Dünyada ve Türkiyede Biyoalkol Üretimi ve Teknolojisi

DÜNYADA VE TÜRKİYEDE BİYOALKOL ÜRETİMİ VE TEKNOLOJİSİ
MERVE AYDIN
YASEMİN KOÇOĞLU
Danışman: Öğr. Gr. DR. HALİL TOSUN
içerik
Biyoalkol nedir?
Biyoalkolün özellikleri
Biyoalkolün elde edilebildiği hammadddeler
Biyoalkol üretim aşamaları
Hazırlama
Fermantasyon
Distilasyon
Türkiyede biyoalkol üretimi ve teknolojisi
Dünyada biyoalkol üretimi ve teknolojisi
Biyoalkolün kullanım alanları
Sonuç
Biyoalkol Nedir ?
Biyoalkol: Şeker pancarı, mısır, buğday ve selüloz içeren tarımsal ürünlerin fermantasyonu ile elde edilen ve benzinle belirli oranlarda harmanlanarak kullanılan alternatif bir yakıttır.
Biyoalkolün Özellikleri
•Biyoalkol berrak, renksiz ve karakteristik bir kokuya sahip sıvıdır,
•Biyoalkol yüksek oktanlı bir yakıttır,
•Biyoalkolün kaynama noktası 78.5ºC, donma noktası -114.1ºC dir,
•Biyoalkol 20ºC de, 0.789 g./ml. yoğunluğa sahiptir,
•Biyoalkol içten yanmalı motorlarda herhangi bir modifikasyona ihtiyaç duyulmadan %10 oranında harmanlanarak kullanılabilir,
•Biyoalkoün en yaygın iki kullanım şekli E-10 (%10 Biyoalkol +%90 Benzin) ve E-85 ( %85 Biyoalkol+%15 Benzin)’dir.
BİYOALKOLÜN ELDE EDİLEBİLDİĞİ HAMMADDELER
• Şeker Pancarı
• Şeker Kamışı
• Mısır
• Buğday
Biyoalkol üretiminde kullanılan hammaddeler, işlemler ve yan ürünler
Hammadde Fermantasyon Şekerin alkole Yan ürünler
öncesi gerekli işlem dönüştürülmesi
Şeker içeren bitkiler kimyasal işlem,ıslatma,
(şeker pancarı,şeker öğütme vb. ile şekerin
Kamışı,tatlı sorgum vb) çıkarılması melas,küspe
Nişasta içeren ürünler. Öğütme veya kesme
Tahıllar (buğday,arpa sıvılaştırma,enzimlerle damıtma
mısır) şekere dönüştürme. Sonrası oluşan
hayvan yemi
Selilozik ürünler(otlar,ağaç) selülozun
Atık biyokütle (ürün artığı sakkarifikasyonu hayvan yemi
Ormansal artıklar vb.) (enzimatik hidroliz)ile biyoplastik vb.
şekere dönüştürülmesi
BİYOALKOL ÜRETİMİ
Kullanılan hammaddeye göre uygulanan yöntemler
Yakıt tipi Hammadde Proses
1-Biyoalkol Odun Asit Hidroliz+Fermantasyon
2-Biyoalkol Saman Asit Hidroliz+Fermantasyon
3-Biyoalkol Buğday Mayalama+Fermantasyon
4-Biyoalkol Mısır Öğütme+ Fermantasyon
5-Biyoalkol Şeker kamışı Öğütme+Fermantasyon
6-Biyoalkol Şeker pancarı Öğütme+ Fermantasyon
Biyoalkol Üretimi Aşamaları
Hazırlama
Fermantasyon
Distilasyon
Hazırlama
Bu işlem hammaddenin fermantasyon işlemine hazır hale getirmek için yapılır.
Hammadde eğer tahıl bazlı ise öğütme prosesi uygulanır.
Fermantasyona hazırlık aşamasında şu yöntemler kullanılır:
Seyreltik Asit Hidroliz Prosesi
Konsantre Edilmiş Asit Hidroliz Prosesi
Enzimatik Hidroliz Prosesi
Kuru Öğütme Hidroliz Prosesi
Yaş Öğütme Hidroliz Prosesi

Seyreltik Asit Hidroliz Prosesi
% 7 lik sülfirik asit 190ºC de biyokütledeki hemiselülozu hidrolize eder
Kalan selüloz %4 sülfirik asit 215ºC de muamele edilerek hidroliz edilir
Fermantasyon için notralize edilir
Konsantre Edilmiş Asit Hidroliz Prosesi
Önce hemiselülozu (yarı selüloz) ayırmak için seyreltik asit ile ön muamele yapılır
Konsantre sülfirik asit ilavesinden önce asidin absorbe edilmesi için biyokütle kurutulur
%10 nem içeriğine gelen biyokütle %70-77 lik sülfirik asit ilave edilerek şekerin serbest hale geçmesi sağlanır
Dekristalizasyon işlemi ile şeker yeniden kristalize edilir
Enzimatik Hidroliz
Biyokütlenin enzimatik hidrolizi için yapılan önemli bir proses modifikasyonu bir çok şeker substratın birlikte fermente olmasını sağlayan eş zamanlı sakkarifikasyon ve fermantasyon işleminin geliştirilmesidir. Bu işlemde selülaz ve fermente edici organizmalar birleştirilmektedir. Şekerler meydana geldikçe fermente edici organizmalar şekerleri etanola dönüştürür.
