İller bankasi anonİm Şİrketİ...İller bankas ı a.Ş. samsun bölge müdürlüğü gazi...

İLLER BANKASI ANONİM ŞİRKETİ

KATI ATIKLARDAN ENERJİ ÜRETİLMESİ

VE

SAMSUN KATI ATIK TESİSİNİN İNCELENMESİ

Gülden GÜREL

UZMANLIK TEZİ

EYLÜL 2015

İLLER BANKASI ANONİM ŞİRKETİ

KATI ATIKLARDAN ENERJİ ÜRETİLMESİ

VE

SAMSUN KATI ATIK TESİSİNİN İNCELENMESİ

Gülden GÜREL

UZMANLIK TEZİ

İller Bankası A.Ş. Samsun Bölge Müdürlüğü Gazi Üniversitesi

İnş. Y. Müh. Muzaffer BAYRAKLI Doç. Dr. Asu İNAN

ETİK BEYAN

İLLER BANKASI ANONİM ŞİRKETİ Uzmanlık Tezi Yazım Kurallarına

uygun olarak hazırladığım bu tez çalışmasında; tez içinde sunduğum verileri, bilgileri ve

dokümanları akademik ve etik kurallar çerçevesinde elde ettiğimi, tüm bilgi, belge,

değerlendirme ve sonuçları bilimsel etik ve ahlak kurallarına uygun olarak sunduğumu, tez

çalışmasında yararlandığım eserlerin tümüne uygun atıfta bulunarak kaynak gösterdiğimi,

kullanılan verilerde herhangi bir değişiklik yapmadığımı, bu tezde sunduğum çalışmanın

özgün olduğunu, bildirir, aksi bir durumda aleyhime doğabilecek tüm hak kayıplarını

kabullendiğimi beyan ederim.

Gülden GÜREL 08.09.2015

IV

Katı Atıklardan Enerji Elde Edilmesi ve Samsun Katı Atık Tesisinin İncelenmesi

Uzmanlık Tezi

Gülden GÜREL

İLLER BANKASI ANONİM ŞİRKETİ Eylül 2015

ÖZET

Ülkemizde ve dünyada nüfus artışına, teknoloji ve sanayi sektörünün gelişmesine bağlı olarak üretilen katı atık miktarı, enerji tüketim miktarı ve enerji fiyatları her geçen gün artmaktadır. Katı atıkların oluşturduğu çevresel problemler, azalan enerji kaynakları ve artan enerji talebi göz önüne alındığında, katı atıkların bertaraf edilirken enerji üretilmesi bu problemlerin aynı anda çözümüne yönelik en uygun yöntemdir. Bu çalışmada; katı atık ve katı atık yönetiminden, katı atıkların bertaraf edilirken enerji elde etme metotlarından bahsedilmiştir. Son bölümde ise Samsun’da bulunan düzenli depolama sahası ve biyogaz tesisi incelenmiştir. Biyogaz tesisinde kullanılan soya fasulyesinin gaz üretimine ve metan üretim verimine etkisi irdelenmiştir.

Anahtar Kelimeler : Katı atık, metan gazı, elektrik Sayfa Adedi : 130 Tez Danışmanı : Doç. Dr. Asu İNAN; İnş.Y.Müh. Muzaffer BAYRAKLI Bilim Kodu : 911.1.033

Obtaining Energy From Solid Waste and Investigation of Samsun Solid Waste Facility

V

M.S. Thesis

Gülden GÜREL

İLLER BANKASI A.Ş. September 2015

ABSTRACT

Considering environmental problems of solid waste generated, decreasing energy resources and increasing energy demand, when disposing of solid wastes to produce energy is the most appropriate method for the at the same time solution of these problems. In this study mentioned about solid waste and solid waste management, methods of obtaining energy while disposal of solid waste. In the last section, the landfill and biogas plant in Samsun were examined. The effect of biogas and methane production yields of soya beans used in biogas plants have been analyzed.

Key Words : Solid waste, methane gas, electricity Page Number : 130 Supervisor : Doç. Dr. Asu İNAN; İnş.Y.Müh. Muzaffer BAYRAKLI Science Code : 911.1.033

VI

TEŞEKKÜR

Tez çalışmama verdikleri desteklerden dolayı Doç.Dr. Asu İNAN’a, Teknik Uzman

İnş. Y. Müh. Muzaffer BAYRAKLI’ya, Samsun Büyükşehir Belediyesi ile Samsun Avdan

Enerji Üretim ve Tic. A.Ş. firması çalışanlarına, ayrıca hiçbir zaman maddi ve manevi

desteklerini esirgemeyen mesai arkadaşlarım Feride SANĞU ve Fazlı UZUN’a teşekkür

ederim.

VII

İÇİNDEKİLER ÖZET.............................................................................................................................. IV ABSTRACT .................................................................................................................... V TEŞEKKÜR ................................................................................................................... VI İÇİNDEKİLER ..............................................................................................................VII ÇİZELGELER LİSTESİ ................................................................................................. IX ŞEKİLLER LİSTESİ....................................................................................................... XI RESİMLER LİSTESİ....................................................................................................XIII SİMGELER VE KISALTMALAR.................................................................................XV 1. GİRİŞ............................................................................................................................ 1 2. KATI ATIK VE KATI ATIK YÖNETİMİ................................................................. 3

2.1. Katı Atık ............................................................................................................. 3

2.2. Katı Atıkların Sınıflandırılması ........................................................................... 3

2.2.1. Katı atıkların bileşimlerine göre sınıflandırılması; .......................................... 3

2.2.2. Katı atıkların kaynaklarına göre sınıflandırılması; .......................................... 3

2.3. Türkiye’de Katı Atık Yönetimi............................................................................ 6

2.3.1. Yönetmelikler ile katı atık yönetimi ............................................................... 7

2.3.2. Ülkemizde katı atık miktarı ve yönetimi....................................................... 10

3. KATI ATIKLARDAN ENERJİ ELDE ETME METOTLARI .................................. 15 3.1. Yakma .............................................................................................................. 15

3.1.1. Toplu yakma................................................................................................ 17

3.1.2. Modüler sistemler ........................................................................................ 23

3.1.3. Atıktan türetilmiş yakıtlar (ATY)................................................................. 24

3.2. Piroliz ............................................................................................................... 24

3.3. Gazlaştırma....................................................................................................... 27

3.3.1. Gazlaştırmanın prosesi ................................................................................. 28

3.3.2. Gazlaştırma reaktör tipleri............................................................................ 30

3.3.3. Piroliz / yakma / gazlaştırma sistemlerinin karşılaştırılması.......................... 39

3.4. Anaerobik Kompostlaştırma (Biyogaz) ............................................................. 40

3.4.1. Anaerobik kompostlaştırma sistemleri.......................................................... 43

3.4.2. Anaerobik kompostlaştırma prosesi.............................................................. 44

3.4.3. Biyogaz üretimini etkileyen faktörler ........................................................... 45

VIII

3.4.4. Biyogazın hazırlanması ................................................................................ 51

3.4.5. Biyogazın doğalgaz kalitesine dönüştürülmesi ............................................. 57

3.4.6. Biyogazın ısı ve elektrik enerjisine dönüştürülmesi ...................................... 58

3.4.7. Anaerobik kompostlaştırma sisteminin avantaj – dezavantajları ................... 60

3.5. Düzenli Depolama............................................................................................. 61

3.5.1. Katı atıkların düzenli depolama tesisine getirilmesi...................................... 63

3.5.2. Düzenli depolama sahasının tasarımı............................................................ 63

3.5.3. Depo gazının oluşumu ve etkileyen faktörler................................................ 67

3.5.4. Depo gazının işlenmesi ve kullanımı ............................................................ 68

4. SAMSUN KATI ATIK TESİSİ VE ENERJİ ÜRETİMİ........................................... 71 4.1. Samsun Hakkında Genel Bilgi........................................................................... 71

4.2. Katı Atık Tesisi Genel Bilgileri ......................................................................... 72

4.3. Katı Atıkların Toplanmasında Mevcut Durum................................................... 78

4.4. Samsun Büyükşehir Belediyesi Düzenli Katı Atık Depolama Tesisi Prosesi...... 79

4.5. Geri Dönüşüm ve Atık Karakterizasyonu .......................................................... 83

4.6. Biyogaz Tankı................................................................................................... 86

4.7. Düzenli Depolama Sahası.................................................................................. 91

4.8. Enerji Üretimi ................................................................................................... 96

SONUÇ VE ÖNERİLER .............................................................................................. 101 KAYNAKLAR ............................................................................................................. 103 EKLER ......................................................................................................................... 107 ÖZGEÇMİŞ .................................................................................................................. 130 İLBANK A.Ş. UZMANLIK TEZİ BİÇİMSEL DEĞERLENDİRME FORMU ............. 132

IX

ÇİZELGELER LİSTESİ

Çizelge 2.1. Katı atıkların kaynaklarına ve faaliyet alanlarına göre sınıflandırılması.......... 4

Çizelge 2.2. Atık yönetimini düzenleyen yönetmelik ve tebliğler....................................... 8

Çizelge 2.3. 2012 yılı belediye katı atık istatistikleri temel göstergeleri ........................... 10

Çizelge 2.4. Belediyelerin yıllara göre atık miktarı ve bertaraf yöntemleri....................... 11

Çizelge 3.1. Sabit yataklı gazlaştırıcı tiplerinde kullanılacak hammadde özellikleri ......... 32

Çizelge 3.2. Westinghouse-plasma şirketi reaktör boyut ve kapasiteleri....Hata! Yer işareti tanımlanmamış.37

Çizelge 3.3. Biyogazın bileşenleri ................................................................................... 41

Çizelge 3.4. Organik maddelerin biyogaz potansiyeli ...................................................... 46

Çizelge 3.5. Çeşitli kaynaklardan elde edilebilecek biyogaz verimleri ve biyogazdaki metan miktarları .............................................................................................................. 46

Çizelge 3.6. Anaerobik arıtmada çeşitli engelleyicilerin engelleme seviyesi .................... 50

Çizelge 3.7. Biyolojik desülfürizasyon sistemlerinin avantajları ve dezavantajları ........... 52

Çizelge 3.8. Harici biyolojik desülfürizasyon sistemlerinin avantajları ve dezavantajları . 53

Çizelge 3.9. Sınıflarına göre düzenli depolama tesisi taban geçirimsizlik sistemi özellikleri........................................................................................................................................ 64

Çizelge 4.1. Düzenli depolama sahasına ait genel veriler ................................................. 77

