Düşük karbonlu alternatif yakıt: Antep fıstığı ve ceviz kabukları

Araştırmacılar, Antep fıstığı ve ceviz kabukları gibi tarımsal atıkların enerji üretiminde kullanılabilirliğini değerlendiren yeni bir model geliştirdi. Bu model, öğütme ve yanma verimliliğini birlikte analiz ederek düşük karbonlu biyoyakıt seçiminde önemli kolaylıklar sağlıyor.

Enerji üretiminde düşük karbonlu biyoyakıtların verimliliğini değerlendirmek üzere, Avustralya’dan University of Nottingham ile CSIRO Australia iş birliğinde yeni bir model geliştirildi.

2022 yılında Birleşik Krallık’ta biyokütle kullanımı 31,1 terawatt-saat elektrik üretimiyle yenilenebilir enerji kaynakları arasında ikinci sırada yer aldı. Ancak bu biyokütlenin yaklaşık 8,3 milyon tonu büyük oranda ithal ağaç peletlerinden oluşuyor. ABD ve Kanada, İngiltere’nin bu alandaki başlıca tedarikçileri konumunda. Buna karşın tarımsal atıklar, toplam biyokütle kullanımının yalnızca %1’lik kısmını oluşturuyor ve bu da yerel, sürdürülebilir yakıt kaynaklarının yeterince değerlendirilmediğine işaret ediyor.

Yeni model yakıt seçimini nasıl kolaylaştırıyor?

Araştırmada, yakıtların hem değirmenlerde nasıl parçalandığını hem de bu parçalanmanın yanma performansını nasıl etkilediğini analiz eden birleşik bir model geliştirildi. Bu model, özellikle Antep fıstığı ve ceviz kabukları gibi tarımsal atıkların değirmen performansı ve yanma verimliliğini değerlendirmeyi mümkün kılıyor. Böylece enerji üreticileri, yeni biyoyakıt türlerinin sistemlerine ne kadar uygun olduğunu önceden öngörebiliyor.

Yanma sonrası kalan kömür artıklarına dayalı tahmin modeli

Araştırmacıların geliştirdiği yenilikçi araçlardan biri de yanma sonrası oluşan karbon artıklarının görüntü analiziyle değerlendirilmesini sağlayan bir sistem. “Char morfolojisi” adı verilen bu yöntem, yakıtın ne kadar etkin yandığını hızlı ve güvenilir bir şekilde tahmin ediyor. Bu yaklaşım, farklı biyokütle türlerinin karbon kaybını analiz etmede önemli bir adım.

Öğütme verimliliği için gerçekçi kriter: Von Rittinger sabiti

Araştırma kapsamında kullanılan öğütme metriği, özellikle dikey milli değirmenlerde öğütülen yakıtların davranışlarını değerlendiriyor. Von Rittinger sabitine dayanan bu ölçüm, değirmen tıkanıklığı gibi pratik sorunları da hesaba katarak daha gerçekçi sonuçlar veriyor. Çalışmada Antep fıstığı kabukları ve ceviz kabuklarının yanı sıra pirinç kabuğu, palmiye çekirdeği kabuğu ve ticari beyaz odun peletleri test edildi. Bulgulara göre, Antep fıstığı kabukları hem öğütme kolaylığı hem de yanma verimliliği açısından en iyi performansı gösterirken, pirinç kabukları daha düşük yanma verimliliği ve zayıf öğütme karakteristiğiyle en zayıf sonuçları verdi.

Üç farklı partikül boyutu, üç farklı yanma performansı

Bütün biyokütle türleri, üç farklı parçacık boyutuna (53–75 mikron, 212–300 mikron, 650–850 mikron) ayrılarak test edildi. Bu parçacıklar, düşey tüp fırınlarda pirolize edilerek karakteristik yanma profilleri oluşturuldu. Farklı parçacık boyutları, yanma sırasında oksijenle temas yüzeyi ve ısı transferi gibi parametreleri etkilediği için, yanma verimliliği analizlerinde kritik rol oynar. Araştırmada, orta boyutlu parçacıkların (212–300 mikron) genel olarak daha dengeli ve verimli bir yanma sağladığı gözlemlenmiştir. Bu veriler hem yakıtın öğütme aşamasındaki davranışını hem de yanma sonrası performansını değerlendirmek için kullanıldı.

Türkiye için potansiyel: Yerli tarımsal atıkların enerjiye dönüşümü

Türkiye, zengin tarımsal üretimi sayesinde ceviz, fındık, Antep fıstığı gibi kabuklu yemiş atıkları açısından büyük bir potansiyele sahip. Bu tür tarımsal atıkların enerji üretimine entegre edilmesi, hem ithalata bağımlılığı azaltabilir hem de karbon emisyonlarının düşürülmesine katkı sağlayabilir. Türkiye’de TÜBİTAK destekli biyokütle santrali projeleri ve bazı belediyelerin pilot biyogaz tesisleri bu potansiyelin değerlendirilmesine yönelik atılmış önemli adımlar arasında yer alıyor. Örneğin, Balıkesir Büyükşehir Belediyesi’nin 2022 yılında faaliyete geçirdiği biyogaz tesisi, yıllık yaklaşık 30 bin ton organik atığı işleyerek elektrik ve ısı enerjisi üretimi sağlıyor. Bu yönüyle, tarımsal ve kentsel atıkların enerjiye dönüştürülmesinde örnek teşkil eden uygulamalı projelerden biri olarak öne çıkıyor. Yeni model, Türkiye gibi gelişmekte olan enerji piyasaları için düşük maliyetli ve sürdürülebilir çözümler sunma potansiyeline sahip.

Model, küresel geçerliliğe sahip

University of Nottingham Makine, Malzeme ve Üretim Mühendisliği Bölümü’nden Dr. Orla Williams, bu çalışmanın yıllardır süren biyokütle araştırmalarının sonucu olduğunu belirtiyor. “Model, yalnızca İngiltere’nin değil, Çin ve Hindistan gibi kömüre bağımlı tüm ülkelerin enerji dönüşümünü destekleyecek bir araç. Hem verimlilik artışı hem de emisyonların düşürülmesi açısından önemli bir adım” diyor.

Karbon nötr hedeflere katkı

Birleşik Krallık’ın 2050 Net Sıfır hedefi doğrultusunda geliştirilen bu model, biyoyakıt portföyünün çeşitlenmesine katkı sağlayarak, ithalata dayalı yapının yerli kaynaklarla desteklenmesini kolaylaştırıyor. Bu model, karbon yakalama ve depolama gibi teknolojilerle birlikte kullanıldığında, enerji sektörünün daha dengeli ve çok yönlü bir şekilde karbonsuzlaşmasına katkı sunabilir. Bu sayede hem tedarik zinciri riski azaltılıyor hem de çevresel sürdürülebilirlik güçleniyor.

İlgili Makaleler

• Biotrend Ezine Biyokütle santralinin ikinci fazı devreye alındı
• Türkiye’deki atıkların parasal değeri 1,5 milyar dolar
• Türkiye’nin biyokütle ve atık ısı enerjisi 2 bin 380 MW’ye ulaştı
• Biyokütle, yıllık elektrik tüketiminin üçte birini karşılayabilir