Kuru Öğütme Hidroliz Prosesi
Mısır taneleri veya diğer hububatlar öğütülerek un haline getirilir
Daha sonra su ilave edilerek mayşe hazırlanır
Mayşeye enzim ilave edilerek nişastanın şekere dönüştürülmesi sağlanır
Ortamın hem pH kontrolünü yapmak için hem de mayalara besin olarak NH3 ilave edilir
Fermantasyondan önce mayşenin bakteri yükünü azaltmak için yüksek sıcaklıkta pişirme işlemi uygulanır
Daha sonra mayşe soğutulup fermantasyon tanklarına alınarak fermantasyon için hazır hale getirilmesi sağlanır
Yaş Öğütme Hidroliz Prosesi
Nişastanın parçalanmasına yardımcı olmak için hammadde su ve sülfürik asit ile ıslatılarak 24-48 saat bekletilir.
Tahıl sıvısı değirmenden geçirilerek lif, tohum ve nişasta üretmek için öğütülür.
Tohum yağ eldesi için ekstrakte edilir.
Kalan lifli kısım ise nişastanın ayrılması için bir seri seperatör sistemi ile, santrifüj işlemi yapılır.
Nişasta içeren bulamaç fermantasyon tanklarına gönderilerek fermantasyon için hazır hale getirilir.

Fermantasyon
Fermantasyon sürecinde eklenen maya bulamaçta bulunan şeker moleküllerini biyoalkol moleküllerine çevirir.
Bu işlem 60-80 saat arası sürer. Mayanın yüksek verimle çalışması için gereken koşullar bu süre boyunca denetlenir.
Fermantasyon sonunda bulamacın içinde %10-12 arası biyoalkol elde edilmesi hedeflenir.
Biyoalkol + CO2 + Su + Tortu
Ayrıca fermantasyon süresince açığa çıkan CO2 de ayrılmış olur.
Distilasyon
Fermantasyon sonucu elde edilen bulamaç distile edilerek içindeki biyoalkol ayrıştırılır. Bu ayrıştırma işlemi distilasyon kulelerinde sıvının ısıtılması ile sağlanır.
Distilasyon sonucu %95-96 oranında biyoalkol, fermantasyondan gelen bulamaçtan ayrıştırılmış olur.
Ayrıştırılan bu biyoalkol içindeki su, moleküler elek teknolojisi yardımı ile süzülerek biyoalkolün saflığını %99.80-99.95 e kadar yükseltilir.
TÜRKİYE’DE BİYOALKOL ÜRETİMİ VE TEKNOLOJİSİ
—2004 yılında mısır ve buğdaydan üretim yapan 30 milyon ton kapasiteli bir tesis hizmete girmiş, 2007 yılında Pankobirlik’e ait olan ve Türkiye’nin en büyük etanol tesisi olan yıllık 84 milyon litre kapasiteye sahip biyoalkol tesisi Konya Şeker’e ait Çumra Şeker Fabrikası Entegre Tesisi içersinde işletmeye alınmıştır (2007)
—Ülkemizde sadece şeker pancarına dayalı biyoalkol üretim potansiyeli 2-2.5 milyon ton civarındadır.
—Ülkemizde 30 şeker fabrikasından 4’ünde (Erzurum, Eskişehir, Malatya, Turhal) alkol üretim birimi bulunmaktadır.
—Şeker üretim artığı olan ve %50 şeker içeren melas, bu tesislerde alkole dönüştürülmektedir.
—Ülkemizde yakın zamanda Petrol ofisi tarafından mısır ve buğdaydan biyoalkol üretilerek ‘yurtsever yakıt’ adı altında piyasaya verilmiştir.
—Bu yakıt kurşunsuz benzine %2 oranında katılarak 25-50 milyon dolarlı bir ithalat tasarrufu sağlanmıştır.
—2004 yılından bu yana Türkiye’de üretilmekte olan biyoalkol halen yürürlükteki ÖTV uygulaması nedeniyle benzinlere %2 oranında harmanlanabilmektedir.
DÜNYADA BİYOALKOL ÜRETİMİ VE TEKNOLOJİSİ
Biyoalkol, motor yakıtı olarak ilk defa 1908 yılında Henry Ford tarafından denenmiş ve başarılı olmuştur. Fakat maaliyeti yüksek olduğundan ilgi görmemiştir.
Dünyadaki biyoalkol tesis sayısı 6000 adettir.
Günümüzde, biyoalkolün dünyadaki yıllık toplam üretimi 21 milyar m3 e ulaşmıştır.
