Trakya bölgesinde hayvan gübrelerinin biyogaz enerji potansiyelinin belirlenmesi ve sayısal haritaların oluşturulması

Öz

Dünya nüfusundaki artış, mevcut kaynakların sürekli olarak azalmasına neden olmaktadır. Bununla birlikte sınırlı miktardaki doğal kaynakların kullanımının devam edilebilmesi için, kullanımlarının sınırlandırılması ve bunların yerine yeni kaynak arayışlarına gidilmesi gün geçtikçe zorunlu hale gelmiştir. Yeni kaynak arayışı sonucunda, ortaya çıkan organik içerikli atıklardan biyogaz üretimi, alternatif kaynak olarak değerlendirilebilmektedir. Biyogaz üretiminde organik atıkların kullanılıyor olması hem atık bertarafı hem de atıklardan enerji eldesi konularında etkin bir atık yönetim adımını ortaya koymaktadır. Biyogaz üretiminde kullanılan organik atıkların başında hayvan gübreleri gelmektedir. Hayvan gübrelerinden biyogaz üretilirken, atığın fermantasyon süreci içerisinde olgunlaşarak tarlaya erken atılması mümkün olabilmektedir. Böylece biyogaz üretim süreci, organik içerikli atıkların hem enerji üretimi amaçlı kullanımına,  hem de atıkların toprak iyileştirici olarak toprağa kazandırılmasına imkân vermektedir. Bu yönleriyle hayvan gübrelerinin biyogaz üretiminde kullanılması tarım alanlarındaki verimliliği olumlu yönde etkilemekte ve etkin bir atık yönetim sürecinin oluşmasını sağlayabilmektedir. Bu çalışma kapsamında, Trakya Bölgesi’nde hayvan gübrelerinden oluşabilecek biyogaz potansiyelinin ortaya konulması ve haritalandırılması amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda, Türkiye İstatistik Kurumu (TÜİK)’ndan temin edilen büyükbaş, küçükbaş, ve kümes hayvanları sayılarına ait veriler baz alınarak hayvan gübrelerinden elde edilebilecek biyogaz (metan) miktarları hesaplanmıştır. Ayrıca hesaplanan biyogaz miktarlarının enerji değerleri değerlendirilmiştir. TÜİK verilerine göre Trakya Bölgesi’ndeki 2015 yılına ait hayvan sayıları; büyükbaş için 443.057 adet, küçükbaş için 1,033,578 adet ve kümes hayvanları için 1,445,380 adet olarak belirlenmiştir. Bu değerler baz alındığında hayvan gübrelerinden üretilebilecek biyogazın enerji eşdeğer 2,427.81 TJ/yıl olarak hesaplanmıştır.

Anahtar Kelimeler

• Biyogaz,Biyogaz potansiyeli,Biyometanizasyon,Enerji,Hayvansal atık.

Determination and digital mapping of biogas energy potential of animal manures in Thrace region

Öz

The increase in world’s population keeps reducing the natural resources. However, the usage of the limited resources must be restricted in order to sustain their usage for longer time and the search for alternative resources is inevitable. At the end of the search for new sources, biogas production from organic wastes can be evaluated as alternative source. Use of organic waste for biogas production provides waste treatment as well as energy generation from wastes which can be considered as an efficient waste management step. The most commonly organic waste used in biogas production is animal wastes. While using animal manure using for biogas production, maturing and using as cropland earlier in the field can be possible, during fermentation process. Thus, biogas production process both leads to energy generation from organic wastes and usage of wastes in soil as fertilizer. As a consequence of these aspects, biogas production from animal wastes enhances the agricultural yields and develops an efficient waste management process. In this study, to evaluate and mapping the potential of biogas from animal wastes in Thrace Region was aimed. For this purpose, the biogas (methane) amounts were calculated by the help of the data for number of small cattle, cattle, and poultry animals provided by Turkish Statistics Agency (TÜİK). Furthermore, the energy equivalents of the calculated biogas amounts were evaluated. According to the data obtained from TÜİK, the number of animals in Thrace Region, in 2015, was 443.057 for cattle animals, 1,033,578 for small cattle animals, and 1,445,380 for poultry animals. Based on these values, energy equivalent of biogas can be produced from animal wastes was calculated as 2,427.81 TJ/year.

