Biyo-yakıtlarla ayağımızı gazdan çekiyoruz
24 Aug 2020
Artan çevresel temel performans göstergeleri ve yükselen yakıt talebi, yetiştiriciler için besleme stoku piyasasını sağlayabilmek amacıyla giderek gelişen biyo-yakıt sektörünün temel etkenleridir. GEA teknolojileri, ileri biyo-yakıt üretimi için yeni nesil besleme stokları dahil olmak üzere işleme sektörünün değerli kaynaklarından en iyi şekilde faydalanabilmelerini sağlamaktadır.
2019 OECD-FAO Tarımsal Genel Bakışa göre gelecekteki biyo-yakıt talebi, ülkeler fosil yakıttan vazgeçerken aynı zamanda yetiştiricilerin de besleme stoku malları için pazarının olmasını sağlamak amacıyla kendi stratejilerini izlerken büyük ölçüde ulusal ve bölgesel politikalarla şekillenmektedir. ABD ve AB, biyo-yakıt üretiminde üst sıralarda yer alırken, bu sektörün geleceğindeki yüksek büyümenin, bu bölgeler dışındaki ülkeler tarafından yönlendirilmesi beklenmektedir.
GEA Yenilenebilir Departmanı Uygulama Müdürü Barbara Harten veDistilasyon Ürün Müdürü Eckard Maedebach ile bu gelişen endüstriyi ve GEA'nın etkili mekanik ve termal çözümleri ile işleme yapanları nasıl destekleyeceğini konuşmak üzere bir araya geldik.
Biyo-yakıtlar nelerdir ve neyden yapılmıştır?
BH:Biyo-yakıtlar kısmen veya tamamen bitki-bazlı malzemelerden veya hayvansal yağlardan yapılmaktadır. Bu "besleme stoklarının" rejeneratif olması, genel olarak yenilenebilir kaynaklar olması anlamına gelmektedir. Çoğu biyo-yakıt, mevcut motorlara uyum için fosil bazlı benzin veya dizele (yakıt) belirli bir yüzde olarak karıştırılmaktadır. Konvansiyonel veya birinci nesil biyo-yakıtlar, sıvı ve katı yağlar dahil olmak üzere taze veya yenilebilir besleme stoklarından yapılmaktadır ve 30 yılı aşkın süredir kullanılmaktadır. İkinci nesil veya ileri (gelişmiş) biyo-yakıtlar ise hayvansal yağlar, kullanılmış pişirme yağları ve şeker içeren atıklar dahil olmak üzere yenmeyen besleme stoklarından yapılmaktadır; buradaki amaç, insan beslenmesinde kullanılabilecek besleme stoklarının kullanımını minimuma indirmektir.
Yaygın olan biyo-yakıtlar arasında şunlar yer almaktadır:
- biyo-etanol
- biyo-dizel
- biyo-gaz
- biyo-bütanol
Bitkisel şeker ve nişastaların fermantasyonuna bağlı biyo-etanol, benzin alternatifidir. 2019 OECD-FAO Tarımsal Genel Bakışa göre biyo-etanolün yaklaşık yüzde 60'ı mısırdan, yüzde 25'i şeker kamışından, yüzde 7'si melastan, yüzde 4'ü buğdaydan ve geri kalanı ise diğer tahıllardan, manyoktan veya şeker pancarlarından üretilmektedir. Bunun aksine, lipidler (bitkisel veya hayvansal) ile alkol arasındaki kimyasal reaksiyona bağlı bir dizel alternatifi olan biyo-dizelin yaklaşık yüzde 77'si, bitkisel yağları baz almaktadır: yüzde 30 soya fasulyesi yağından, yüzde 25 palm yağından, yüzde 18 kolza (kanola) yağından ve yaklaşık yüzde 22 atık pişirme yağından elde edilir.
Biyo-gaz, oksijen bulunmayan ortamda organik madde fermantasyonu, yani anaerobik sindirim yoluyla üretilmektedir. Kağıt, ağaç, bazı plastikler, kurutulmuş yapraklar, gübre ve belediye atıkları, bu proseste kullanılan potansiyel organik maddelere birer örnektir. Biyo-gaz, fazla kirlilik oluşturmadan kolay yanar ve yeşil elektrik üretiminde kullanılabilir. Sıkıştırıldığı taktirde araçlara güç vermek için de kullanılabilir. Biyo-bütanol herhangi bir değişiklik yapılmadan doğrudan benzin yerine kullanılabilir. Bakteri ve alglerin fermantasyonundan türetilir; ancak yüksek üretim maliyetleri daha yaygın kullanımına engel teşkil etmektedir.