Çizelge 4.2. Katı atık bertaraf ücreti tablosu .................................................................... 80

Çizelge 4.3. Yıllara göre depolama tesisine gelen katı atık miktarı .................................. 82

Çizelge 4.4. İlçe ve merkez belediyelerden 2015 yılında depolama tesisine gelen katı atık miktarı ............................................................................................................................ 82

Çizelge 4.5. Atakum, İlkadım, Canik ve Tekkeköy Belediyelerince 2014 yılında ayrıştırılan atık miktarları.................................................................................................................. 83

Çizelge 4.6. Ayrıştırma işlemini kaynakta ve tesiste yapılması durumunda malzeme dağılımı........................................................................................................................... 84

Çizelge 4.7. Elek boyu ve materyal kategorilerine göre sınıflandırılan atık içeriği ........... 85

Çizelge 4.8. Besleme yapılan kilo başına üretilen gaz miktarı.......................................... 87

Çizelge 4.9. Aylara göre reaktörden çekilen biyogaz ve metan gazı hacmi....................... 88

XI

ŞEKİLLER LİSTESİ

Şekil 2.1. Bertaraf yöntemine göre belediye katı atık yüzdesi (2012 yılı) ......................... 11

Şekil 2.2. Belediyelerin yıllara göre atık miktarı ve bertaraf yöntemlerinin değişimi........ 12

Şekil 3.1. Evsel katı atık yakma tesisi genel prosesi......................................................... 16

Şekil 3.2. Yakma odasında bulunan ızgara örnekleri........................................................ 16

Şekil 3.3. İZAYDAŞ yakma tesisi akış şeması ................................................................ 20

Şekil 3.4. Döner fırın ve son yakma odası........................................................................ 21

Şekil 3.5. Modüler sistem akış şeması ............................................................................. 23

Şekil 3.6. Piroliz akış şeması örnekleri ............................................................................ 25

Şekil 3.7. Piroliz kazanı ve karbon prosesi....................................................................... 26

Şekil 3.8. Gazlaştırma tesisi genel prosesi ....................................................................... 27

Şekil 3.9. Biokütle kurutma şematik gösterimi................................................................. 28

Şekil 3.10. Gazlaştırma proses şeması ............................................................................. 28

Şekil 3.11. Karbonlu katı atıkların pirolizi ve gazlaşması ................................................ 29

Şekil 3.12. Gazlaştırma tesisi prosesi toplam reaksiyonu ................................................. 30

Şekil 3.13. Sabit yataklı gazlaştırıcı tipleri....................................................................... 31

Şekil 3.14. Yukarı akışlı gazlaştırıcı ................................................................................ 32

Şekil 3.15. Akışkanlaşma koşullarına göre gazlaştırıcı tipleri ......................................... 34

Şekil 3.16. Akışkan yataklı gazlaştırıcı ............................................................................ 35

Şekil 3.17. Plazma gazlaştırma tesisi akım şeması ........................................................... 38

Şekil 3.18. (a)Yakma ve gazlaştırma prosesleri reaksiyonları .......................................... 39

Şekil 3.18. (b)Yakma ve gazlaştırma prosesleri sonucu oluşan gazlar .............................. 39

Şekil 3.19. Gazlaştırma, düzenli depolama ve yakma sistemleri emisyonları ................... 40

Şekil 3.20. Anerobik kompostlaştırma ürünleri ve kullanım alanları ................................ 42

Şekil 3.21. Anaerobik kompostlaştırma işleminin aşamaları ............................................ 44

Şekil 3.22. (a) Biyogaz prosesi sıcaklık-reaktörde bekletme süresi ................................. 47

Şekil 3.22. (b) Biyogaz prosesi sıcaklık-reaktörde bekletme süresi ................................. 47

XII

Şekil 3.23. Anaerobik kompostlaştırma işleminin aşamaları ............................................ 48

Şekil 3.24. Yakıt hücresi şematik diyagramı . .................................................................. 60

Şekil 3.25. İşlenmemiş gübre ile işlenmiş gübrenin çevresel koku analizi. ....................... 61

Şekil 3.26. II. Sınıf düzenli depolama alanı taban geçirimsizlik sistemi ........................... 64

Şekil 3.27. Düzenli depolama tesisi kesiti. ....................................................................... 66

Şekil 3.28. Saha üst örtü kesiti......................................................................................... 67

Şekil 3.29. Depo gazı oluşum eğrileri. ............................................................................. 67

Şekil 3.30. Düzenli depolama sistemi üniteleri ve depo gazı kullanım alanları................. 68

Şekil 4.1. Düzenli depolama sahası kesiti ........................................................................ 73

Şekil 4.2. Aylık besleme miktarı (ton) ve reaktörden çekilen biyogaz hacmi.................... 87

Şekil 4.3. Aylara göre reaktörden çekilen biyogaz ve metan gazı hacmi .......................... 88

Şekil 4.4. pH değişimi ..................................................................................................... 89

Şekil 4.5. Metan üretim oranı .......................................................................................... 89

Şekil 4.6. pH ölçüm değerleri .......................................................................................... 90

Şekil 4.7. Metan üretim oranı .......................................................................................... 90

Şekil 4.8. pH ölçüm değerleri .......................................................................................... 91

Şekil 4.9. Düzenli depolama sahası planı ......................................................................... 92

Şekil 4.10. 2012 yılı yakılan gaz hacmi ve elektrik üretim değerleri ................................ 96

Şekil 4.11. 2012 yılı metan oranlarının değişimi.............................................................. 97







XIII

RESİMLER LİSTESİ

Resim 3.1. Yakma tesisine getirilen atığın depolanması ve yakma odasına atılması ......... 18

Resim 3.2. İzaydaş klinik ve tehlikeli atık yakma ve enerji üretim tesisi .......................... 18

Resim 3.3. Parçalayıcı ve atıkların bunkerlerde depolanması ........................................... 19

Resim 3.4. Cüruf konveyörü............................................................................................ 21

Resim 3.5. (a) Atık ısı kazanı .......................................................................................... 22

Resim 3.5. (b) Elektrostatik filtre .................................................................................... 22

Resim 3.6. Modüler yakma sistemine ait örnek................................................................ 24

Resim 3.7. Plazma meşalesi ............................................................................................ 36

Resim 3.8. Kuzeydoğu İngiltere - Tees Valley Yenilenebilir Enerji Tesisinde kullanılacak olan günlük 1000 ton atık kapasiteli G65 reaktörü........................................................... 37

Resim 3.9. Reaktörün gaz bölmesine hava üflenmesi için gaz düzeneği........................... 53

Resim 3.10. Harici biyolojik desülfürizasyon sütunları .................................................... 53

Resim 3.11. Düzenli depolama alanı tabanına sırası ile kil, jeomembran, jeotekstil serilmesi ve sızıntı suyu borusu döşenmesi...................................................................... 65

Resim 3.12. Gaz toplama bacası ...................................................................................... 65

Resim 4.1. İnşaatı tamamlanmış sahaya ait görüntüler ..................................................... 74

Resim 4.2. Sızıntı suyu arıtma tesisi ................................................................................ 74

Resim 4.3. Tıbbi atık sterilizasyon tesisi.......................................................................... 75

Resim 4.4. Elektrik üretim motorları ............................................................................... 76

Resim 4.5. Biyogaz tankı................................................................................................. 76

Resim 4.6. Samsun Büyükşehir Belediyesi katı atık depolama sahası .............................. 80

Resim 4.7. Geri dönüşüm tesisi ....................................................................................... 81

Resim 4.8. Biyogaz reaktörü ........................................................................................... 86

Resim 4.9. Atıkların sahaya dökülmesi ve sıkıştırılması .................................................. 92

Resim 4.10. Yatay gaz bacalarının döşenmesi ................................................................. 93

Resim 4.11. Yatay gaz borusunun manifolt adı verilen toplama ünitesine bağlanması ..... 94

Resim 4.12. Yatay gaz borusunun manifolt adı verilen toplama ünitesine bağlanması ..... 94

Resim 4.13. Samsun düzenli depolama sahası kesiti ........................................................ 95

XIV

HARİTALAR LİSTESİ

Harita 4.1. Düzenli depolama sahası yerleşim planı ......................................................... 72

Harita 4.2. Samsun ilçeleri katı atık toplanması durum ................................................... 78

XV

SİMGELER VE KISALTMALAR

Simgeler Açıklamalar

oC : santigrat derece

C : karbon

CaCO3 : kalsiyum karbonat

Ca(OH)2 : kalsiyum hidroksit

CH3COOH : asetat

CH3OH : metanol

CH4 : metan

cm : santimetre

CO : karbonmonoksit

CO2 : karbondioksit

CO(NH2)2 : üre

ha : hektar

H2 : hidrojen

H2O : su buharı

HCl : hidrojen klorür

HF : hidrojen florür

H2S : hidrojen sülfür

K : permeabilite katsayısı

kcal : kilokalori

kg : kilogram

kJ/kg : kilojoule/kilogram

kWh : kilowatt saat

lt : litre

m : metre

m2 : metrekare

m3 : metreküp

mg : miligram

mm : milimetre

MJ : megajoule

MWh : megawatt saat

XVI

N : azot

NH3 : amonyak

NO, NO2, NOx : azot emisyonları

O2 : oksijen

ppm : milyonda bir (parts per million)

sn : saniye

SO2 : kükürtdioksit

SOx : kükürtoksit

Kısaltmalar Açıklamalar

AB : Avrupa Birliği

AÇA : Avrupa Çevre Ajansı

CNG : Sıkıştırılmış Doğalgaz (Compress Natural Gas)

ÇED : Çevresel Etki Değerlendirilmesi

ÇŞB : Çevre ve Şehircilik Bakanlığı

EPDK : Enerji Piyasası Düzenleme Kurulu

İZAYDAŞ : İzmit Atık Yakma ve Depolama Anonim Şirketi

LFG : Düzenli Depolama Gazı (landfillgas)

MBR : Membran Bioreaktörleri

ÖTL : Ömrünü Tamamlamış Lastik

TÜİK : Türkiye İstatistik Kurumu

WPC : Weistinghouse Plasma Corporation

1

1. GİRİŞ

Günümüzde şehirlerin en büyük sorunlarından biri kentlerdeki nüfus oranının

artmasına bağlı olarak artan ve sanayileşme ile paralellik gösteren katı atık miktarıdır.

