Spatial evaluation of plant residual energy potential in greenhouse tomato cultivation in Kırşehir

Abstract

Aims: In this study, it is aimed to determine the amount of biomass waste, energy potential and usability of greenhouse tomato production in Kırşehir and to evaluate spatial distribution of the findings.

Methods and Results: In the districts of the Kırşehir, the annual dry waste amounts from tomato plants were calculated as 144525 kg, 96350 kg, 22550 kg and 263425 kg in total, respectively, in Central, Çiçekdağı and Kaman towns. The thermal energy potential that is obtained in these areas depending on the amount of wastes was calculated as 4046208 MJ in total. Considering the distribution of this value by districts, it was calculated as 2219904 MJ in the Central, 1479936 MJ in Çiçekdağı and 346368 MJ in the Kaman. The production area, production amount, waste and the energy potential values that can be obtained from the wastes were become an updateable database using Geomedia Professional 6.0 geographic information system software which allows spatial queries than maps were produced and evaluated. The corresponding amounts of other sources to the energy potential that can be obtained from tomato wastes is 468311.5 kg for wood, 301771.4 kg for domestic lignite coal, 212426.3 kg for imported Siberian coal, 127028.4 kg for fuel oil, 126021.5 m³ for natural gas and 1136437.0 kWh for electricity. Considering the CO₂ emissions emitted by the other fuels that can be used in equal potential energy value of the biomass wastes that can be obtained from the tomato plant grown under cover in Kırşehir, with coal and natural gas, the possible annual CO₂ emission to the atmosphere is 337184.3 kg and 213550.0 kg respectively and this amount can be decreased to 28098.7 kg with the use of the biomass.

Conclusions: Considering the results of the study, it was determined that tomato wastes constitute an important energy potential and are also very important in terms of reducing CO₂ emitted into the atmosphere compared to many fossil fuels.

Significance and Impact of the Study: The results show that it is important to utilize the thermal energy potential of tomato wastes to reduce dependency of energy import. Utilization of bioenergy potential of undercover tomato wastes is also important when considering aspects such as reducing the environmental impact of these wastes, providing an alternative to fossil fuels and reducing the CO₂ emissions.

Keywords

• Greenhouse residues
• Biomass
• Direct Incineration
• Alternative Energy Sources
• Renewable Energy Sources

Kırşehir ilinin örtü altı domates yetiştiriciliğinde bitkisel artık kaynaklı enerji potansiyelinin mekânsal olarak değerlendirilmesi

Öz

Amaç: Bu çalışmada, Kırşehir ilinin örtü altı domates üretimi sonunda oluşan biyokütle artık miktarının ve enerji potansiyelinin ilçelere göre mekânsal olarak değerlendirilmesi ve bu potansiyelin enerji üretimi amacıyla kullanılabilirliğinin belirlenmesi amaçlanmıştır.

Yöntemler ve Bulgular: İlin ilçelerinde domates bitkisinden yıllık kuru bazda artık miktarının Merkez, Çiçekdağı ve Kaman ilçesinde sırasıyla 144525 kg, 96350 kg ve 22550 kg olmak üzere toplamda 263425 kg olarak hesaplanmıştır. Bu alanlarda artık miktarlarına bağlı olarak elde edilebilecek ısıl enerji potansiyeli toplamda 4046208 MJ olarak hesaplanmıştır. Bu değerin ilçelere göre dağılımına bakıldığında ise Merkez ilçede 2219904 MJ, Çiçekdağı ilçesinde 1479936 MJ ve Kaman ilçesinde 346368 MJ olarak hesaplanmıştır. Üretim alanı, üretim miktarı, artık ve artıklardan elde edilebilecek enerji potansiyeli değerleri Geomedia Professional 6.0 coğrafi bilgi sistemi yazılımı kullanılarak mekânsal sorgulamalara olanak sağlayan, güncellenebilir bir veri tabanı haline getirilmiş ve haritalar üretilerek değerlendirilmiştir. Yapılan hesaplamalar sonucunda domates artıklarından elde edilebilecek enerji potansiyeline karşılık gelen odun miktarı toplamda 468311.5 kg, yerli linyit kömürü 301771.4 kg, ithal Sibirya kömürü 212426.3 kg, fueloil 127028.4 kg, doğalgaz 126021.5 m³ ve elektrik 1136437.0 kWh’lik enerjiye karşılık gelmektedir. Bunun yanında yakıtların atmosfere saldığı CO₂ emisyonları incelendiğinde, Kırşehir ilinde örtü altında yetiştirilen domates bitkisinden elde edilebilecek biyokütle artıklarının toplam enerji değerinin tamamının kömür veya doğalgaz ile ikame edilmesiyle, yıllık atmosfere saldığı CO₂ emisyonu sırasıyla 337184.3 kg, 213550.0 kg iken, artıkların kullanılmasıyla bu miktar 28098.7 kg’a düşebileceği belirlenmiştir.

Genel Yorum: Çalışma ile elde edilen sonuçlara bakıldığında domates artıklarının önemli bir enerji potansiyel oluşturması yanında birçok fosil yakıta göre atmosfere salınan CO₂ in azaltılması bakımından da son derece önemli olduğu belirlenmiştir.

Çalışmanın Önemi ve Etkisi: Elde edilen sonuçlar, enerjide dışa bağımlı olan ülkemizde domates artıklarının ısı enerjisi olarak kullanılması durumunda bu artıkların çevresel etkilerinin azaltılması, fosil yakıtlara alternatif olması ve karbondioksit emisyonlarının azaltılması gibi yönleri ele alındığında bu artıkların önemli bir enerji potansiyeline sahip olduğunu göstermiştir.