Yenilenebilir kaynaklardan gelmelerinin yanı sıra biyo-yakıtların fosil yakıtlara göre başka hangi avantajları vardır?
EM:Kuyudan tekere kadar düşük üretim CO2 ayak izinin korunması durumunda biyo-yakıt daha az CO2 emisyonu sağlar ve fosil yakıtlara yakın enerji yoğunlukları vardır. Ve türüne bağlı olarak biyo-yakıtlar, daha az veya sıfır sülfür bileşikleri içerir. Biyo-yakıtlar yenilenebilir malzemelerden yapıldığı için genellikle GHG emisyonlarını azaltma hedefleri dahilinde değerlendirilir, o nedenle daha fazla desteklenmektedir, bu da nakliye endüstrisindeki yoğun kullanımına ve ayrıca havacılık ve denizcilik endüstrilerinde kullanımının artmasına katkıda bulunmaktadır. Temiz yanan dizel alternatifi olarak görülen biyo-dizel, dizel motorlarda herhangi bir modifikasyona gerek olmaksızın karışım olarak kullanılabilmekte, motor modifikasyonu ile biyo-dizel yüzde 100 olarak kullanılabilmektedir. Susuzlaştırılmış etanol olarak biyo-etanol (yüzde 99.8 oranda), motor modifikasyonu yapılmadan belirli bir yüzdede, normal olarak yüzde 10 veya 15 oranında karıştırılabilirken, anhidröz alkol olarak biyo-etanol (yüzde 95-96 oranda), Brezilya'da yaygın olan esnek-yakıtlı motorlarda yüzde 0-85 oranında benzinin yerine geçebilmektedir.
BH: Gelişmeye devam ettikçe elbette bitki-bazlı besleme stokları atmosferden daha fazla karbon dioksit çekecektir. Biyo-yakıt üretiminden elde edilen yan ürünler veya yardımcı ürünler de değerlendirilmesi gereken bir başka faktördür. Örneğin biyo-dizel üretimi, bitki gübrelerinde ve hayvan yemlerinde - ileri saflaştırma ile de gıda, farmasötik ve kozmetikte kullanılabilen gliserol veya gliserin üretimini sağlar. Kolza (kanola) bazlı olduğunda, biyo-dizel prosesi kolza unu üretir; soya fasulyesi kullanıldığında soya fasulyesi unu üretilir; bunların her ikisi de yüksek kaliteli mineraller ve protein içermektedir, o nedenle besi hayvanı, kümes hayvanı ve balık yemlerine eklenmektedir.
EM:Benzer şekilde mısır ve tahıl bazlı etanol üretimi de tonlarca dip suyu çıkmasına neden olmaktadır, bu da hayvan yemlerinde, tercihen kurutulmuş damıtma tane ve çözünürleri (DDGS) olarak kullanılabilmektedir. Alternatif olarak biyo-kütle, yenilenebilir yakıt kaynağı olarak kullanılabilmektedir, bu proseste veya biyo-metanın yakıt olarak kullanılması için dönüştürülmesinde elektrik enerjisi ve ısı üretir.
Üreticiler ve aynı şekilde tüketiciler, madeni yağ-bazlı gliserinden uzaklaşmak için yollar aramaktadır. Biyo-dizel üretimi bu talebi karşılamakta, yardımcı ürün olarak bugün insanların talep ettiği çeşitli kişisel bakım ve ev ürünlerinde kullanılan yeşil gliserin üretmektedir." – Barbara Harten, Uygulama Müdürü, Yenilenebilir Departmanı, GEA
– Barbara Harten, Uygulama Müdürü, Yenilenebilir Departmanı, GEA
Söz konusu biyo-dizel üretimi ve işlenmesi olduğunda GEA, bu alanda uzun süreli bir yetkinliğe sahiptir. GEA bu endüstrideki üreticiler için hangi çözümleri sunmaktadır?
