Türkiye için hayvansal atık yağlarından biyodizel üretiminin tekno-ekonomik analizi ve çevresel etkilerinin hesaplanması

Yıl 2024, Cilt: 39 Sayı: 4, 2077 - 2090, 20.05.2024

Fatıma Büşra Aslan , Kırali Murtezaoğlu , Mehmet Melikoğlu

https://doi.org/10.17341/gazimmfd.1265052

Öz

Bu çalışmada hayvansal atık yağlarının (sığır ve koyun) biyodizel üretiminde hammadde olarak kullanılmasında teknik ve ekonomik analiz incelemesi kimya ve süreç mühendisliği çerçevesinde yapılmıştır. Hammadde kaynağı olan hayvansal atık yağlarının belli bir kısmının biyodizel üretiminde kullanılması durumuna göre üç farklı ulaşılabilirlik faktörü (%10=0,1; %50=0,5; %100=1,0) göz önüne alınmıştır. Hesaplamalar sonucunda 2030 yılında %100 ulaşılabilirlik faktörüne göre potansiyel biyodizel üretim miktarı yaklaşık 112 bin ton ve bu miktardaki biyodizelin net değeri yaklaşık 2,9 milyar TL (2022 yılı TL kuru esas alınarak) olarak hesaplanmıştır. Ayrıca, 2010-2021 yılları arasında hayvansal atık yağları %10, %50 ve %100 oranlarında ulaşılabilirlik faktörleri ile toplanıp biyodizel üretiminde kullanılsaydı; Türkiye’nin biyodizel üretiminin ortalama olarak %27, %135 ve %270’inin karşılanabileceği hesaplanmıştır. Bunun sonucunda eğer hayvansal atık yağlarından biyodizel üretilmiş olsaydı, Türkiye’nin hâlihazırdaki biyodizel üretim kapasitesinin çok üzerinde bir değerlerde (takribi üç katına kadar) olacağı bulunmuştur. Ayrıca, bu çalışmada biyodizelin CO2 azaltmaları hesaplanmıştır. Son olarak, teorik olarak hesaplanan karbon dioksit (CO2) emisyonu azaltmaları, literatürden bulunan ulaştırma ile meydana gelen CO2 emisyon miktarları arasında oran kurulmuştur. 2010-2021 yılları arasında %10, %50 ve %100 oranlarında ulaşılabilirlik faktörlerine göre Türkiye’nin CO2 emisyonu azaltma miktarları ortalama yaklaşık %0,029, %0,146 ve %0,292 olarak hesaplanmıştır.

Anahtar Kelimeler

Atık yağ, biyodizel, modelleme, sürdürülebilirlik, tekno-ekonomik

Techno-economic analysis and calculation of environmental impacts of biodiesel production from animal fat wastes in Turkey

Öz

In this study, technical and economic analysis of the utilization of waste animal fats (bovine and sheep) as a raw material in biodiesel production was carried out within the framework of chemical and process engineering. Three different availability factors (10=0.1%; 50=0.5%; 100%=1.0) were considered, depending on the use of a certain part of waste animal fats, which are raw materials, in biodiesel production. As a result of the calculations, the potential biodiesel production amount was estimated at approximately 112 thousand tons and the net value of biodiesel was estimated at approximately 2.9 billion TL in 2030 according to the 100% availability factor. If waste animal fats were collected with availability factors of 10%, 50% and 100% among 2010-2021, and used in biodiesel production; it has been calculated that approximately 27% 135% and 270% of Turkey's biodiesel production can be met on average. As a result, it was found that if biodiesel was produced from waste animal fats, it would be much higher (almost up to three times) than Turkey's current biodiesel production capacity. In addition, CO2 reduction of biodiesel were calculated in this study. Finally, a ratio was established between the theoretically calculated carbon dioxide (CO2) gas emission reduction and the CO2 gas emission amounts that occur with transportation found in the literature. According to the availability factors of 10%, 50% and 100% between 2010 and 2021, Turkey's CO2 emission reduction were found to be approximately 0.029%, 0.146% and 0.292% on average.