Çeşitli kaynaklardan oluşan katı atıklar ülkemizde gerekli önlemler alınmadan vahşi

depolama sahalarına dökülmektedir. Katı atıklar hava, toprak, su kirliliği ve yangın

tehlikesi oluşturmadan, sağlıklı yaşam koşullarını tehlikeye düşürmeden uygun yöntemler

ile bertaraf edilmelidir.

Bununla beraber, fosil kökenli enerji kaynaklarının rezervlerinin sınırlı olması,

teknoloji ve sanayileşme ile artan enerji talebi ve buna bağlı olarak artan enerji fiyatları

alternatif enerji kaynaklarının oluşturulmasını ve kullanımını gündeme getirmiştir. Bu

alternatif enerji kaynaklarından bir tanesi de katı atıklardan enerji üretimidir.

Katı atıkların oluşturduğu çevresel problemler, azalan enerji kaynakları ve artan

enerji talebi göz önüne alındığında bu problemlerin aynı anda çözümüne en uygun yöntem

katı atıktan enerji üretilmesidir. Böylece bu problemler birbirlerine yardımcı olacak şekilde

çözülecek ve artan sera gazları (insan faaliyetleri sonucunda karbondioksit, metan vb. gibi

gazların atmosferdeki oranının artmasıyla ozon tabakasının delinmesi, bunun sonucunda da

havanın aşırı ısınması) salınımının azaltılması gibi yan bir fayda da sağlayacaktır.

Bu çalışmada katı atıkların bertarafı ile enerji elde edilmesi yöntemlerinden

bahsedilmiş ve son kısımda ise Samsun Büyükşehir Belediyesi’ne ait düzenli depolama

tesisi ile biyogaz reaktörü incelenmiştir.

3

2. KATI ATIK VE KATI ATIK YÖNETİMİ

2.1. Katı Atık

Katı atık, insan faaliyetleri sonucu evsel, ticari veya endüstriyel alanlarda oluşan

tekrar kullanılamayacak olan istenilmeyen ve toplumun menfaati gereği toplanıp

uzaklaştırılması gereken hem ayrışabilen hem de ayrışma özelliği olmayan katı nesneler

olarak tanımlanabilir.

Halk dilinde “çöp” olarak tanımlanan katı atıkların içeriğinde kağıt, cam, metal,

plastik vb. gibi yeniden değerlendirilebilir nitelikte malzemeler bulunmaktadır. Ancak çöp,

hiçbir şekilde dönüşümü olmayan ve bertaraf edilmesi gereken artık malzemeler olarak

tanımlanır.

2.2. Katı Atıkların Sınıflandırılması

Katı atıklar birleşimlerine ve kaynaklarına göre iki ana başlıkta sınıflandırılabilir:

2.2.1. Katı atıkların bileşimlerine göre sınıflandırılması;

Organik I: Kompostlanabilir ve yanabilir organikler (bitkisel, hayvansal, kağıt, tekstil

atıkları)

Organik II: Biyokimyasal ayrışması imkansız ya da çok yavaş olan organikler (odun, deri,

lastik, kemik, plastik atıklar)

İnert maddeler: Yanmayan maddeler (cam, porselen, taş, kil atıkları)

2.2.2. Katı atıkların kaynaklarına göre sınıflandırılması;

Katı atıklar kaynaklarına göre kentsel atıklar, endüstriyel atıklar, tehlikeli atıklar ve

özel atıklar olarak dört ana başlıkta sınıflandırılmış olup, çizelge 2.1’de atıkların

kaynaklandığı faaliyetler ve oluşan atık tipleri verilmiştir.

4

Çizelge 2.1. Katı atıkların kaynaklarına ve faaliyet alanlarına göre sınıflandırılması (Özbay 2006: 23)

Kaynak Atıkların kaynaklandığı faaliyetler ve yeri

Meydana gelen katı atıkların tipleri

Evsel

Büyük ve küçük ailelerin yaşadığı müstakil evler, küçük,

orta ve yüksek katlı apartmanlar.

Yiyecek atıkları, kağıt, karton, plastik, deri, bahçe atıkları, odun, cam, teneke kutular, alüminyum,

diğer metaller, kül, sokak süprüntüleri, özel atıklar (iri

eşyalar, tüketici elektronikleri, beyaz eşyalar, ayrı toplanmış bahçe atıkları, piller, yağ ve motorlu araç lastikleri), evsel zararlı atıklar, ölü

hayvanlar, terk edilmiş araçlar.

Ticari

Dükkanlar, lokantalar, marketler, iş merkezleri,

oteller, servis istasyonları, oto tamirhaneleri vs.

Kağıt, karton, plastik, ahşap, yiyecek atıkları, cam, metal, özel

atıklar, zararlı atıklar vs.

Kurumsal Okullar, hastaneler, cezaevleri, kamu binaları Ticari atıklarda olduğu gibi

İnşaat ve yıkım

Yeni inşaat alanları, yol onarım ve bakım alanları, bina

yıkımları, yıkık kaldırımlar

Ahşap, çelik, beton, toz ve toprak, tuğla, yapıştırıcı, kiremit ve tesisat,

ısı ve elektrik parçaları

Kentsel Katı Atıklar

Belediye hizmetleri

Cadde yıkama, çevre düzenleme, parklar ve plajlar,

diğer dinlenme alanları

Özel atıklar, çer çöp, sokak süprüntüleri, çevre düzenleme ve kesilen ağaç dalları, parklardaki

genel atıklar.

Endüstriyel proses katı atıkları

İnşa, fabrikasyon, hafif ve ağır üretim, rafineriler, kimyasal

tesisler, güç tesisleri, yıkım vs.

Endüstriyel proses atık sularındaki döküntü ve kırıntı maddeler, çöp, kül, yıkım ve inşaat atıkları, özel

atıklar ve zararlı atıklar Endüstriyel Atıklar

Zirai katı atıklar

Araziye ekilen ekinler, meyve bahçeleri, çiftlikler vs.

Bozulmuş yiyecek atıkları, zirai atıklar, zararlı atıklar.

Tehlikeli Atıklar

Tehlikeli atıklar

Araştırma, tıp, biyoloji, teknoloji merkezleri, klinikler

ve nükleer santraller

Radyoaktivite taşıyan atıklar, her türlü kimyasal, biyolojik, yanıcı ve

patlayıcı maddeler, patolojik, enfekte atıklar

Özel Atıklar Özel atıklar

Evsel katı atık sınıfı dışında kalan ancak evsel atıklara göre farklı yöntemlerle toplanması,

taşınması, işlenmesi ve bertaraf edilmesi gereken

atıklardır.

Atık yağlar, tarama çamurları ve yakma fırını külleri

Kentsel atıklar

Kentsel atıklar günlük hayat sırasında konutlarda, park ve bahçelerde, okullarda,

hastanelerde, kamu binalarında vb. yerlerde oluşan yasal olarak tehlikeli atık sayılmayan

5

ancak düzenli olarak uzaklaştırılması ve bertaraf edilmesi gereken atıklardır. Kentsel katı

atıklar, yemek ve mutfak kaynaklı atıklar, kağıt, karton, bahçe atıkları, ahşap, cam, teneke

kutular gibi atıklar olup çoğunlukla sıkıştırmalı kamyonlar veya diğer araçlarla

konteynırlar vasıtası ile toplanan atık türleridir.

Kentsel katı atık miktarı ve kompozisyonu, şehrin sosyo-ekonomik seviyesine,

gelişmişlik seviyesine, beslenme alışkanlıklarına vb. faktörlere bağlı olarak değişebilir.

Endüstriyel katı atıklar

Endüstriyel aktiviteler sonucu oluşan her türlü endüstriyel proses atık sularındaki

döküntü ve kırıntı maddeler, çöp, kül, yıkım ve inşaat atığı, özel atık ve zararlı atık içeren

maddeler endüstriyel atık olarak sınıflandırılır.

Tehlikeli atıklar

İnsan sağlığı, hava veya su kalitesi üzerinde risk teşkil eden, patlayıcı veya yanıcı

özellikli, bulaşıcı hastalık yaratan patojenlerin gelişmesine elverişli atıklardır. Tehlikeli

atıklar aşağıda sınıflandırılmıştır:

• Radyoaktif atıklar; “Araştırma, tıp ve teknoloji uygulamalarından çıkan

radyoaktivite özellik taşıyan atıklardır. Nükleer santraller ve nükleer silahlarla ilgili

çalışmalardan çıkan atıklar yüksek radyoaktiviteli atıklardır” (Özbay, 2006: 29).

• Kimyasal atıklar; “Korozif, reaktif veya toksik atıkları kapsamakla birlikte,

tehlikeli biyolojik atıklar hastanelerden ve biyolojik araştırma merkezlerinden

kaynaklanır. Boya ve vernik kalıntıları, asbest içeren maddeler, atık veya süresi

geçmiş ilaçlar, siyanür içeren sertleştirme tuzları, tehlikeli madde kalıntıları içeren

ambalaj malzemesi atıkları, fotoğrafçılık malzemeleri, metal içeren boya ve fosfat

çamuru gibi maddelerdir” (Özbay, 2006: 29).

• Biyolojik atıklar; “Sentetik organik maddelerin üretimini yapan (DDT, PBC)

merkezlerin atıkları ile gübre atıkları olarak sayılabilir” (Özbay, 2006: 30).

• Alev alabilir atıklar; “ Oksitleyici, parlama noktası 50 C°’den az olan, sürtünme ile

alev alabilen, nemi absorblayarak alev alabilen, kendiliğinden kimyasal değişimlere

6

uğrayarak alev alabilen maddelerdir. Örneğin organik solventler, etil alkol, eteri

aseton, ksilen ve bir çok klorlu çözücü içeren atıklardır” (Özbay, 2006: 30).

• Patlayabilir atıklar; “Yanmaya eğilimli ya da diğer maddelerin yanmasına neden

olan atıklardır. Örneğin eski piller ve aküler, floresan lambalar” (Özbay, 2006: 30).

Tehlikeli atıklar 14.03.2005 tarih ve 25755 sayılı Resmi Gazete’de yayımlanan

Tehlikeli Atıkların Kontrolü Yönetmeliği’ ne tabi olan atık türleridir. Tehlikeli atıklar, katı

atıklarla birlikte bertaraf edilemedikleri gibi normal şehir çöplüklerinde nihai bertaraf

göremezler. Bu atıklar çevre ve insan sağlığı açısından önemli riskler taşıdığından diğer

atık türlerinden farklı ve özel işlemlere tutulurlar. İlgili yönetmeliğe göre bu atıklar,

çevreden ve her biri ayrı olarak izole edilmiş ve örtülmüş hücrelerde toprağın altında ve

üstünde depolanabilir, pompalanabilir atıkların kuyulara, tuz kayalarına veya doğal olarak

bulunan derin boşluklara enjeksiyonu, yakma vb. gibi yöntemlerle bertaraf edilebilir.