Brezilya:
—Brezilya’da 1930 larda ulaştırma yakıtı olarak kullanılmaya başlanan biyoalkol 1975 yılından bu yana hükümet programı dahilinde araçlarda kullanılmaktadır.
—Brezilya, 1980’lerden bu yana, şeker kamışına dayalı çok yaygın bir alkol yakıtı endüstrisi geliştirmiştir.
—Biyoalkol üretimi için daha çok şeker kamışı melası kullanılır.
—
Brezilya:
—Brezilya’daki araçların yarısından fazlası E-85 kullanımına uygun araçlardır.
—Brezilya’da tüketilen tüm benzinin en azından %25’i alkol içermek zorundadır.
—Dünya’da biyoetanol pazarının yaklaşık %40 ına sahiptir.
—Brezilya, batı ülkelerine yılda 1.89 milyon ton biyoalkol ihraç etmektedir.
—Bugün, Brezilya dünyadaki en büyük biyoalkol yakıtı üreticisi ve tüketicisidir.
—
A.B.D.:
—ABD’de halen yürülükteki enerji kanunu gereği petrol ürünleri dağıtıcısı şirketlerin, satışını yaptıkları petrol ürünlerine 2012 yılında toplam 22 milyon ton biyoyakıt harmanlamaları gerekmektedir.
—ABD’de genelde (%99) mısır şekeri fermantasyonu ile üretilen biyoalkolün benzine karışımı %10 oranında yapılmaktadır.
—ABD’de 109 üretim tesisi faaliyette olup 70 yeni üretim tesisi de inşa halindedir.
Avrupa Birliği:
Avrupa Birliği Ülkeleri’nde 2006 biyoalkol üretimi 2.7 milyon ton olmuştur.
Avrupa Birliği Ülkeleri biyoalkol üretiminde bir miktar geride kalmış olsa da, özellikle tarım sektörü büyük olan üye ülkelerin tamamında yeni üretim tesisleri inşa halindedir.
Avrupadaki en büyük biyoalkol üreticisi başta Fransa, İspanya, İsveç gelmektedir.
Uzakdoğu:
—Uzakdoğu’da hızla artan biyoalkol üretiminde başı Çin çekmektedir.
—Çin’de toplam yakıt tüketiminin %20 ‘sini oluşturan etanol üretimi 3.85 milyon tona ulaşmıştır (2006 yılı).
—Hindistan’da, birçok duraklama ve ilerleme dönemi sonucunda, etanol programı 2006 Ekim’de yeniden çıkarılan yasal oran %5 ile ile hazırlanmaya başlamıştır.
—Hindistan’da üretilen biyoalkol bir yıl içinde 450 bin tondan 615 milyon tona yükselmiştir.
—
Biyoalkolün kullanım alanları
Ulaşım Sektörü
Benzin ile karıştırılarak otomobillerde
Tarım makinalarında
Son teknolojik araçlarda
Elektrik Santralleri
Kojenerasyon Uygulamaları
CO2 ticareti için
Buhar enjeksiyonlu gaz tirbunlerinde
Suyun tuzluluğunun giderilmesinde
Ev Aletleri
Fırınlarda
Atdınlatmada
Isıtma ve soğutma aygıtlarında
Besinlerin saklanmasında
Kimyasal Madde Üretimi
Etilen üretimi
Hidrojen üretimi
Glikol eterler
Asetik asit
Aset aldehit
Etil eter
Etil+klorür
SONUÇ OLARAK, BİYOALKOL
Yerli, temiz bir yakıt kaynağıdır.
Biyoalkol’ün kimyasal kompozisyonunun %35’i oksijenden oluşur.
Biyoalkol ile harmanlaşmış benzinin içerdiği oksijen miktarı yükselir. Yakıtın oksijen içeriğini artırmak,yakıtın daha verimli yanmasını sağlayarak,egzoz çıkışındaki zararlı gazları azaltır.
Petrol için dışa bağımlılığı azaltır.
Net CO2 gaz emisyonlarında azalma
Tarım ürünleri için katma değeri yüksek yeni Pazar oluşturur. İstihdam ve çiftçi gelirini artırır.
Düşük maliyet ile yakıt oktan sayısını artırır.
Genelde bütün araçlarda kullanılabilir.
Üretimi ve muhafaza edilmesi kolaydır.
Fosil yakıtlardan %40-80 daha az sera gazı yayar.
Asit yağmurunu azaltır.
Daha az su kirliliği oluşturur.
Daha az atık oluşturur.
KAYNAKLAR
www.biyoteknoloji.gen.tr
www.oeko.de/service/bio
www.abengoabioenergy.com/bioetanol
www.futura-petroleum.com/bioetanol2
www.ethanolfa.org
www.konyaseker.com.tr
www.pankobirlik.com.tr
www.ethanol.org
www.odpm.gov.uk
Ayşe avcı yüksek lisans tezi.Ankara üniversitesi fen bilimleri enstitisü 2004
Selma GÜVEN,Onur GÜNESER,Biyoetanol üretimi ve Önemi.
Gıda teknolojisi elektronik dergisi(2007/1/91-92)

Bir cevap yazın