Anahtar Kelimeler

waste fats, biodiesel, modelling, sustainability, techno-economic

Kaynakça

• 1. Alajmi F., Hairuddin A.A., Adam N.M., Abdullah L.C., Recent trends in biodiesel production from commonly used animal fats, International Journal of Energy Research., 42 (3), 885–902, 2018.
• 2. Banković-Ilić I.B., Stojković I.J., Stamenković O.S., Veljkovic V.B., Hung, Y.T., Waste animal fats as feedstocks for biodiesel production, Renewable and Sustainable Energy Reviews., 32, 238–254, 2014.
• 3. Chudziak C., Haye S., Final report Task 4a of ENER/C1/2013-412, Indirect emissions from rendered animal fats used for biodiesel. Ecofys, 2016.
• 4. Singh A., Rashid M., Impact of animal waste on environment, its managemental strategies and treatment protocols to reduce environmental contamination, Veterinary Science Research Journal, 8 (1), 1–12, 2017.
• 5. Environmental Protection Agency. Vegetable Oils and Animal Fats. https://www.epa.gov/emergency-response/vegetable-oils-and-animal-fats. Yayın tarihi 2007. Erişim tarihi Ağustos 22, 2022.
• 6. Ramos M, Dias A.P.S, Puna J.F., Gomes J., Bordado J.C., Biodiesel Production Processes and Sustainable Raw Materials, Energies, 12 (23), 2019.
• 7. Toldrá-Reig F, Mora L, Toldrá F., Trends in Biodiesel Production from Animal Fat Waste, Applied Sciences, 10 (10), 2020.
• 8. Balat M., Balat H., Progress in biodiesel processing, Applied Energy, 87 (6), 1815–1835, 2010.
• 9. Cinel A. M., Forecasting and Analysing Sustainability of Biodiesel Production from Waste Cooking Oils in Turkey Till 2030 and Generating Decision Support Tools and Sustainability Scenerios, Yüksek Lisans Tezi, Gebze Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Gebze, 2019.
• 10. Silitonga A.S., Atabani A.E., Mahlia T.M.I., Masjuki H.H., Badruddin I.A., Mekhilef S., A review on prospect of Jatropha curcas for biodiesel in Indonesia, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 15 (8), 3733–3756, 2011.
• 11. Melikoglu M., Cinel A.M., Food waste-water-energy nexus: Scrutinising sustainability of biodiesel production from sunflower oil consumption wastes in Turkey till 2030, Environmental Technology and Innovation, 17, 100628, 2020.
• 12. Luo X., Ge X., Cui S., Li Y., Value-added processing of crude glycerol into chemicals and polymers, Bioresource Technology, 215, 144–154, 2016.
• 13. Alleman T.L., McCormick R.L., Christensen E.D., Fioroni G., Moriarty K., Yanowitz J., Biodiesel handling and use guide (5. baskı), United States: Nova Science Publishers, 1-98, 2016.
• 14. Atabani A.E., Silitonga A.S., Badruddin I.A., Mahlia T.M.I., Masjuki H.H., Mekhilef S., A comprehensive review on biodiesel as an alternative energy resource and its characteristics, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 16 (4), 2070–2093, 2012.
• 15. Kirubakaran M., Arul Mozhi Selvan V., A comprehensive review of low cost biodiesel production from waste chicken fat, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 82, 390–401, 2018.
• 16. Ramadhas A. S., Jayaraj S., Muraleedharan C., Biodiesel production from high FFA rubber seed oil, Fuel, 84, 335–340, 2005.
• 17. Resmi Gazete. Motorin Türlerine Biodizel Harmanlanması Hakkında Tebliğ. https://www.resmigazete.gov.tr/eskiler/2017/06/20170616-8.htm.Yayın tarihi Aralık 21, 2019. Erişim tarihi Ağusyos 8, 2022.
• 18. Enerji Piyasası Düzenleme Kurumu. Petrol Piyasası Yıllık Sektör Raporu Listesi. https://www.epdk.gov.tr/Detay/Icerik/3-0-107/yillik-sektor-raporu. Yayın tarihi 2022. Erişim tarihi Ağustos 12, 2022.
• 19. Resmi Gazete. İnsan Tüketimi Amacıyla Kullanılmayan Hayvansal Yan Ürünler Yönetmeliği. https://www.resmigazete.gov.tr/eskiler/2011/12/20111224-3.htm. Yayın tarihi Aralık 24, 2011. Erişim tarihi Ağustos 4, 2022.
