına bağlı olarak, her bir ilin biyogaz potansiyelinin genel olarak arttığı saptanmıştır. Çalışma sonucunda, atıksu arıtma tesisleri çamurundan üretilebilecek biyogaz potansiyelinin 2014, 2018 ve 2022 yılına göre; en yüksek Ankara ilinde 2014 yılında 49.960,24 m3/gün ve en düşük Kırıkkale ilinde 2014 yılında olduğu belirlenmiştir. İç Anadolu Bölgesi 2014, 2018 ve 2022 yılı biyogaz potansiyelinin sırasıyla 109.527,5 m3/gün, 114.031,14 m3/gün ve 104.326,30 m3/gün olduğu belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

Atıksu arıtma tesisi çamuru , Biyogaz potansiyeli , İç Anadolu Bölgesi

Etik Beyan

Yazar herhangi bir çıkar çatışması olmadığını beyan etmektedir.

Kaynakça

• Appels, L., Lauwers, J., Degrève, J., Helsen, L., Lievens, B., Willems, K., Van Impe, J., & Dewil, R. (2011). Anaerobic digestion in global bio-energy production: Potential and research challenges. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 15(9), 4295–4301.
• Bayrak, E. H., Yokuş, S. K., & Pehlivan, E. (2014). Ülkemizde evsel atıksu arıtma çamurlarından biyogaz üretimi. Elektronik Mesleki Gelişim ve Araştırma Dergisi (EJOİR), 2(1), 84–93.
• Colmenar-Santos, A., Zarzuelo-Puch, G., Borge-Diez, D., & García-Diéguez, C. (2016). Thermodynamic and exergoeconomic analysis of energy recovery system of biogas from a wastewater treatment plant and use in a Stirling engine. Renewable Energy, 88, 171–184.
• Dağtekin, M., & Yelmen, B. (2019). Adana ilinin organik atık potansiyelinin biyogaz enerji üretimine etkisi. Çukurova II. Uluslararası Multidisipliner Çalışmalar Kongresi Bildiri Kitabı, 783–792.
• Deublein, D., & Steinhauser, A. (2011). Biogas from waste and renewable resources: An introduction. Wiley-VCH.
• Di Fraia, S., Massarotti, N., & Vanoli, L. (2018). A novel energy assessment of urban wastewater treatment plants. Energy Conversion and Management, 163, 304–313.
• Energy Data Management Manual for the Wastewater Treatment Sector. (2017). DOE/EE-1700. U.S. Department of Energy, Office of Energy Efficiency and Renewable Energy. https://www.energy.gov
• Ersoy, Ö., & Özbay, M. (2023). Marmara Bölgesinde bulunan organize sanayi bölgelerinin atık su arıtma tesislerinde oluşan arıtma çamurlarının enerji kaynağı olarak kullanımının değerlendirilmesi. Bilim Armonisi, 6(1), 64–81.
• Facchini, F., Mummolo, G., & Vitti, M. (2021). Scenario analysis for selecting sewage sludge-to-energy/matter recovery processes. Energies, 14(2), Article 276.
• Gajdzik, B., Wolniak, R., Nagaj, R., Žuromskaitė-Nagaj, B., & Grebski, W. W. (2024). The influence of the global energy crisis on energy efficiency: A comprehensive analysis. Energies, 17(4), Article 947.
• Jain, M., Mital, M., & Gupta, P. (2021). Bioenergy: Sustainable renewable energy. In M. Srivastava, N. Srivastava, & R. Singh (Eds.), Bioenergy research: Biomass waste to energy (pp. 27–53). Springer.
• Kalaycı, E., Türker, G., & Çağlarer, E. (2019). Kırklareli ilinin hayvansal atık potansiyelinin biyogaz üretimi çerçevesinde değerlendirilmesi ve güncel yapının yorumlanması. BEÜ Fen Bilimleri Dergisi, 8(4), 1489–1497.
• Kaykıoğlu, G., & Cantekin, E. (2023). Türkiye’de TR21 bölgesinin (Trakya) biyogaz potansiyelinin belirlenmesi. Artvin Çoruh Üniversitesi Doğal Afetler ve Çevre Dergisi, 9(1), 168–180.
• Mudzanani, K., Iyuke, S. E., & Daramola, M. O. (2022). Co-digestion of wastewater treatment sewage sludge with various biowastes: A comparative study for the enhancement of biogas production. Materials Today: Proceedings, 65, 2172–2183.
• Odirile, P. T., Marumoloa, P. M., Manali, A., & Gikas, P. (2021). Anaerobic digestion for biogas production from municipal sewage sludge: A comparative study between fine mesh sieved primary sludge and sedimented primary sludge. Water, 13, Article 3532.
• Özcan, M., Öztürk, S., & Yıldırım, M. (2011). Türkiye’nin farklı kaynak tiplerine göre biyogaz potansiyellerinin belirlenmesi. IV. Enerji Verimliliği ve Kalitesi Sempozyumu (EVK) Bildirileri, 243–247.
• Poblete, I. B. S., Araujo, O. d. Q. F., & de Medeiros, J. L. (2022). Sewage-water treatment and sewage-sludge management with power production as bioenergy with carbon capture system: A review. Processes, 10, Article 788.
• Rasi, S. (2009). Biogas composition and upgrading to biomethane (Doctoral dissertation). University of Jyväskylä.
• Saz, S. (2021). Muğla ili biyogaz potansiyelinin belirlenmesi (Yüksek lisans tezi). Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü.
• Şenol, H., Elibol, E. A., Açıkel, Ü., & Şenol, M. (2017). Biyogaz üretimi için Ankara’nın başlıca organik atık kaynakları. BEÜ Fen Bilimleri Dergisi, 6(2), 15–28.
• TÜBİTAK-KAMAG. (2013). Evsel/kentsel arıtma çamurlarının yönetimi (Proje No. 108G167).
• Uzun, H. İ. (2023). Muş ili atıklarından biyogaz üretim potansiyeli. In A. Yıldırım & Ö. F. Altunç (Eds.), Farklı boyutlarıyla Muş ekonomisi (pp. 81–94). Scala Yayıncılık.
• Vouk, D., Nakic, D., & Siljeg, M. (2017). Sewage sludge disposal routes: Case study – North Adriatic region in Croatia. In IWA Specialist Conference on Sludge Management (SludgeTech) (pp. 1–12).
• Wid, N., & Horan, N. J. (2018). Anaerobic digestion of screenings for biogas recovery. In N. J. Horan, A. Z. Yaser, & N. Wid (Eds.), Anaerobic digestion processes: Applications and effluent treatment (pp. 85–103). Springer.
• Yao, X., Wang, X., Xu, Z., & Skare, M. (2022). Bibliometric analysis of the energy efficiency research. Acta Montanistica Slovaca, 27(2), 505–521.
• Zhang, J., & Khan, I. (2024). Energy use, energy access, and oil price fluctuations as new determinants of environmental quality in APEC countries. Gondwana Research, 132, 309–322.