Ayrıca metallerin ve metal bileşiklerinin ıslahı/geri dönüşümü, kullanılmış yağların

yeniden rafine edilmesi veya diğer tekrar kullanımları, katalizör1 parçalarının

(bileşenlerinin) geri kazanımı gibi yöntemlerle tehlikeli atıkların geri kazanılması

sağlanabilir.

• Tıbbi atıklar; “Hastane, sağlık kuruluşları, veteriner klinikleri ve laboratuvarlardan

kaynaklanan patolojik ve patolojik olmayan, enfekte kimyasal atıklar, kesici ve

delici malzemeler ve sıkıştırma kaplarıdır” (Özbay, 2006: 30).

Tıbbi atıklar, 22.07.2005 tarih ve 25883 sayılı Resmi Gazete’de yayımlanan Tıbbi

Atıkların Kontrolü Yönetmeliği’ ne tabi olan atık türleridir.

Özel katı atıklar

“Yasal olarak evsel katı atık sınıfı dışında kalan ancak evsel atıklara göre farklı yöntemlerle toplanması, taşınması, işlenmesi ve bertaraf edilmesi gereken atıklardır. Tehlikeli Atıkların Kontrolü Yönetmeliği ekinde yer alan “Özel İşleme Tabi Atıklar” listesinde atık yağlar ve çeşitli yakma fırınlarından kaynaklanan küller ile tıbbi atıklar yer almaktadır” (Özbay, 2006: 31).

2.3. Türkiye’de Katı Atık Yönetimi

1 Katalizör; kimyasal bir reaksiyonun hızını arttıran veya yavaşlatan maddeler.

7

2.3.1. Yönetmelikler ile katı atık yönetimi

Ülkemizde 1930’lardan itibaren atık yönetimi hakkında çok sayıda yasal düzenleme

yapılmıştır, ancak finansman desteğinin zayıf, teknik bilgi ve donanımın yetersiz oluşu gibi

sebeplerle, halen sağlıklı bir atık yönetim sistemi oluşturulamamıştır. Türkiye’deki atık

yönetimini düzenleyen yönetmelik ve tebliğler Çizelge 2.2’de görülmektedir.

Türkiye’de çevre koruma politikası esas olarak 1983 yılında yürürlüğe konulan

2872 sayılı Çevre Kanunu ve bu Kanuna göre hazırlanmış tüzük, yönetmelik ve

tebliğlerden oluşur. Çevre Kanunu Türkiye’deki hem çevre ile ilgili köklü ve doğrudan

yasal çalışmaların başlangıcı hem de çevre koruma politikasının temel çerçevesi olarak

kabul edilir. Çevre Kanunu’nun 8. maddesi gereği; “her türlü atık ve artığı, çevreye

zarar verecek şekilde, ilgili Yönetmeliklerde belirlenen standartlara ve yöntemlere

aykırı olarak doğrudan ve dolaylı biçimde alıcı ortama vermek, depolamak, taşımak,

uzaklaştırmak ve benzeri faaliyetlerde bulunmak yasaktır.

Yasal olarak ülkemizde çevrenin korunması ve çevre kirliliğinin önlenmesi,

atıkların toplanması, taşınması ve geri kazanılması ile çevre ve insan sağlığına olumsuz

etki yapmadan nihai bertarafına ilişkin yükümlülük, yetki ve sorumluluklar 5393 sayılı

Belediye Kanunu kapsamında belediyelere ve 5216 sayılı Büyükşehir Belediyesi

Kanunu ile büyükşehir belediyelerine verilmiştir (Çevre ve Şehircilik Bakanlığı [ÇŞB]

Düzenli Depolama Tesisleri Saha Yönetimi ve İşletme Kılavuzu,2014:4).

8

Çizelge 2.2. Atık yönetimini düzenleyen yönetmelik ve tebliğler (Atık Yönetimi III. Sempozyumu; 2013)

KANUNLAR YÖNETMELİKLER TELİĞLER/GENELGELER/ USUL ESASLAR

1930 -Belediyeler Kanunu - Umumi Hıfzısıhha Kanunu

1983 Çevre Kanunu 1991 Katı Atıkların Kontrolü Yönetmeliği 1993 Tıbbi Atıkların Kontrolü

Yönetmeliği (Mülga)

1995 Tehlikeli Atıkların Kontrolü Yönetmeliği (Mülga)

2001 Atıkların Ek Yakıt Olarak Kullan. Uygulanacak Kurallar Hakkında Tebliğ (İptal)

2004 -Büyükşehir Belediyesi Kanunu - Türk Ceza Kanunu (181,182. mad.)

- Hafriyat Toprağı, İnşaat ve Yıkıntı Atıklarının Kontrolü Yönetmeliği - Ambalaj ve Ambalaj Atıklarının Kontrolü Yönetmeliği (Mülga) - Atık Yağların Kontrolü Yönetmeliği (Mülga) - Atık Pil ve Akümülatörlerin Kontrolü Yönetmeliği

2005 - Belediye Kanunu - İl Özel İdaresi Kanunu

- Tehlikeli Atıkların Kontrolü Yönetmeliği - Bitkisel Atık Yağların Kontrolü Yönetmeliği - Tıbbi Atıkların Kontrolü Yönetmeliği

- Atıkların Ek Yakıt Olarak Kullan. Uyulacak Kurallar Hakkında Tebliğ (İptal) - Tehlikeli Atık Taşıma Genelgesi(İptal)

2006 Çevre Kanunu (10. Değişiklik)

Ömrünü Tamamlamış Lastiklerin Kontrolü Yönetmeliği

-Tıbbi Atıkların Sterilizasyonu Hakkında Genelge(İptal) -Tıbbi Atık Yılsonu Raporları Hakkında Genelge -Katı Atık Bertaraf Tesisleri İş Teslim Planı Hakkında Genelge

2007 -Poliklorlu Bifenil ve Poliklorlu Terfenillerin Kontrolü Yönetmeliği -Ambalaj Atıklarının Kontrolü Yönetmeliği(Mülga)

-Katı Atık Karakterizasyonu ve Katı Atık Bertaraf Tesisleri Bilgi Güncellemesi Genelgesi

2008 -Atık Yönetimi Genel Esaslarına İlişkin Yönetmelik -Atık Yağların Kontrolü Yönetmeliği -Ambalaj Atıklarının Kontrolü Yönetmeliği (Mülga) -Elektrikli Ve Elektronik Eşyalarda Bazı Zararlı Maddelerin Kullanımının Sınırlandırılmasına Dair Yönetmelik (Mülga)

Hafriyat Toprağı, İnşaat ve Yıkıntı Atıkları Yetki Devri Genelgesi -Tıbbi Atıkların Güvenli Bertarafı Hakkında Genelge (İptal)

2009 -Ömrünü Tamamlamış Araçların Kontrolü Hakkında Yönetmelik

Tanker Temizleme Tesisleri Tebliği

9

-Çevre Kanununca Alınması Gererken İzin ve Lisanslar Hakkında Yönetmelik

2010 -Atıkların Düzenli Depolanmasına Dair Yönetmelik –Atıkların Yakılmasına İlişkin Yönetmelik

-Entegre Atık Yönetim Planı Genelgesi -Tehlikesiz ve İnert Atıkların Geri Kazanımı Tebliği -İnert Maden Atıklarının Alan Islahı, Restorasyon Dolgu Maksadıyla Kullanımı veya Depolanmasına İlişkin Genelge -Atıkların Düzenli Depolanmasına Dair Yönetmeliğe İlişkin Genelge -Tıbbi Atıkların Bertarafı Hakkında Genelge -Düzenli Depolama Tesisi Uygulama Projeleri Hazırlanmasına İlişkin Genelge

2011 - Ambalaj Atıklarının Kontrolü Yönetmeliği

-Katı Atık Bertaraf ve Ön İşlem Tesisleri Proje Onayı Genelgesi -Bazı Tehlikesiz Atıkların Geri Kazanımı Tebliği - Ömrünü Tamamlamış Araçların Depolaması, Arındırılması, Sökümü Ve İşlenmesine İlişkin Teknik Usuller Tebliği -Düzenli Depolama Tesisleri Denetim Talimatnamesi(2011/13) -Maden Atıklarının Düzenli Depolanması ve Diğer Düzenli Depolama Tesislerinin Teknik Düzenlemesine İlişkin Genelge (2011/12)

2012 -Atık Elektrikli ve Elektronik Eşyaları Kontrolü Yönetmeliği

-Sondaj Çamurlarının ve Krom Madeninin Fiziki İşleme Tabi Tutulması Sonucu Ortaya Çıkan Atıkların Bertarafına İlişkin Genelge(2012/15) - Belgelendirme Dosyalarında Bulunması Gereken Bilgi ve Belgeler İle Belgelendirme Dosyalarının Hazırlanmasında Dikkat Edilecek Hususlara Ait Usul ve Esaslar –Ambalaj Atıkları Yönetim Planının Hazırlanmasına, Uygulanmasına ve İzlenmesine İlişkin Usul ve Esaslar -Yetkilendirilecek Kuruluşlarda Aranacak Kurumsal, Teknik ve Mali Özellikler İle Buna İlişkin Usul ve Esaslar

2015 -Atık Yönetimi Yönetmeliği

10

2.3.2. Ülkemizde katı atık miktarı ve yönetimi

Ülkemizdeki atık miktarının büyük bir kısmını evsel atıklar, endüstriyel katı atıklar

ve hastane atıkları oluşturmaktadır.

Nüfus ile kentleşmenin hızla artmasına paralel olarak artış gösteren katı atık

miktarı, gerekli önlemler alınmadan ve yeterli teknik altyapı oluşturulmadan çevreye

bırakıldığında kentlerin önemli sorunlarından biri haline gelmektedir.

TÜİK’in 20.02.2014 tarihli haber bülteninde yayınlanan, 2012 yılı Belediye Atık

İstatistikleri Anketi sonuçlarına göre toplam 2950 belediyeden 2894’ü atık toplama ve

taşıma hizmeti vermektedir. Çizelge 2.3’de görüldüğü üzere 2012 yılı yaz mevsiminde

14,6 milyon ton, kış mevsiminde ise 11,2 milyon ton olmak üzere toplam 25,8 milyon ton

atık toplanmıştır.