EM:Biyo-etanol üretimi bakımından GEA: ham madde öğütme ve ezme, sıvılaştırma, şekerleştirme, fermantasyon, distilasyon, dehidrasyon dahil olmak üzere ana proseslerin bütün yönlerini kapsayan anahtar teknolojiler ve çözümlerle birlikte DDGS separasyonu ve kurutması için dekanterler , kurutucular ve evaporatörler, ayrıca atık akışlarını minimuma indirmek ve işleme suyundan tasarruf için yoğuşma geri dönüşüm/parlatma konseptleri sunmaktadır. GEA'nın yetkinliği, dünya çapında bazıları tek hatta günde 500.000 litre kapasitelere varan büyük biyo-etanol tesislerinin yapımına ulaşmıştır. Çözümlerimiz, termal enerjiyi yeniden kullanarak veya mekanik buhar rekompresyonlu, patentli ısı pompası prensiplerini kullanarak enerji tüketimini optimize etmektedir.
BH:Biyo-dizelkapasitemiz sıvı ve katı yağların biyo-dizele dönüştürülmesini ve ayrıca ham besleme stoklarının saflaştırılması için ön-arıtmayı da içermektedir. GEA'nın ayrıca gliserolün yeniden satış veya tesislerde yeniden kullanımı için separasyon, metanol geri kazanımı ve su buharlaştırması yoluyla sabun ayırma için çözümleri de mevcuttur.
HVO gibi gelişmiş biyo-yakıtlar dahil olmak üzere biyo-dizel üretimine yönelik yüksek-dereceli yağların üretimini sağlayan bitkisel ve hayvansal sıvı ve katı yağlarda zamk giderme, nötrleştirme ve parafin giderme için GEA RSE ve RSI Separatör.
Dünyaca tanımış GEA RSE ve RSI Separatörlerini de içeren ön-arıtma proses hatlarımız, kimyasal ve fiziksel rafineri proseslerini desteklemektedir:
- mumun ortadan kaldırılarak, biyodizelin soğuğa karşı daha dengeli hale getirilmesi
- gliserin kalitesinin arttırılması için safsızlıkların giderilmesi
- termal gliserin prosesinde kirlenmeye neden olabilecek zamkların giderilmesi
- serbest yağ asitlerini gidererek, gliserin harici organik madde miktarının azaltılması
- atık sudaki fosfatın giderilerek bertaraf maliyetinin düşürülmesi
Biyo-etanol üretiminde dip suyu çökeltmesi için GEA dekanterleri yüksek kuru madde yüzdesi (yüzde 35'e kadar) sağlarken, aynı zamanda kurutma maliyetlerini azaltmakta ve bozulmayı minimuma indirmektedir. Dip suyu, maya ile birleştirilip kurutulduktan sonra hayvan yemlerinde kullanılabilen protein yönünden zengin bir yan-ürün olan DDGS üretir.
GEA, biyo-dizel prosesi öncesinde ön-arıtma esnasında kullanılan alkol nötrleştirme prosesinin patentinin sahibidir. Ayrıca biyo-dizel üretiminde monogliseritleri ve katalizör tüketimini (<yüzde 0.30 katalizör tasarrufu) ve dolayısı ile işleme maliyetlerini azaltacak olan başka bir patentimiz de beklemededir. Hem biyo-dizel hem de biyo-etanol üretimindeki protföyümüz ve deneyimimiz, etkili ve zamanında işletime alma için gerektiğinde üçüncü şahıslarla irtibat kurarak müşteriler için komple proses hatlarının kurulumunu yönetebileceğimiz anlamına gelmektedir.
Gıda-sınıfı besleme stoklarının arazi kullanımı değişikliklerine etkisi ve kaynakların artan küresel nüfusu beslemenin dışında başka alanlara yönlendirilmesi hakkında çok fazla tartışma yapılmaktadır. Endüstri ileri biyo-yakıtların geliştirilmesinde ne kadar ilerledi ve GEA bu alanı ne ölçüde destekliyor?