Anahtar Kelimeler

• Animal waste,Biogas,Biogas potential,Biomethanization,Energy

Kaynakça

1. Nacar Koçer N, Öner C, Sugözü, İ. “Türkiye’de hayvancılık potansiyeli ve biyogaz üretimi”. Doğu Anadolu Araştırmaları, 4[2], 17-20, 2006.
2. Jiang X, Sommer SG, Christensen KV. “A review of the biogas ındustry in China”. Energy Policiy, 39(10), 6073-6081, 2011.
3. Mao C, Feng Y, Wang X, Ren G. “Review on research achievements of biogas from anaerobic digestion”. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 45, 540-555, 2015.
4. Speece RE. Anaerobic Biotechnology for Industrial Wastewater., Tennesse, USA, Arche Press 1996.
5. Deublein D, Steinhauser A. Biogas from Waste and Renewable Resources, ISBN: 978-3-527-32798-0, Weinheim, Germany, Wiley, 2008.
6. Ayol A. “Atıksu arıtma çamurlarının kurutulması, bertaraf edilmesi ve yararlı kullanım alternatifleri”. Tekirdağ İli Arıtma Çamurlarının Değerlendirilmesi Çalıştayı, Ankara, Türkiye, 17 Ocak 2011.
7. Gürel A, Şenel Z. “Organik atıklardan biyogaz üretimi”. Uluslararası II. Trakya Bölgesi Kalkınma-Girişimcilik Sempozyumu, İğneada, Kırklareli, 1-2 Ekim 2010.
8. Filibeli A, Büyükkamacı N, Ayol A. Anaerobik Arıtma. İzmir, Türkiye Dokuz Eylül Üniversitesi Yayınları No: 280, 2000.