• 20. European Fats Processors and Renderers Association. Rendered fat. https://efpra.eu/rendered-products/rendered-fat/.Yayın tarihi 211. Erişim tarihi Ağustos 22, 2022.
• 21. Adewale P., Dumont M., Ngadi M., Recent trends of biodiesel production from animal fat wastes and associated production techniques, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 45, 574–588, 2015.
• 22. Chavarria-Hernandez J., Ordóñez L., Barahona-Pérez L. F., Castro-Gomez M., Paredes-Cervantes S., Perspectives on the utilization of waste fat from beef cattle and fowl for biodiesel production in Mexico, Journal of Chemical Technology and Biotechnology, 92 (5), 899–905, 2017.
• 23. Janaun J., Ellis N., Perspectives on biodiesel as a sustainable fuel, Renewable and Sustainable Energy Reviews , 14 (4), 1312–1320, 2010.
• 24. Kumbhar V., Pandey A., Sonawane C. R., El-Shafay A. S., Panchal H., Chamkha, A. J., Statistical analysis on prediction of biodiesel properties from its fatty acid composition, Case Studies in Thermal Engineering, 30, 101775, 2022.
• 25. BBC TopGear. EU approves 2035 ban on selling petrol and diesel cars. https://www.topgear.com/car-news/business/eu-approves-2035-ban-selling-petrol-and-diesel-cars. Yayın tarihi:Şubat 14, 2023. Erişim tarihi: Temmuz 19, 2023.
• 26. Türkiye İstatistik Kurumu. Hayvansal Üretim İstatistikleri. https://data.tuik.gov.tr/Bulten/Index?p=Hayvansal-Uretim-Istatistikleri-Haziran-2021-37208. Yayın tarihi Ağustos 13, 2021. Erişim tarihi Temmuz 24, 2022.
• 27. Türkiye İstatistik Kurumu. Adrese Dayalı Nüfus Kayıt Sistemi Sonuçları. https://data.tuik.gov.tr/Bulten/Index?p=Adrese-Dayali-Nufus-Kayit-Sistemi-Sonuclari-2021-45500. Yayın tarihi Şubat 4, 2022. Erişim tarihi Temmuz 24, 2022.
• 28. Türkiye İstatistik Kurumu. Nüfus Projeksiyonları. https://data.tuik.gov.tr/Bulten/Index?p=Nufus-Projeksiyonlari-2018-2080-30567. Yayın tarihi Şubat 21, 2018. Erişim tarihi Temmuz 24, 2022.
• 29. Türkiye İstatistik Kurumu. Kırmızı Et Üretim İstatistikleri. https://data.tuik.gov.tr/Bulten/Index?p=Red-Meat-Production-Statistics-2020-2021-45671. Yayın tarihi Mayıs 6, 2022. Erişim tarihi Ağustos 31, 2022.
• 30. Et ve Süt Kurumu. Kırmızı Et . https://www.esk.gov.tr/tr/11009/Et. Erişim tarihi Eylül 7, 2022.
• 31. Jayathilakan K., Sultana K., Radhakrishna K., Bawa, A. S., Utilization of byproducts and waste materials from meat, poultry and fish processing industries: A review, Journal of Food Science and Technology, 49 (3), 278–293, 2012.
• 32. da Cunha M.E., Krause L.C., Moraes M.S.A., Faccini C.S., Jacques R.A., Almeida S.R., Rodrigues M.R.A, Caramão E. B., Beef tallow biodiesel produced in a pilot scale, Fuel Processing Technolog, 90 (4), 570–575, 2009.
• 33. Harahap F., Silveira S., Khatiwada D., Cost competitiveness of palm oil biodiesel production in Indonesia, Energy, 170, 62–72, 2019.
• 34. Opet. Fiyat Arşivi. https://www.opet.com.tr/akaryakit-fiyatlari-arsivi. Yayın tarihi Şubat 16, 2022. Erişim tarihi Şubat 16, 2023.
• 35. Enerji Piyasası Düzenleme Kurumu. LPG Piyasası Yıllık Sektör Raporu Listesi. https://www.epdk.gov.tr/Detay/Icerik/3-0-108-1002/lpgyillik-sektor-raporlari. Yayın tarihi 2022. Erişim tarihi Ağustos 16, 2022.
• 36. Coronado C.R., de Carvalho J.A., Silveira J.L., Biodiesel CO2 emissions: A comparison with the main fuels in the Brazilian market, Fuel Processing Technology, 90 (2), 204–211, 2009.
• 37. Türkiye İstatistik Kurumu. Sera Gazı Emisyon İstatistikleri. https://data.tuik.gov.tr/Bulten/Index?p=Sera-Gazi-Emisyon-Istatistikleri-1990-2020-45862. Yayın tarihi Mart 30, 2022. Erişim tarihi Ekim 11, 2022.
• 38. Sürer E, Solmaz H, Yılmaz E, Calam A, İpci D., Investigation of the effect of carbon nanotube addition to diesel-biodiesel blend on engine performance and exhaust emissions, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 38 (2), 1055–1064, 2023.