BH:Bu konudaki tartışmalar devam ediyor ve söz konusu biyo-yakıt besleme stoklarının yetiştirilmesi, nakliye, işleme vb. olduğunda elbette girdiler dahil olmak üzere değer zincirinin tamamını göz önünde bulundurmanız gerekiyor. Atıklardan (insan veya hayvan) ve bitkisel kuru maddeden ileri biyo-yakıtların geliştirilmesi açısından ölçek büyütme, çok sayıda pazarda başarılı bir şekilde gerçekleştirilmiştir. Örneğin herhangi bir gaz veya petrol kaynağı olmayan Finlandiya'da, sürdürülebilir ileri biyo-yakıt üretiminde ağaç-bazlı ürünler ve orman biyo-kütlesi kullanılmaktadır. İleri biyo-yakıtların karayolu nakliyesindeki toplan enerji paylaşımı, 2030 yılına kadar yüzde 10 seviyesine ulaşmalıdır. Benzer şekilde bu ileri yakıtları, ambalaj ve yapı malzemelerindeki çevre ayak izinin iyileştirilmesini sağlayan daha sürdürülebilir plastiklerin ve yapıştırıcıların üretiminde kullanıyorlar.
GEA'da özellikle AB ve ABD'de hayvansal yağdan ve kullanılmış pişirme yağından elde edilen "yenilenebilir dizel" veya HVO üreten müşterilerde bir artış gözlemledik. HVO, ilk olarak 2005 yılında sadece palm yağından üretilmişti. Bugün nispeten daha düşük kalite olan ve ona ileri biyo-yakıt niteliği kazandıran besleme stoklarından üretimine daha fazla odaklanılmaktadır. Aromatik, oksijen ve sülfür içermeyen HVO, yüksek setan miktarına sahiptir, bu da daha az NOx emisyonu, daha iyi depolama dengesi ve daha iyi soğuk hava özellikleri sağlarken, bu yakıtı neredeyse bütün dizel motorlar için uygun yapmaktadır.
HVO filo operasyonlarında (örn. şehir otobüslerinde, maden araçlarında) saf yakıt olarak kullanılabilmektedir ve ayrıca havacılık yakıtlarına karıştırılması da onaylanmıştır. Bu yağların yeniden kullanımı için ticari bir pazarın olmasıörneğin endüstriyel ve tüketim-sonrası kullanım, kesimhaneler ve kanatlı hayvan yağı,yönetimi çok daha zor ve pahalı olan su ve ağlarda daha az kirlenme anlamına geldiği için daha avantajlıdır.İşleme yapanlar için HVO'nun bir diğer büyük avantajı ise mevcut rafineri tesislerinde büyük modifikasyonlar gerektirmemesidir.
GEA separatörleri, genellikle katalizör etkisizleşmesini azaltmak ve/veya önlemek amacıyla gereken metal azaltma işlemine yönelik ön-arıtmada çok tercih edilmektedir. Hali hazırda bu alanlarda hayvansal yağları; bu sıvı ve katı yağların kapasitelerini test ediyor ve dünya çapındaki bir çok müşteri için verimliliklerini araştırıyoruz.
Yenilenebilir bir yakıt olarak biyo-dizel, konvansiyonel dizele göre çevresel ayak izini büyük oranda azaltmıştır. Daha düşük sülfür içeriği ve aha az partikül madde üretiyor olması, daha yüksek kayganlığı ve biyo-çözünür olması, onu çevre için daha iyi bir seçenek haline getiriyor." – Barbara Harten, Uygulama Müdürü, Yenilenebilir Departmanı, GEA
– Barbara Harten, Uygulama Müdürü, Yenilenebilir Departmanı, GEA
Elektrikli araçlar (EV) biyo-yakıt üretimini etkileyecek mi?
EM:EV'lerin satışı 2019 yılında büyük bir sıçrama yaptı; ancak global nakliyede sadece yaklaşık yüzde 2 oranına ulaştı. EV bataryalarının boyutları ve kapasiteleri soğutmalı kamyonlar dahil olmak üzere ağır, uzun yol araçlarında, deniz araçlarında ve uçaklarda halen büyük bir engel oluşturduğu için, biyo-yakıt kullanımı bu sektörlerde artmakta, giderek daha fazla sayıda pazar geri dönüştürülmüş biyo-kütle zengini malzeme kullanımına yönelmektedir.Biyo-yakıt maliyetlerinin fosil yakıtlarla rekabet edebilmesi önem arz ederken, emisyonları azaltmak hususunda kararlı olan pazarlar, endüstri arz ve talepte kritik son noktaya ulaşana kadar üreticileri desteklemeye devam edecek ya da desteklemeye başlayacaktır.