Anahtar Kelimeler

• Sera artıkları
• Biyokütle
• Alternatif Enerji Kaynakları
• Yenilenebilir Enerji Kaynakları
• Artıkların değerlendirilmesi

Kaynakça

1. Alkoaik F, Ghaly AE (2006) Influence of dairy manure addition on the biological and thermal kinetics of composting of greenhouse tomato plant residues. Waste Manage 26(8):902–913.
2. Anonim (2021) Yakıt fiyatları. http:// www.tesisat.com.tr/yayin/yakit-fiyatlari/ (ErişimTarihi: 10 Mart 2021)
3. Atilgan A, Oz H, Yilmaz HI, Uzer H (2014) Determination of current status in the resulting of waste materials from production of greenhouse and its environmental interaction. Engineering for Rural Development, 29: 120-125.
4. Balcı Kuru E (2017) Ordu ili örneğinde, fındık artıklarından biyokütle üretim potansiyelinin Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) kullanılarak belirlenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Kırşehir Ahi Evran Üniversitesi, Fen Bil. Ens., Tarımsal Biyoteknoloji ABD, 61s.
5. Bilgin S, Ertekin C, Kürklü A (2012) Türkiye’deki sera bitkisel biyokütle atık miktarının belirlenmesi. 27. Tarımsal Mekanizasyon Ulusal Kongresi, 5-7 Eylül, Samsun, Türkiye. s.499-508.
6. Boyaci S (2018) Environmental problems caused by agricultural wastes resulting from greenhouse and high tunnel cultivation and solution suggestions. Fresenius Environ. Bull., 27(4): 2510-2517.
7. Boyacı S, Kartal S (2019) Determination of environmental problems caused by agricultural wastes in greenhouse enterprises and solution suggestions. MKU. Tar. Bil. Derg. 24(Özel Sayı) : 51-60.
8. Callejón-Ferre AJ, Velázquez-Martí B, López-Martínez JA, Manzano-Agugliaro F (2011) Greenhouse crop residues: Energy potential and models for the prediction of their higher heating value. Renew. Sustain. Energy Rev., 15: 948-955.

9. Çıtak S, Sönmez S, Öktüren F (2006) The usage possibility of plant origin wastes in agriculture. Derim 23: 40-53.
10. Degirmencioglu A, Mohtar RH, Daher BT, Ozgunaltay Ertugrul G, Ertugrul O (2019) Assessing the sustainability of crop production in the Gediz Basin, Turkey: a water, energy, and food nexus approach. Fresenius Environmental Bull., 28(4): 2511-2522.
11. Evcim HÜ, Değirmencioğlu A, Özgünaltay Ertuğrul G, Aygün İ (2012) Advancements and transitions in technologies for sustainable agricultural production. Economic and Environmental Studies, 12(4): 459-466.
12. Guresci E (2020) A general view of the biomass energy potential and its use in Turkey. P I Civil Eng-Energy., 173(4): 141-149.
13. Güzey S, Atılgan A (2015) Sera yetiştiriciliğinde kirletici faktörlerin belirlenmesi: Denizli ili örneği. Süleyman Demirel Üniv. Zir. Fak. Derg., 10(2): 22-33.
14. Hochmuth GJ (2012) Production of greenhouse tomatoes-Florida greenhouse vegetable production handbook, 3: 1-16.
15. Hodsman L, Smallwood M (2005) Wood fuel heating in the North of England: A Practical Guide. Retrieved March 10, 2021, from https://madenecofuels.co.uk/wp-content/uploads /2016/02/woodfuel-heating-in-the-north-of-england.pdf
16. Karaca C (2015) Mapping of energy potential through annual crop residues in Turkey. Int J Agric & Biol Eng., 8(2): 104-109.
17. Karaca C (2017) Antalya’da seracılık biyokütle artıklarının potansiyelinin haritalanması ve enerji üretim amacıyla değerlendirilmesi. Mediterranean Agricultural Sciences, 30(1): 21-25.
18. Karaca C, Öztürk HH, Ekinci K (2016) Aydın ilinde bitkisel kökenli tarımsal biyokütle potansiyeli ve enerji üretimi amacıyla değerlendirilmesi. 2.Ulusal Biyoyakıtlar Sempozyumu, 27-30 Eylül, Samsun, Türkiye. s.47-56.
19. Kaygusuz K, Turker MF (2002) Biomass energy potential in Turkey. Renew. Energ., 26: 661-678.
20. Özgünaltay Ertuğrul G, Ertuğrul Ö, Değirmencioğlu A (2019) Determination of Agricultural Mechanization Levels in Kırşehir Province using Geographical Information Systems (GIS). CR Acad Bulg Sci. 72(8):1144-1152.
21. Toklu E (2017) Biomass energy potential and utilization in Turkey. Renewable Energy, 107: 235-244.
22. Tun MM, Juchelková D (2019) Biomass sources and energy potential for energy sector in Myanmar: An outlook. Resources., 8(102): 1-19.
23. Yılmaz F, Kökdemir Ünşar E, Akman HE, Perendeci NA, Yaldız O (2017) Büyükbaş hayvan atıkları ile sera hasat atıklarından biyogaz üretimi ve birlikte anaerobik parçalanma prosesinin modellenmesi. YYÜ Tar Bil Derg., 28(1): 62-69.