Determination of the Costs of Some Machinery Used on Valorization of Pruning Residues: A Case Study for Campus Areas of Akdeniz University

Yıl 2024, Cilt: 20 Sayı: 3, 198 - 217, 30.12.2024

Murad Çanakcı , Mehmet Topakcı , Davut Karayel , Hasan Yılmaz , Mete Yiğit , Derya Ortaçeşme

Öz

In plant cultivation, significant amounts of residual material obtain after maintenance and harvesting operations. When these residues are not regained properly, they cause many problems, especially greenhouse gas formation, environmental pollution and fire hazard. For this reason, in recent years, there has been an increase in activities aimed at utilizing residues, contributing to environmental protection and integrating them with other relevant sectors and bringing them into the economy. One of the issues to be considered in the success of the applications is the machines used within the scope of the methods to be applied and their costs. In this study, it was aimed to calculate the costs of some machines used in the valorization of pruning residues. In the calculations, based on a completed infrastructure project for Akdeniz University Campus Areas, the machinery used in the pretreatment of biomass (size reduction), sieving, grinding and pelletizing of the residues were considered. The costs related to drum and hammer type stationary shredders for pre-shredding, sieving machine for classification, hammer mill for grinding and pellet machine for pelletizing are calculated. Within the scope of cost calculations, stationary and variable expenses per unit usage time (h) and unit material mass (t) were determined. Among the machines, the highest cost per unit mass was calculated in the pellet machine with a value of 3779.5 TL/t (114.5 $/t). The pellet machine was followed by a sieving machine (sieve), grinding machine, hammer type shredder and drum type shredder with the values of 1231.7 TL/t (37.3 $/t), 1213.6 TL/t (36.8 $/t), 312.8 TL/t (9.5 $/t) and 187.2 TL/t (5.7 $/t), respectively. It is foreseen that the values calculated in the study can be taken into account for the machines with the specified capacities. It is recommended to carry out similar studies for machines with different capacities and structural properties for the valorization of residues.

Anahtar Kelimeler

Residue management, Pruning residue chopper, Pellet, Wood chip, Cost calculations

Destekleyen Kurum

Akdeniz Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinasyon Birimi

Proje Numarası

FAY-2017-2802 No'lu altyapı projesi

Teşekkür

Bu çalışma, Akdeniz Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinasyon Birimi tarafından desteklenen FAY-2017-2802 no’lu Altyapı Projesi kapsamında yürütülmüştür.

Budama Artıklarının Değerlendirilmesinde Kullanılan Bazı Makinaların Maliyetlerinin Belirlenmesi: Akdeniz Üniversitesi Kampus Alanları Örneği

Öz

Bitki yetiştiriciliğinde bakım ve hasat işlemleri sonrası önemli miktarlarda artık materyal ortaya çıkmaktadır. Bu artıklar, uygun şekilde değerlendirilmediklerinde sera gazı oluşumu, çevre kirliliği, yangın tehlikesi başta olmak üzere birçok soruna neden olmaktadırlar. Bu nedenle son yıllarda artıkların değerlendirilerek çevre korunumuna katkı sağlaması ve ilgili diğer sektörlerle entegrasyonunun sağlanarak ekonomiye kazandırılmasına yönelik faaliyetlerde artış gözlenmektedir. Uygulamaların başarıya ulaşmasında dikkate alınması gereken konulardan birisi de uygulanacak yöntemler kapsamında kullanılan makinalar ve maliyetleridir. Bu çalışmada, budama artıklarının değerlendirilmesinde kullanılan bazı makinaların maliyetlerinin hesaplanması amaçlanmıştır. Akdeniz Üniversitesi Kampus Peyzaj Alanlarında ortaya çıkan budama artıklarının değerlendirilmesine yönelik hazırlanmış bir altyapı projesi esas alınarak ön parçalama, sınıflandırma, öğütme ve peletleme işlemlerinde kullanılan makinalar dikkate alınmıştır. Ön parçalama işlemleri için tamburlu ve çekiçli tip sabit dal parçalama makinaları, sınıflandırma için elek, öğütme için çekiçli değirmen ve peletleme için pelet makinasına ait maliyet hesapları yapılmıştır. Maliyet hesapları kapsamında, birim kullanım süresi (h) ve birim materyal kütlesi (t) başına düşen sabit ve değişken giderler belirlenmiştir. Makinalar arasında birim kütle başına düşen en fazla maliyet 3779.5 TL/t (114.5 $/t) değeri ile pelet makinasında hesaplanmıştır. Pelet makinasını sırasıyla, 1231.7 TL/t (37.3 $/t) değeri ile sınıflandırma makinası (elek), 1213.6 TL/t (36.8 $/t) değeri ile çekiçli değirmen, 312.8 TL/t (9.5 $/t) değeri ile çekiçli tip dal parçalama makinası ve 187.2 TL/t (5.7 $/t) değeri ile tamburlu tip dal parçalama makinası izlemiştir. Çalışmada hesaplanan değerlerin belirtilen kapasitelerdeki makinalar için dikkate alınabileceği öngörülmektedir. Artıkların değerlendirilmesine yönelik farklı kapasite ve yapısal özelliklere sahip makinalar için de benzer çalışmaların yapılması önerilir.