Çizelge 2.3. 2012 yılı belediye katı atık istatistikleri temel göstergeleri (http://rapory.tuik.gov.tr/28-08-2015-14:17:32-4370980758062345661256438909.html)

11

Şekil 2.1’e göre toplam 25,8 milyon ton atığın, %59,9’u düzenli depolama

tesislerine, %37,8'i belediye çöplüklerine, %0,6'sı kompost tesislerine gönderilerek,

%1,7'si ise diğer yöntemler ile bertaraf edilmiştir.

Şekil 2.1. Bertaraf yöntemine göre belediye katı atık yüzdesi (2012 yılı)

Çizelge 2.4’de, TÜİK 2012 verileri yıllara göre toplanan çöp miktarı ve kişi başına

düşen çöp miktarlarını göstermektedir. Çizelge incelendiğinde kişi başı ortalama belediye

atık miktarlarının düştüğü ve düzenli depolama alanlarına gönderilen atık miktarlarının her

yıl arttığı görülmektedir.

Çizelge 2.4. Belediyelerin yıllara göre atık miktarı ve bertaraf yöntemleri (http://rapory.tuik.gov.tr/26-04-2015-15:06:36-3758230421790100140837163477.html)

2002 2004 2006 2008 2010 2012 Toplam Belediye Sayısı 3227 3225 3225 3225 2950 2950 Atık hizmeti verilen belediye sayısı 2984 3028 3115 3129 2879 2894 Toplanan belediye atık miktarı (bin ton/yıl) 25373 25014 25280 24361 25277 25845 Kişi başı ort. Belediye atık miktarı (kg/kişi-gün) 1,34 1,31 1,21 1,15 1,14 1,12 Atık bertaraf yöntemleri ve miktarı (bin ton/yıl) Belediye çöplüğüne atılan 16310 16416 14941 12678 11001 9771 Düzenli depolama tesislerine gönderilen 7047 7002 9428 10947 13747 15484 Kompost tesisine gönderilen 383 351 255 276 194 155 Açıkta yakarak 221 102 247 239 134 105 Dereye ve göle dökerek 197 155 70 48 44 33

Türkiye’de uygulanan katı atıkların bertaraf yöntemleri incelendiğinde, Çizelge 2.4.

ve Şekil 2.2’den anlaşılacağı üzere belediyelerin düzenli depolama yöntemini uyguladıkları

12

görülmektedir. Bu durumun en önemli nedeni düzenli depolamanın diğer bertaraf

yöntemlerine göre daha az yatırım gerektirmesi ve işletme maliyetlerinin daha düşük

olmasıdır.

Şekil 2.2. Belediyelerin yıllara göre atık miktarı ve bertaraf yöntemlerinin değişimi

Avrupa Birliği (AB) sınırları içerisinde her yıl 40 milyondan fazlası zararlı atık

olarak sınıflandırılan 2 milyar ton dolayında atık oluşmaktadır. Düzenli atık depolama

alanları hızla dolmakta, ağır metaller ve toksik maddeler yeraltı sularına ve toprağa

karışarak çevreye zarar vermektedir (Kalyoncu, 2005: 41).

Avrupa Birliğince Avrupa’nın atık durumunun iyileştirilmesine yönelik belirlenen

beş temel ilke şunlardır:

• Atık yönetimi hiyerarşisi; üye ülkelerde atık üretiminin ve zararının en aza

indirilmesi, geri kazanımın arttırılması veya atıkların enerji elde etmek için

bertarafı,

• Topluluk düzeyinde ve şayet mümkün ise üye ülke düzeyinde kendine yeterlilik;

En uygun teknoloji ile kapsamlı ve yeterli düzeyde atık yönetim sistemi kurulması,

• En uygun, en ekonomik teknoloji; İşletmelerden çevreye yayılan emisyonların

ekonomik açıdan verimli bir şekilde, mümkün olan en az seviyeye indirilmesi,

• Yakınlık: Atıkların kaynağına mümkün olduğunca yakın bir alanda yok edilmesi,

13

• Üretici Sorumluluğu: Atık bertaraf maliyetlerinin atık üreticisi tarafından

karşılanması yani “kirleten öder ” prensibi (Kalyoncu, 2005: 41-42).

Ülkelerin AB’ye üye olmak için yerine getirmeleri gereken kıstaslar, 1993

Kopenhag Zirvesinde “Kopenhag Kriterleri” ile tanımlanmıştır. Kopenhag Kriterleri;

siyasi kıstaslar, ekonomik kriterler ve AB müktesebatının (temel Avrupa Birliği

anlaşmalarında ve diğer yardımcı hukuk kaynaklarında (tüzük, karar, yönerge vs.) yer alan

kural ve kurumlar bütününün) benimsenebilmesi olmak üzere üç başlık altında

toplanmaktadır. AB müktesebatında 33 başlık olup, “Çevre” bunlardan 27. başlıktır. Çevre

başlığı altında ise, atık yönetimi alt başlığı bulunmaktadır.

Atık yönetimi alanında halen 16 adet yönetmelik yürürlükte olup, bu yönetmelikler

Avrupa Birliği müktesebatına uyum amacıyla ve çeşitli projeler kapsamında geliştirilerek

güncellenmektedir.

Ülkemizde çevrenin korunması ve çevre kirliliğinin önlenmesi, atıkların

toplanması, taşınması ve geri kazanılması ile çevre ve insan sağlığına olumsuz etki

yapmadan nihai bertarafına ilişkin yükümlülük, yetki ve sorumluluklar 5393 sayılı

Belediye Kanunu kapsamında belediyelere ve 5216 sayılı Büyükşehir Belediyesi Kanunu

ile büyükşehir belediyelerine verilmiş olup, atık yönetiminde temel uygulayıcı birim

Belediyeler ve Büyükşehir Belediyeleridir.

Ülkemizin 2003 yılında üye olduğu Avrupa Çevre Ajansı (AÇA), "Avrupa’da

Çevre: Durum ve Genel Görünüm 2015" raporunu 03 Mart 2015 tarihinde Brüksel’de

açıkladı. Rapora göre ülkemizde sera gazı emisyonlarında yüzde 20’lik azalma, enerjinin

yüzde 20'sinin yenilenebilir kaynaklardan elde edilmesi ve enerji verimliliğinde yüzde 20

artış öngörüldü. Raporda Türkiye’nin, 2007-2010 yılları arasında hava sahasındaki zararlı

toz partiküllerinin yüzde 29 oranında azaldığı, asit yağmurlarına neden olan kükürt

dioksitin (SO2) yüzde 43’ünün de yok edildiği belirtilmiştir.

15

3. KATI ATIKLARDAN ENERJİ ELDE ETME METOTLARI

Katı atıklardan enerji elde edilmesi, geri dönüşümü sağlanamayan katı atıkların,

çeşitli prosesler sonucu elektrik enerjisine dönüştürülmesidir. Bu yöntemler aşağıda

sıralanmıştır:

• Yakma

• Piroliz

• Gazlaştırma

• Biyogaz

• Düzenli depolama.

Geri dönüşümsüz katı atıkların yakma, gazlaştırma, piroliz, biyogaz ve düzenli

depolama (LFG) prosesleri sonucunda ısı veya elektrik enerjisine dönüştürülmesi, fosil

enerji kaynaklarına olan ihtiyacı dengeleyerek karbon emisyonunu azaltırken aynı

zamanda depolama alanlarında oluşan tehlikeli metan gazı birikimini de kullanarak

yenilenebilir bir enerji kaynağı oluşturmaktadır.

3.1. Yakma

Yakma teknolojisinde enerji üretiminin temel prensibi atıkların özel fırınlarda

yakılırken, buhar türbinleri kullanılarak elektrik veya ısı enerjisi üretimidir. Bu teknoloji

ile sadece kentsel katı atıklar değil, tıbbi ve tehlikeli atıklar da bertaraf edilmektedir.

Akpınar’a (2006) göre katı atığın yakma teknolojisi ile bertarafında ağırlıkça %75,

hacimce %90 azalma sağlanmaktadır.

Bir katı atık yakma tesisine ait genel proses şeması Şekil 3.1’de görülmektedir.

Yakma tesisine gelen atıklar öncelikle çöp depolama alanına yerleştirilir. Bu katı atıklar bir

vinç yardımı ile içerisinde atığın karışmasını ve homojen bir yanma meydana gelmesini

sağlayan ızgaralar bulunan yanma odasına (Şekil 3.2) boşaltılır. Katı atığın yanması

sırasında ortaya çıkan ısı, suyu buhara dönüştürmek için kullanılır. Yüksek sıcaklık ve

yüksek basınçla türbine gelen buhar, sıcaklık ve basıncı düşürülerek elektrik enerjisi üreten

jeneratöre gönderilir. Kalan küller toplanıp bir depolama alanına alınırken, baca gazı1 ve

1 Baca gazı; yakma işlemi sırasında yayılan, yakılmış atıkların içinde bulunan zararlı maddeleri taşıyan gaz.

16

uçucu küller1 yüksek verimli bir filtreleme sistemi tarafından yakalanıp, gerekli işlemler

yapıldıktan sonra atmosfere verilir.

Şekil 3.1. Evsel katı atık yakma tesisi genel prosesi (http://wteinternational.com/technology/wte-technology-overview/)

Şekil 3.2. Yakma odasında bulunan ızgara örnekleri (ERDİN. Yakma-Piroliz Tesisi ve Madde Akışı Hesabı Ders Notları)

1 Uçucu kül; Kazan, fabrika filtresi veya elektrostatik çöktürücüden çıkarılan, baca gazı tarafından taşınan artık partiküller.

17

Akpınar’a (2006; 79) göre atıklardan yakarak enerji elde etmek için atığın kalorifik

değerinin 8000-9000 kJ/kg olması gerekmektedir. Buna göre katı atığın, yakma yöntemi ile

bertaraf edilirken aynı zamanda enerji elde edilmesi isteniyorsa, atık analizi yapılarak atık

içeriğinin kalorifik değeri belirlenmeli ve yakma tesisi tasarlanırken çöp bileşiminin yanma

özellikleri göz önünde bulundurulmalıdır. Örneğin, belli bir bölgedeki atığın enerji

potansiyeli oluşturabilmesi için atık içeriğinin karbon (C) değerleri, %40’ın üstünde

olmalıdır (Üstün ve Kurban;2011).

Katı Atık Yönetmeliğinin “Yedinci Bölüm Katı Atıkların Yakılması” başlıklı

maddesine göre minimum hücre sıcaklığının 800°C olması, sistemde poliklorlü aromatik

hidrokarbonu1 çok olan atıklar yakılıyorsa, yakma hücresinin sıcaklığının 1200°C

olmalıdır.