9. Arıkan B. Organik Evsel Katı Atıklardan Anaerobik Ortamda Biyogaz Üretiminin Verimliliğinin Araştırılması. Yüksek Lisans Tezi, Çukurova Üniversitesi, Adana, Türkiye, 2008.
10. Demirer GN. “Organik atıklardan yenilenebilir enerji eldesi: biyogaz örneği”. İklim Değişikliği İle Mücadelede Sgp Destekleri Bilgilendirme Toplantısı, Ankara, Türkiye, 15 Nisan, 2005.
11. Yılmaz M. “Türkiye’nin enerji potansiyeli ve yenilenebilir enerji kaynaklarının elektrik enerjisi üretimi açısından önemi”. Ankara Üniversitesi Çevre Bilimleri Dergisi, 4(2), 33-54, 2012.
12. Güney Ege Kalkınma Ajansı. “Güney Ege Yenilenebilir Enerji Çalışma Raporu”. Pamukkale, Denizli, Türkiye, 2011.
13. Elektrik İşleri Etüt İdaresi. ”Biyokütle”. http://www.eie.gov.tr/yenilenebilir/biyokutle_enerjisi.aspx, 19.05.2016.
14. Acaroğlu M. “Biyokütle enerjisinin global potansiyeli. Biyoenerji politikaları”. Avrupa Birliği ve Türkiye, I. Ege Enerji Sempozyumu ve Sergisi, Denizli, Türkiye, 22-13 Mayıs 2003.
15. Doğal Hayatı Koruma Vakfı. “Yenilenebilir Enerji Projesi”. Türkiye, 2011.
16. Çukurova Kalkınma Ajansı, “Yenilenebilir Enerji Raporu”. Adana, Türkiye, 2012/03, 2012.
17. Park C, Lee C, Kim, S, Chen Y, Chase HA. “Upgrading of anaerobic digestion by incorporating two different hydrolysis processes”. Journal of Bioscience and Bioengineering, 100(2), 164-167, 2005.
18. Davidsson A, Jansen JLC. “Pre-treatment of wastewater sludge before anaerobic digestion; hygienisationi ultrasonic treatment and enzyme dosing”. Vatten, 62, 335-340, 2006.
19. Halisdemir B. Aktif Çamur ve Portakal Posasının Biyogaz Üretim Verimleri ve Bazı Ön İşlemlerin Biyogaz Üretim Verimine Etkilerinin Araştırılması, Doktora Tezi, Mersin Üniversitesi, Mersin, Türkiye, 2009.
20. Qi X, Zhang S, Wang Y, Weng R. “Advantageous of the ıntegrated pig biogas- vegetable green house system in North China”. Ecological Engineering, 34(3), 175-185, 2005.
21. Zupancic GD, Uranjek-Zevart N, Ros M. “Full-Scale anaerobic co-digestion of organic waste and municipal sludge”. Biomass and Bioenergy, 32(2), 162-167, 2008.
22. Astals S, Venegas C, Peces M, Jofre J. Lucena F, Mata-Alvarez J. “Balancing hygienization and anaerobic digestion of raw sewage sludge”. Water Research, 46(19), 6218-6227, 2012.
23. Rao PV, Banal SS, Dey R, Mutmuri S. “Biogas generation potential by anaerobic digestion for sustainable energy development in India”. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 14(7), 2086-2094, 2010.
24. Aoki K, Umetsu K, Nishizaki K, Takahaski S, Kishimoto T, Tanı M, Hamamoto O, Misaki T. “Thermophilic biogas plant for diary manure treatmant as combined power and heat system in cold regions”. International Congress Series, 1293, 238-241, 2006.
25. White A J, Kirk DW, Graydon JW. “Analysis of small scale biogas utilization systems on ontario cattle farms”. Renewable Energy, 36(3), 1019-1025, 2011.
26. Luostarinen S. “Energy Potential of Manure in The Baltic Sea Region: Biogas Potential & İncentives and Barriers for ımplementation”. Knowledge Report: Baltic Forum for Innovative Technologies for Sustainable Manure Management. 2013.
27. Afazeli H, Jafari A, Rafiee S, Nosrati M. “An investigation of biogas production potential from livestock and slaughterhouse wastes”. Renew Sustain Energy Reviews, 34, 380-386, 2014.
28. Abdeshahian P, Lim JS, Ho WS, Hashim H, Lee CT. “Potential of biogas production from farm animal waste in Malaysia”. Renew Sustain Energy Rev, 60, 714-723, 2016.
29. Özcan M, Öztürk S, Yıldırım M. “Türkiye’nin farklı kaynak türlerine göre biyogaz potansiyellerinin belirlenmesi”. IV. Enerji Verimliliği ve Kalitesi Sempozyumu, Kocaeli, Türkiye, 12-13 Mayıs 2011.
30. Onurbaş Avcıoğlu A, Türker Ç. “Türkiye’nin tavuk atıklarından biyogaz potansiyeli”. Namık Kemal Üniversitesi Tekirdağ Ziraat Fakültesi Dergisi, 10(1), 21-28, 2013.
31. Altıkat S. Çelik A. “Iğdır ilinin hayvansal atık kaynaklı biyogaz potansiyeli biogas potential from animal waste of ığdır province”. Iğdır Üniversitesi. Fen Bilimleri Enstitüsü. Dergisi, 2(1), 61-66, 2012
32. Akbulut A, Dikici A. “Elazığ ili’nin biyogaz potansiyeli ve maliyet analizi”. Doğu Anadolu Bölgesi Araştırmaları Dergisi, 2(2), 36-41, 2004.
33. Çağlayan GH, Koçer NN. “Muş ilinde hayvan potansiyelinin değerlendirilerek biyogaz üretiminin araştırılması”. Muş Alparslan Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 2(1), 215-220, 2014.
34. Ilgar R. "Hayvan varlığına göre çanakkale biyogaz potansiyelinin tespitine yönelik bir çalışma". Doğu Coğrafya Dergisi, 21(35), 89-106, 2016.
35. Türkiye İstatistik Kurumu. “Hayvancılık İstatistikleri”. https://biruni.tuik.gov.tr/hayvancilikapp/hayvancilik.zul 19.05.2015.
36. Ekinci K. Kulcu R, Kaya D, Yaldiz O, Ertekin C, Ozturk H. “The prospective of potential biogas plants that can utilize animal manure in Turkey”. Energy Exploration & Exploitation, 28(3), 187-206, 2010.
37. Kahraman S. “Hayvansal üretimden kaynaklanan çevre sorunları ve çözüm olanakları”. KSÜ Fen ve Mühendislik Dergisi, 9(2), 133-139, 2006,
38. Aybek A, Üçok S, İspir MA, Bilgili ME. “Türkiye’de kullanılabilir hayvansal gübre ve tahıl sap atıklarının biyogaz ve enerji potansiyelinin belirlenerek sayısal haritalarının oluşturulması”. Tekirdağ Ziraat Fakültesi Dergisi, 12(3), 109-120, 2015.
39. Onurbaşoğlu Avcıoğlu A, Türker U. “Status and potential of biogas energy from animal wastes in Turkey”. Renew Sustain Energy Reviews, 16(3), 1557–1561, 16, 2012.
40. Yokuş İ, Onurbaşoğlu Avcıoğlu A. “Sivas ilindeki hayvansal atıklardan biyogaz potansiyelinin belirlenmesi”. Tarımsal Mekanizasyon Ulusal Kongresi, Samsun, Türkiye, 5-7 Eylül 2012.
41. Acaroğlu M. Alternatif Enerji Kaynakları. Ankara, Türkiye, Nobel Yayın No: 1253, 2007.
42. Başçetinçelik A, Öztürk HH, Karaca C, Kaçıra M, Ekinci K, Kaya D, Baban A, Güneş K, Komitti N, Barnes I, Nieminen M. “A Guide on Exploitation of Agricultural Residues in Turkey. Final Report”. Adana, Turkiye, Annex XIV, LIFE 03 TCY/TR /000061, 2006.
43. Onurbaş Avcıoğlu A, Eliçin AK. “Ankara’nın hayvansal atıklardan biyogaz potansiyeli ve uygun reaktör büyüklüğünün belirlenmesi”. 26. Tarımsal Mekanizasyon Ulusal Kongresi, Hatay, Türkiye, 22-23 Eylül 2010.
44. Türkiye Petrolleri Anonim Ortaklığı. “TPAO 2016 Arşivi”. Ankara, Türkiye, 2016.