Anahtar Kelimeler

Atık yönetimi, Dal parçalama makinaları, Pelet, Ağaç yongası, Maliyet hesapları

Etik Beyan

Bu çalışma için etik izin belgesine ihtiyaç bulunmamaktadır.

Destekleyen Kurum

Akdeniz Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinasyon Birimi

Proje Numarası

FAY-2017-2802 No'lu altyapı projesi

Teşekkür

Bu çalışma, Akdeniz Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinasyon Birimi tarafından desteklenen FAY-2017-2802 no’lu Altyapı Projesi kapsamında yürütülmüştür.

Kaynakça

• ASABE, (2015). Agricultural machinery management data. American Society of Agricultural and Biological Engineers Standarts. ASAE D497.7 MAR2011 (R2015)
• Assirelli, A., Acampora, A. Croce, S., Spinelli, R., Santangelo, E., Pari L. (2013). Mechanized recovery of olive pruning residues: ash contamination and harvesting losses. Journal of Agricultural Engineering, XLIV(s2), e124
• Bilandzija, N., Voca, N., Kricka, T., Matin, A., Jurisic, V. (2012). Energy potential of fruit tree pruned biomass in Croatia. Spanish Journal of Agricultural Research, 10(2), 292-298.
• Çanakcı, M., Topakcı, M., Karayel, D., Ağsaran, B. (2010). Kuyruk milinden hareketli budama artığı parçalama makinasının temel işletmecilik verilerinin belirlenmesi. Tarım Bilimleri Dergisi, (16), 46-54.
• Çanakcı, M. (2014). Budama atıklarının parçalanması ve mekanizasyonu. Hasad Dergisi - Bitkisel Üretim, 29(344), 70-78.
• Çanakci, M., Topakci, M., Karayel, D., Agsaran, B., Kabaş, O., Yigit, M. (2019). The effect of different blades on the performance values of a pruning chopper used to improve soil properties. Bulg J Agr Sci, 25(5), 1052-1059.
• Çanakcı, M., Topakcı, M., Karayel, D., Yiğit, M., Yılmaz, H., Ortaçeşme, D. (2020). Akdeniz Üniversitesi Kampus Alanlarında Ortaya Çıkan Budama Artıklarının Değerlendirilmesine Yönelik Altyapı Projesi Sonuç Raporu. Akdeniz Üniversitesi, Bilimsel Araştırma Projeleri Yönetim Birimi FAY-2017-2802, 62 s. Antalya.
• Çiçek, G., Sümer, S. K., Egesel, C. Ö., Say, S.M. (2019). Şeftali budama artık potansiyelinin hesaplanmasına yönelik katsayının belirlenmesi. ÇOMÜ Zir. Fak. Derg. (COMU J. Agric. Fac.), 7(2), 299-305.
• Çolakoğlu, B. (2018). Tarımsal Atıkların Alternatif Kullanım Alanları Konusunda Üretici Eğilimleri. Namık Kemal Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi. Tarım Ekonomisi Anabilim Dalı, 107 s. Tekirdağ.
• Dereli, İ, Çakır, E. (2014). Development and determination of the field performance of stalk choppers equipped with different blade configurations. Bulg J Agr Sci, 20(5), 1273-1276.
• Deveci, E.Ü., Gönen, Ç., çetin G. (2019). Mısır koçanında sülfürik asit, hidrojen peroksit ve ultrases dalga ön işlemleri ile çözünmüş şeker üretiminin optimizasyonu. KSÜ Mühendislik Bilimleri Dergisi – KSU J Eng Sci, 22(4), 183-198.
• Dyjakon, K., Boer, J. D., Bukowskı, P., Adamczyk, F., Frąckowıak, P. (2016). Wooden biomass potential from apple orchards in Poland. Drewno, 59(198), 73-86.
• Dyjakon, A., Mudryk, K. (2018). Energetic potential of apple orchards in europe in terms of mechanized harvesting of pruning residues. Renewable Energy Sources: Engineering, Technology, Innovation. Part of the Springer Proceedings in Energy Book Series (SPE), 593-602.