Katı atıkların yakma yöntemi ile bertaraf edilmesinde, katı atık hacminin büyük

oranda azaltılması ve patojenik bakterilerin yüksek sıcaklıkta tamamen ölmesi

sağlanmaktadır. Ayrıca ihtiyaç duyulan tesis alanı diğer yöntemlere göre daha azdır. Buna

karşın ilk yatırım ve işletme maliyeti yüksektir ve yakma prosesi sonucu oluşan baca

gazının sağlıklı şekilde arıtılmaması durumunda hava kirliliği oluşmaktadır.

Katı atıkların yakılarak enerji elde edilmesinde üç yöntem mevcuttur:

• Toplu yakma

• Modüler sistemler,

• Atıktan türetilmiş yakıtlar.

3.1.1. Toplu yakma

Yakılarak enerji üretimi için kullanılacak atık için ön ayrım yapılabilir veya

yapılmayabilir, ancak geri dönüşümü sağlanabilecek ürünlerin ekonomiye kazandırılması

için kaynakta ayrıştırmanın haricinde yakma işlemi öncesinde de mümkün olabildiğince ön

ayrım yapılmalıdır. Yakma üniteleri katı atıkların tek bir yanma odasında yakılması için

tasarlanırlar. Toplu yakma sistemlerinde havanın, atığın tüm parçalarına ulaşabilmesini

sağlamak için mümkün olabildiğince fazla hava kullanılmaya çalışılır. Çoğu yakma

1 Poliklorlü aromatik hidrokarbon; Bazı bileşikleri kanserojen ve mutajen olan kimyasal bileşiklerdir.

18

tesisinde atığın hava ile karışımı, eğimli ve hareketli bir ızgara üzerinde atığın hareket

ettirilmesi ile sağlanır. Resim 3.1’de yakma tesisine getirilen atığın depolanması ve yakma

odasına atılarak yakılması görülmektedir.

Resim 3.1. Yakma tesisine getirilen atığın depolanması ve yakma odasına atılması

Ülkemizde Kocaeli Büyükşehir Belediyesi tarafından, İzmit Çevre Entegre Projesi

kapsamında 1996 yılında kurulmuş olan klinik ve tehlikeli atık yakma ve enerji üretim

tesisi (Resim 3.2) bulunmaktadır. Tesis 1997 yılından itibaren atık kabul etmeye

başlamıştır, yıllık 35 000 ton atık işleme ve maksimum 5,2 MW/h elektrik üretimi

kapasitesine sahiptir.

Resim 3.2. İZAYDAŞ klinik ve tehlikeli atık yakma ve enerji üretim tesisi (http://www.webcitation.org/query?url=http%3A%2F%2Fwww.rec.org.tr%2Fdyn_files%2F31%2F3673-iZAYDAs.pdf&date=2015-08-28)

19

Tesise tehlikeli atık getiren araçların araç lisans kontrolleri ve sonrasında radyasyon

cihazından geçirilerek radyoaktif madde kontrolleri yapılmaktadır. Radyasyon cihazından

geçen araçların, kantarda tartım işlemleri yapılarak kayıt formları hazırlanmaktır. Tesise

kabul edilen atıklar; numuneleri alınmakta ve analizleri yapılarak ilgili ara depolama

alanlarına sevk edilmektedir. Tesise gelen büyük ambalajlı atıklar parçalayıcıdan

geçirilerek (Resim 3.3) parçalama işlemi sonunda küçük ebatlara bölünen atıkların diğer

atıklarla daha düzgün karışması, böylece yanma veriminin artması sağlanır. Katı atıklar

bunker (yakma bölgesi) kasetlerinde geçici olarak depolanmakta (Resim 3.3) ve yakmaya

hazır hale getirilmektedir. Katı atıkların burada depolanması sırasında oluşan gazlar ise,

hava fanları ile yakma odasını beslemektedir. Tesiste, katı ve toz özellikte olup da diğer

atıklar ile karıştırıldığında reaksiyon veren, kirlilik parametreleri yüksek olan atıklar, farklı

bir alanda depolanmakta ve ambalajları ile birlikte yakılarak bertaraf edilmektedir

(http://www.webcitation.org/query?url=http%3A%2F%2Fwww.rec.org.tr%2Fdyn_files%2

F31%2F3673-iZAYDAs.pdf&date=2015-08-28).

Resim 3.3. Parçalayıcı ve atıkların bunkerlerde depolanması (http://www.webcitation.org/query?url=http%3A%2F%2Fwww.rec.org.tr%2Fdyn_files%2F31%2F3673-iZAYDAs.pdf&date=2015-08-28)

Bunker alanına alınan atıklar vinç yardımıyla karıştırılarak homojen hale getirilir.

Ön hazırlık işlemleri gerçekleştirilen atıklar sonra kreyn vasıtasıyla döner fırında 921°C-

1150°C sıcaklık aralığında ve ortalama 95-120 dakika kalış süresinde; son yakma odasında

ise 923°C-1250°C sıcaklık aralığında ve minimum 2,5 saniye kalış süresinde yakılmaktadır



20

Şekil 3.3. İZAYDAŞ yakma tesisi genel proses şeması görülmektedir.

Şekil 3.3. İZAYDAŞ yakma tesisi akış şeması (http://www.webcitation.org/query?url=http%3A%2F%2Fwww.rec.org.tr%2Fdyn_files%2F31%2F3673-iZAYDAs.pdf&date=2015-08-28)

Yakma hızının ayarlanabilmesini sağlayan dişli mekanizmaya sahip bir elektrik

motoru bulunan döner fırının ana ünitesinde, elektrik kesintileri ve ateşe dayanıklı

kaplamanın değiştirilmesi sırasında kullanılmak üzere dizel motorlu ikinci bir tahrik ünitesi

de yer almaktadır. Döner Fırının ön duvarında atık besleme mekanizmaları ve ateşleme

sistemleri bulunmaktadır. Döner Fırın haznesi kontrollü bir şekilde fırın ekseni boyunca

%2’lik bir eğim (Bkz. Şekil 3.4) ile İkinci Yakma Odasına hareket etmektedir. Döner

fırındaki yakma işlemi sonucu açığa çıkan gazların içindeki organik maddelerin, daha iyi

yakılarak imha edilebilmesi için yanma gazları yüksek sıcaklıkta yeterli süre (en az 2.5 sn)

bekletilmektedir. Tesiste, İkinci Yakma Odasında sıcaklığın alt sınırın altına düşmesi

durumunda otomatik olarak devreye giren bir brülör ve döner fırını terk eden gazların

sıcaklığını yükseltmek için iki brülör olmak üzere toplam üç brülör1 bulunmaktadır



1 Brülör; Motorların mekanik enerji üretmek için kullandıkları yakıtın “tamamını” yakması için geliştirilmiş bir cihaz olan brülör, yakıt ile havanın belirli bir oranda karıştırılmasını ve böylece yanma odasına alınan yakıtın tamamının yanmasını sağlar

21

Şekil 3.4. Döner fırın ve son yakma odası (http://www.webcitation.org/query?url=http%3A%2F%2Fwww.rec.org.tr%2Fdyn_files%2F31%2F3673-iZAYDAs.pdf&date=2015-08-28)

İkinci Yakma Odası ateşe dayanıklı kaplaması bulunan silindirik bir hazne şeklinde

olup, cüruf boşaltma deliği Döner Fırın çıkış - İkinci Yakma Odası giriş bölümünün altında

yer almaktadır. Döner Fırından dökülen cüruf ve küller bu boşaltma deliğinden ıslak tip

cüruf konveyörüne (Resim 3.4) boşalmaktadır



Resim 3.4. Cüruf konveyörü

22

Son yakma odasından gelen 1050 °C - 1250 °C’deki atık gaz, soğutma amacıyla

Resim 3.5 (a)’da görülen atık ısı kazanına girmekte ve 180 °C - 200 °C’de çıkmaktadır. Bu

soğutma işlemi esnasında atık ısı kazanında 350 °C sıcaklık ve 40 bar basınçta, maksimum

27,1 ton/saat buhar ve üretilen buharın Türbin-Jeneratör Ünitesi’ne gönderilmesi ile

maksimum 5,2 MW/h elektrik üretilmektedir. Üretilen elektrik enerjisi ile tesis ihtiyacı

karşılandıktan sonra kalan kısım ulusal sisteme satılmaktadır



(a) (b) Resim 3.5. (a)Atık ısı kazanı

(b) Elektrostatik filtre http://www.webcitation.org/query?url=http%3A%2F%2Fwww.rec.org.tr%2Fdyn_files%2F31%2F3673-iZAYDAs.pdf&date=2015-08-28

Yanma ünitesinden geçerek ısı değiştiricide soğutulan baca gazlarının atmosfere bırakılmadan önce gaz temizleme ünitelerinde arıtılması gerekmektedir. Sistemden ayrılan baca gazları gaz temizleme ünitesinde kalsiyum hidroksit (Ca(OH)2) ve kalsiyum oksit (CaO) kullanılarak kükürt dioksit ve halojenli bileşikler (HCl, HF) kalsiyum sülfat kalsiyum klorür ve florür ürünlerine dönüştürülerek çöktürülebilir. Azot oksitler (NOx) ise üre enjeksiyonu ve katı atıkların gazlaştırılması sonucu açığa çıkabilecek amonyak (NH3) kullanılarak azot gazına indirgenerek baca gazlarının arıtılması sağlanmaktadır (Ankara Mamak Katı Atık Gazlaştırma Tesisi Kapasite Artışı ÇED Raporu; 27-28).

23

Atık ısı kazanı çıkışında sıcaklığı 180 °C - 200 °C’ye düşen ve içindeki büyük toz

partiküllerini bırakan atık gaz, ortalama verimi %99,63 olan elektrostatik filtreden (Resim

3.5 (b)) geçirilerek etkin bir toz ayrım işlemine tabi tutulur. Gaz içindeki toz partiküllerine

elektrik yüklemesi yapılarak ve güçlü bir elektrik alanı oluşturularak, toz partiküllerinin

toplama elektrodunda birikmesi sağlanmaktadır. Elektrostatik filtreden çıkan gaz, venturi

yıkayıcısında1 su ile yıkanarak bünyesindeki halojen bileşikleri ve ağır metaller tutulur.