• Ekinci, K. (2011). Utilization of apple pruning residues as a source of biomass energy: A case study in Isparta province. Energy Exploration & Exploitation, 29(1), 87–107.
• El-Juhany, L. I. (2001). Surveying of lignocellulosic agricultural residues in some major cities of Saudi Arabia. Research Bulletin, 100, 5-23 (In Arabic)
• EPDK, 2024. T.C. Enerji Piyasası Düzenleme Kurulu. https://www.epdk.gov.tr/Detay/Icerik/3-1327/elektrik-faturalarina-esas-tarife-tablolari
• Fedrizzi, M., Sperandio, G., Pagano, M., Pochi, D., Fanigliulo, R., Recchi, P. (2012). A Prototype Machine for Harvesting and Chipping of Pruning Residues: first test on Hazelnut Plantation (Corylus avellana L.). International Conference of Agricultural Engineering, CIGR-Ageng, July 8-12, Valencia, Spain.
• Goncalves, C., Evtyugina, M., Alves, C., Monteiro, C., Pio. C., Tome. M. (2011). Organic particulate emissions from field burning of garden and agriculture residues. Atmosph Res, 101, 666-680. https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2011.04.017
• Hoque, M., Sokhansanj, S., Naimi, L., Bi, X., Lim, J. Womac, A. (2007). Review and analysis of performance and productivity of size reduction equipment for fibrous materials. ASABE Annual International Meeting, Paper Number: 076164, 17 - 20 June, Minneapolis, Minnesota.
• Jara, A.A., Daracan, V.C., Devera, E.E., Acda, M.N. (2016). Techno-Financial Analysis of Wood Pellet Production In The Philippines. Journal of Tropical Forest Science 28(4), 517–526.
• Magagnotti, N., Pari, L., Picchi, G., Spinelli, R. (2013). Technology alternatives for tapping the pruning residue resource. Bioresource Technology, 128, 697–702.
• Mani, S., Sokhansanj, S., Bi X., Turhollow, A. (2006). Economics of producing fuel pellets from biomass. Applied Engineering in Agriculture. 22(3), 421-426.
• Manzanares, P., Ruiz, E., Ballesteros, M., Negro, M. J., Gallego F. J., López-Linares J. C., Castro, E. (2017). Residual biomass potential in olive tree cultivation and olive oil industry in Spain: valorization proposal in a biorefinery context. Spanish Journal of Agricultural Research. 15(3), e0206.
• Miyata, E. S. (1980). Determining fixed and opearting cost of logging equipment. USDA Forest Service, General Technical Report. NC-55. North Central Forest Experiment Station, 16 p.St. Paul-Minnesota, USA,
• Naimi, L, J., Sokhansanj, S., Mani, S., Hoque, M., Bi, T., Womac, A. R., Narayan, S. (2006). Cost and performance of woody biomass size reduction for energy production. CSBE/SCGAB 2006 Annual Conference, Paper No:06-107, Edmonton Alberta.
• Nguyen, Q. N., Cloutier, A., Achim, A., Stevanovic, T. (2015) Effect of process parameters and raw material characteristics on physical and mechanical properties of wood pellets made from sugar maple particles. Biomass Bioenergy, 80:338–49.
• Öngören, N. (2021). Bağ budama atıklarının parçalanmasında kullanılacak bir makinanın modifikasyonu ve performansının değerlendirilmesi. Yüksek Lisans Tezi, Dicle Üniversitesi, 56 s, Diyarbakır.
• Özkan, Y., Gerçekçioğlu, R. (2009). Meyve Ağaçlarının Budanması. Gerçekçioğlu R., Bilgener Ş., Soylu A. (Editörler), Genel Meyvecilik Kitabı (Bölüm 12), (2. Baskı, ss. 385-449). Nobel Yayın Dağıtım, Ankara.
• Paltseva, J., Searle, S., Malins, C. (2016). Biofuel production from palm residues in ındonesia. ICCT-White Paper- International Council on Clean Transportation. Washington, USA. 17 p. https://theicct.org/