Venturi yıkayıcısından geçen atık gaz, ikinci yıkama aşaması olan kireç püskürtmeli

yıkayıcıya gelerek, burada baca gazında bulunan SO2 ve kalan kirleticilerin giderimi

sağlanmaktadır. Atık gazlar kireç püskürtmeli yıkayıcı da kireç sütü çözeltisi ile yıkanarak,

SO2 ile arta kalan halojen bileşikleri ve ağır metallerden arındırılmaktadır. Buradan çıkan

gaz, Dioksin-Furan2 Kontrol Ünitesi’nden geçirilmektedir. Fiziksel ve kimyasal olarak

temizlenen 50 °C - 58 °C sıcaklığındaki gaz, fan aracılığı ile tesis bacasından atmosfere

verilmektedir



3.1.2. Modüler sistemler

Modüler Sistemler işlenmemiş, kentsel katı atıkları yakmak için tasarlanmış

olmakla birlikte, toplu yakma sistemlerine göre çok daha küçük ve taşınabilir olmasıyla

(Şekil 3.5 ve Resim 3.6) toplu yakma tesislerinden farklıdır.

Şekil 3.5. Modüler sistem akış şeması

1 Venturi yıkayıcı; gazlardan tozu gidermeye yarayan yıkayıcı tipi 2Dioksin/furanlar; genellikle yanma prosesleri sonucunda oluşan, hem gaz hem de partikül halde olabilen, düşük konsantrasyonlarda bile toksik olan kirleticilerdir.

24

Resim 3.6. Modüler yakma sistemine ait örnek

3.1.3. Atıktan türetilmiş yakıtlar (ATY)

Atıktan Türetilmiş Yakıtlar için tam bir tanımı olmamakla birlikte, genellikle “Atık

Yönetimi Genel Esaslarına İlişkin Yönetmelik Ek-4”te tanımlı atık kodlarına sahip

tehlikeli ve tehlikesiz evsel atıkların, ticari atıkların veya endüstri prosesleri sonucu oluşan

atıkların içinden ayrılmış yüksek kalorifik değere sahip olan kısmından türetilen ve

alternatif yakıt olarak kullanılmak üzere ön işleme tabi tutularak hazırlanan yakıtlar için

kullanılmaktadır.

İşlenilen her atık kalorifik değeri eşleniğinde fosil yakıt azaltımını sağlayarak yeni

atık oluşumu ve kaynak kullanımını da engellemektedir. Çimento fabrikaları, proses

özellikleri nedeni ile atıkları ek yakıt olarak kullanılabilmekte olup aynı zamanda atıkların

yönetmeliklere ve çevreye uyumlu bir şekilde imha edilebilme yetisine sahip tesislerdir.

3.2. Piroliz

Özbay (2006;179) pirolizi, “oksijen yokluğunda ya da kısıtlı miktarda oksijen

bulunduğu zamanlarda maddelerin termal yollara ayrıştırılması” olarak tanımlamaktadır.

Piroliz organik maddelerin oksijensiz ortamda ısıtılarak gaz, katı veya sıvı ürünlere

dönüşmesi işlemidir ve atıkların sıcaklık etkisiyle bozundurulması temeline dayanır.

Bozunma sırasında sıcaklık etkisi ile atığın yapısında bağ kopmaları veya zincir kırılmaları

sonunda gaz, sıvı ve katı ürünler oluşur.

25

Şekil 3.6’da piroliz tesisi genel akış şeması görülmektedir. Atıklar fırının üst

kısmından fırına atılır. Fırının sıcaklığı aşağıya indikçe arttığı için atıklar dibe çöktükçe

erirler ve atıkların yapısında bulunan gazlar açığa çıkar.

Şekil 3.6. Piroliz akış şeması örnekleri (http://www.marmore.com.tr/teknolojiler-piroliz)

Oluşan bu gazlar Şekil 3.7’de görüldüğü gibi ısındıkça yükselirler ve fırının üst

kısmına yakın bir yerden dışarı çıkarlar. Piroliz işlemi sonucu oluşan gaz, temizlenmek

üzere gaz temizleme ünitesine geçer.

26

Şekil 3.7. Piroliz kazanı ve karbon prosesi (https://www.youtube.com/watch?v=Ut3I7OIPFR8)

Gaz temizleme ünitesinde birtakım kimyasal işlemlerden geçirilerek yağ ve külden

arındırılan gazın içinde kalan nem oranı kondansatör vasıtası ile indirgenir.

Kondansatörden çıkan gazın sıcaklığı oldukça yüksektir. Bu gazın sıcaklığı ısı

değiştiricilerle suya aktarılır ve suyun buharlaşması sağlanır. Tesisin kenarına kurulan

buhar türbini vasıtasıyla elektrik enerjisi üretilir. Buhar türbininde kullanılan buhar tekrar

yoğunlaşır ve su haline gelir. Bu su daha sonra ısı değiştiricilere geri sirküle edilir ve

tamamen kapalı devre olan bir sistemde yeniden kullanılır.

Piroliz prosesi sonucunda pirolitik yağ, pirolitik gaz ve atık türüne göre farklı

özelliklerde piyasa değeri yüksek karbon türevleri oluşur. Atığın türüne göre pirolitik yağ

verim oranı ve ısıl değeri değişmektedir ve bu yağ jeneratörde yakılarak elektriğe

çevrilebilir. Piroliz prosesi sonucunda ortaya çıkan diğer bir ürün ise içinde yüksek

miktarda hidrojenin yanı sıra metan, bütan ve propan gibi pirolitik gaz karşımıdır. Bu gaz

karışımı, gaz motoru veya tribünlerinde doğrudan elektriğe çevrilebilir. Karbon prosesi

sonucunda ise atık türüne bağlı olarak farklı özelliklerde karbon türevleri (karbon siyahı,

biyoçar ve aktif karbon) üretilir. Örneğin karbon siyahı, kauçuk sanayisinde, toz boya,

matbaa mürekkepleri, suni deri, plastik deri, tekstil boyalarında ve plastik imalatında dolgu

maddesi ve pigment olarak; aktif karbon, gaz maskeleri, filtreler ve diyaliz aletleri gibi

süzme işleminin önemli olduğu tüm alanlarda; biyoçar ise içine katıldığı toprağın hava

almasını ve köklerin toprak içinde daha kolay ilerlemesini sağlayan bir toprak düzenleyici

olarak kullanılır.

27

Piroliz işlemi; demir-çelik endüstrisi veya kimya endüstrisinde kullanılan, yüksek

sıcaklık ile aşındırıcı gazlara dayanıklı ve tabanı erimeyen bir yapıya sahip fırınlarda

yapılmaktadır. Ülkemizde piroliz yöntemi genellikle ömrünü tamamlamış lastiklerin

(ÖTL) geri dönüşümünde kullanılmaktadır. Lastikler parçalayıcıdan geçirildikten sonra

piroliz reaktörüne atılır ve proses sonucunda; çelik tel, karbon siyahı, pirolitik gaz ve

pirolitik yağ elde edilir.

Sistemin kendi ürettiği gaz ile ısıtılması ve buna bağlı olarak enerji giderlerinin son

derece düşük olması, ayrıca proseste hiçbir kimyasal katkı maddesi kullanılmaması,

dolayısıyla çevre dostu bir yöntem olması piroliz sisteminin avantajlarıdır.

3.3. Gazlaştırma

“Gazlaştırma, içinde karbon (C) elementi bulunan herhangi bir malzemenin büyük

oranda karbonmonoksit (CO) ve hidrojen (H2)’den oluşan yapay gaza (SYNGAS)

dönüştürülmesi prosesidir” (Mançuhan, 2006). Bu tanıma göre gazlaştırma temel olarak

karbon içerikli atıkları yanabilir gaz karışımına dönüştürme işlemi olarak tanımlanabilir.

Elektrik İşleri Etüt İdaresi Genel Müdürlüğünün verilerine göre gazlaştırılma ile elde

edilen temizlenmiş gaz yakıt ısı ve buhar üreten kazanlarda direk yakılarak veya Stirling

motorlarda %20-30 verimlilikte elektrik üretimi için kullanılabilmektedir. Basınçlı

gazlaştırma tribünlerinde ise %40 veya daha fazla verimlilikte elektrik üretimi

yapılabilmektedir. Şekil 3.8’de gazlaştırma tesisi genel prosesi görülmektedir.

Şekil 3.8. Gazlaştırma tesisi genel prosesi (Mançuhan, 2006)

28

3.3.1. Gazlaştırmanın prosesi

Elektrik İşleri Etüt İdaresi Genel Müdürlüğünün verilerine göre içinde %35'den

fazla su içeren biyokütle termokimyasal dönüşüm sonucu elektrik elde etmek için uygun

olmamakla birlikte, katı atığın gazlaştırma sisteminde kullanılabilmesi için içindeki nemin

ayarlanması gerekir ve karbonlaştırma için % 8-15 nem oranları tercih edilir. Biyokütle

kurutma sistemi (Şekil 3.9) ile 160 °C ve üzeri sıcaklıkta ısıtılan katı atık içerisindeki nem

buharlaştırılarak nemi azaltılır.

Şekil 3.9. Biokütle kurutma şematik gösterimi (http://www.eie.gov.tr/eie-web/turkce/YEK/biyoenerji/04-gazlastirma/gz_kimya.html)

Gazlaştırma işlemi sırasında ilk tepkime karbon kaynağının yanması yani

oksidasyon aşaması olup, böylece gazlaştırma tepkimesi için gerekli ısı sağlanmış olur.

Karbon kaynağının yanması ile ortaya çıkan ısı ile oksijensiz ortamda, ortam sıcaklığı

arttıkça piroliz adı verilen termal parçalanma süreci (ikinci aşama) başlayarak gaz

bileşenleri, katran ve organik madde yani kömür (Şekil 3.10) açığa çıkar

(http://www.eie.gov.tr/eie-web/turkce/YEK/biyoenerji/04-gazlastirma/gz_kimya.html).

Şekil 3.10. Gazlaştırma proses şeması (Rubio, Sierra ve Guerrero, 2011)

29

900-1100 °C’ye kadar ısıtılan ortamda gazlaştırma prosesi başlayarak, karbon

kaynağının (kömür) su buharı ve O2 ile tepkimeye girmesiyle Şekil 3.11’de görüldüğü

üzere CO, CH4 ve H2 üretilir. Oluşan karbondioksit ve hidrojen reaksiyonları gereğince

indirgenme reaksiyonu olan ikinci bir işleme tabi tutularak karbonmonoksit ve hidrojene

dönüşürler(http://www.eie.gov.tr/eie-web/turkce/YEK/biyoenerji/04-

gazlastirma/gz_kimya.html).