• Sessiz, A., Demirel, İ. (2024). Bağ artıklarının parçalanmasında kullanılan bir makinanın bazı çalışma parametrelerine bağlı olarak güç tüketiminin belirlenmesi. Tarım Makinaları Bilimi Dergisi, 20(2), 112-121.
• Spinelli, R., Picchi, G. (2010). Industrial harvesting of olive tree pruning residue for energy biomass. Bioresource Technology, 101, 730-735.
• Spinelli, R., Magagnotti, N., Nati, C., (2010). Harvesting vineyard pruning residues for energy use. Biosyst Eng, 105, 316-322. https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2009.11.011
• Spinelli, R., Lombardini, C, Pari, L., Sadauskiene, L., (2014). An alternative to field burning of pruning residues in mountain vineyards. Ecol Eng 70, 212-216. https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2014.05.023
• Spinelli, R., Eliassonb, L., Magagnotti, N. (2019). Determining the repair and maintenance cost of wood chippers. Biomass and Bioenergy 122, 202–210.
• Stasiak, M., Molenda, M., Bańda, M., Wiącek, J., Parafiniuk, P., Gondek, E. (2017). Mechanical and combustion properties of sawdust—straw pellets blended in different proportions. Fuel Process Technol, 156, 366–75.
• Şeflek, Y., Çarman, K., Özbek, O. (2006). Budama atıklarının parçalanmasında kullanılan makinanın performans değerlerinin irdelenmesi. Tarım Makinaları Bilimi Dergisi, 2(3), 219-24.
• Turna, İ. (2017). Kent Ormancılığı-Budama. Ders Notu. Karadeniz Teknik Üniversitesi Orman Fakültesi, Trabzon. https://www.ktu.edu.tr/dosyalar/silvikultur_cf4ad.pdf
• Ünal, İ., Çanakcı, M., Topakçı, M., Karayel, D., Çakır, M. (2021). Design and development of the PLC based sensor and instrumentation system for self-propelled pruning residue mulcher prototype. Computers and Electronics in Agriculture, 186, 106225.
• Velázquez-Martí, B., Fernández-González, E., López-Cortés, I., Salazar-Hernández, D. M. (2011). Quantification of the residual biomass obtained from pruning of trees in Mediterranean olive groves. Biomass and Bioenergy, 35, 3208-3217.
• Yan, J., Oyedeji, O., Leal, J. H., Donohoe, B. S., Semelsberger, T. A., Li, C., Tanjore, D. (2020). Characterizing variability in lignocellulosic biomass: a Review". ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 8(22), 8059-8085.
• Yeniocak, M. (2008). Bağ Budama Atıklarının Yonga Levha Üretiminde Değerlendirilmesi. Yüksek Lisans Tezi, Muğla Üniversitesi Mobilya ve Dekorasyon A. B. D., Muğla.
• Yiğit, M. (2013). İki Farklı Budama Atığı Parçalama Makinasının Performans Değerlerinin Karşılaştırılması. Yüksek Lisans Tezi, Akdeniz Üniversitesi, Tarım Makinaları A.B.D., 63 s., Antalya.
• Yiğit, M. (2023). Bir Budama Artığı Parçalama Makinasının Farklı Çalışma Koşullarında İşletme Parametrelerinin Belirlenmesi. Doktora Tezi, Akdeniz Üniversitesi, Tarım Makinaları A.B.D., 98 s., Antalya.
• Yiğit, M., and Çanakci, M. (2020). Comparison of the technical and economic performances of two different shredders on pomegranate pruning residues. Spanish Journal of Agricultural Research, 18(1), e0202.
• Zhou, Y., Zhang, Z., Zhang, Y., Wang, Y., Yu, Y., Ji, F. (2016). A comprehensive review on densified solid biofuel industry in China. Renew Sustain Energy Rev, 54, 1412–28.