Şekil 3.11. Karbonlu katı atıkların pirolizi ve gazlaşması (http://home.skku.edu/~eelab/research.html)

Gazlaştırmada kullanılacak atık miktarının karbon içeriğinin yetersiz olması

durumunda katı atık içine kömür veya benzeri karbon kaynakları karıştırılarak gazlaştırma

için uygun şartlar sağlanabilir.

Gazlaştırma reaktörü içindeki indirgeme ortamında SO2 ve NO gazları, H2S ve NH3

gazlarına dönüştürülür böylece SO2 ve NO gibi oksitlenmiş türlerin oluşumu

önlenmektedir(http://w2es.com/gasification.php).

Yakma ünitesinden gelen gazlar atmosfere bırakılmadan önce içerisindeki kirletici

gazlardan temizlenmelidir. H2S ve NOx’in arıtılmadan atmosfere bırakılması durumunda

asit yağmurlarına yol açması dolayısıyla havada ve suda asit birikimi oluşturması sebebiyle

bu gazlar önemle üzerinde durulan emisyonlardan biridir. Şekil 3.12’de görüldüğü gibi

30

gazlaştırma reaktöründen çıkan gaz gaz temizleme ünitesine gider. Burada H2S ve NH3

gibi zararlı gazlar ile partiküller tutulmaktadır.

Şekil 3.12. Gazlaştırma tesisi prosesi toplam reaksiyonu(http://w2es.com/gasification.php.)

Gazlaştırma yakma ile kıyaslandığında atık bertarafı için çevre dostu ve modern bir seçenektir. Çünkü singaz temizlendiği için NOx ve SOx gibi kirleticilerin salınım miktarı daha azdır ve de yakmaya kıyasla kısıtlı oksijen miktarı sebebiyle daha düşük hacimde baca gazına sahiptir. Ayrıca, singaz daha yüksek sıcaklıklarda yandığından daha çok elektrik verimine sahiptir. Gazlaştırma sonucu oluşan yan ürünler genellikle inert/tehlikesiz olup, stabilizasyon veya yol iyileştirme malzemesi gibi kullanılabilmektedir. Girdi malzemenin %80’i singaza dönüştürülür (Yıldız, 24).

Geleneksel kömür yakma gazlaştırması ile karşılaştırıldığında elektrik üretiminde Megavat başına %50 daha az CO2, %10 daha az NOx ve %90 daha az SOx emisyon avantajı sağlar (Yıldız, 24).

3.3.2. Gazlaştırma reaktör tipleri

Atıkların yanabilir gaz karışımına dönüşümünün gerçekleştirildiği reaktöre

gazlaştırıcı adı verilir ve gazlaştırıcı sistemlerinde sıcaklık, basınç, oksijen/su buharı/ katı

atık besleme oranlarının gazlaşma veriminde doğrudan etkili olması nedeniyle farklı

karbon kaynakları için farklı tipte gazlaştırıcı reaktörler tasarlanmıştır. Gazlaştırıcılar, sabit

31

yatak, akışkan yatak, döner fırınlı gazlaştırıcılar ve plazma gazlaştırıcılar olmak üzere

dörde ayrılabilir.

Sabit yataklı gazlaştırıcı

Bir kolon içerisindeki yatak bölgesinde yığılı durumdaki yakıt taneciklerine, yatak

bölümünün altından düşük hızlı bir hava akımı uygulanır. Hava akımının parçacıklara

uyguladığı kuvvet, yığılı durumdaki bu parçacıkların hareket etmesi için yeterli değildir ve

parçacıkların arasında kendisine boşluklar bularak yukarı doğru hareket eder. Buna sabit

yatak konumu denir. Bu tip gazlaştırıcılarda, katı atık gazlaştırıcı üniteyi üstten beslerken,

oksijen ve buhar karışımının reaktöre giriş yönüne göre (Şekil 3.13) üçe ayrılmaktadır.

Şekil 3.13. Sabit yataklı gazlaştırıcı tipleri (Groß ve Shafiei,2015)

Aşağı akışlı sabit yataklı gazlaştırıcı

Bu gazlaştırıcı tipinde, biyokütle ve hava girişi reaktörün üst kısmından olup, gaz

çıkışı reaktörün alt kısmından olur.

• Boyutları, biçimleri ve biyokütle parçalarının nem içeriği belirlenmiş limitler içerisinde tutulmalıdır.

• 1 MW ve daha az elektrik kapasiteli sistemler için uygundur. • İyi bir gazlaştırma için biyokütle kurutularak nem içeriği % 20’nin altına

çekilmedilir. • Yüksek sıcaklıkta (700 °C) üretilen gaz gazlaştırıcıdan ayrılır. • Aşağı akışlı gazlaştırıcıların avantajı üretilen gaz içerisinde çok düşük miktarda

katran bulunmasıdır (http://www.eie.gov.tr/eie-web/turkce/YEK/biyoenerji/04-gazlastirma/gz_sabit.html).

32

Yukarı akışlı sabit yataklı gazlaştırıcılar

Elektrik İşleri Etüt İdaresi Genel Müdürlüğünün verilerine göre bu gazlaştırıcılar

onlarca megawatt elektrik kapasiteli sistemler için uygun olup, boyutları, biçimleri ve

biyokütle parçalarının nem içeriği aşağı akışlı gazlaştırıcılara göre daha esnek olmakla

birlikte, yüksek nem ve kül içerikli daha az kaliteli gaz verirler ve bu gaz % 10-20

oranında uçucu yağlar (katran) içerdiğinden motorlar ve türbinler için kullanımı uygun

değildir. Şekil 3.14’de yukarı akışlı gazlaştırıcı düzeneği, Çizelge 3.1’de ise sabit yataklı

gazlaştırıcı tiplerinde kullanılacak hammadde özellikleri görülmektedir.

Şekil 3.14. Yukarı akışlı gazlaştırıcı (http://www.eie.gov.tr/eie-web/turkce/YEK/biyoenerji/04-gazlastirma/gz_sabit.html)

Çizelge 3.1. Sabit yataklı gazlaştırıcı tiplerinde kullanılacak hammadde özellikleri (http://www.eie.gov.tr/eie-web/turkce/YEK/biyoenerji/04-gazlastirma/gz_sabit.html)

Gazlaştırıcı Tipi Yukarı Akışlı Aşağı Akışlı Karşıt Akışlı

Yakıt Odun Odun Kömür

Boyut, mm 20-100 5-100 40-80

Nem, %

33

Akışkan Yataklı Gazlaştırıcı

Akışkan yataklı yakma teknolojisinin en önemli özelliği kalori değeri düşük, kül ve

nem oranı yüksek olan düşük kaliteli yakıtları yakma yeteneği ve verimliliğidir. Ayrıca

yakıt esnekliği, düzgün katı-gaz karışımının sağlanmasına ve kazanı terk eden

parçacıkların tutularak tekrar kazana gönderilmesine bağlı olarak yüksek yanma verimi,

kükürdün kireçtaşı ile yanma odasında tutularak baca gazındaki kükürt dioksit

emisyonunun azaltılarak düşük emisyon salınımı, tehlikeli olmayan yan ürünlerin yeniden

kullanılabilmesi ve diğer yakma teknolojilerine sahip sistemlere kolayca uyarlanabilirliği

diğer önemli avantajlarıdır. Ancak yatak kütlesinin akışkanlaşmasının kesildiği durumlarda

(fan arızası vb.) topaklaşarak sistemin sürekliliğinin bozulması, atık içindeki taş

parçacıklarının iyi ayrıştırılmaması durumunda yüksek akışkanlaştırma hızından ötürü

kazan boru patlakları oluşabilmektedir

(http://www.mmo.org.tr/resimler/dosya_ekler/b81c4484ebf263f_ek.pdf?tipi=2&turu=X&s

ube=0).

Akışkan yataklı gazlaştırıcılarda, sabit yataklı gazlaştırıcılardan farklı olarak,

uygulanan hava akımının hızı arttırıldıkça parçacıklara uygulanan kaldırma kuvveti de

arttırılmış olur. Hava akımının arttırılmasına, parçacıklara uygulanan kaldırma kuvveti ile

yerçekimi arasında denge oluncaya kadar devam edilir. Denge durumunda ise yukarı doğru

akış halindeki havanın içerisinde parçacıklar asılı kalırlar ve akışın özelliklerini

sergilemeye başlarlar. Bu duruma minimum akışkanlaşma koşulu, bu aşamadaki havanın

hızına ise minimum akışkanlaşma hızı denir (Karaman, 2007: 46).

Akışkan yataklı gazlaştırıcılar, akışkanlaşma koşullarına (Bkz. Şekil 3.15) ve

basınç mertebelerine göre sınıflandırılabilirler.

Basınç mertebelerine göre:

a) Atmosferik: Atmosferik basınç seviyesinde çalışan kazanlar

b) Basınçlı : 5 - 20 Atm basınç seviyelerinde çalışan kazanlar

Akışkanlaşma koşullarına göre :

a) Kabarcıklı akışkan yataklı kazanlar

b) Dolaşımlı akışkan yataklı kazanlar

34

Şekil 3.15. Akışkanlaşma koşullarına göre gazlaştırıcı tipleri (Kayahan ve diğerleri, 2005)

Kabarcıklı akışkan yataklı kazan

Minimum akışkanlaşma fazından sonra hava akımının hızının arttırılmasına devam

edilirse, yatak içindeki parçacıkların, sıvıların kaynamasına benzer bir formda olduğu ve

hareket ederek yatağı terk ettiği sistemdir. Hareket halindeki gaz-katı karışımı hacmi, sabit

yatak hacmine göre hızla artar. Yanma sonucu oluşan uçucu kül, gazla beraber sürüklenir

ve iri parçalar siklonda, ince taneler de daha ileride elektrostatik filtrelerde tutulur.

Siklonda tutulan uçucu kül yatak bölgesine tekrar beslenerek yanma ve kükürt tutma

verimlerinin artması sağlanır.

Dolaşımlı akışkan yataklı kazan

Kabarcıklı akışkan yatak teknolojisiyle kıyaslandığında kullanılan yakıtın tanecik

boyutu daha küçük, uygulanan hava akımının hızı ise çok daha yüksektir. Bu sebeplerden

dolayı, parçacıklar hava akımıyla rahatlıkla sürüklenerek yanma işleminin bütün kazan

boyunca sürdürülmesi sağlanır. Sisteme yanma havası iki aşamada uygulanır. İlk yanma

havası sisteme, yatağın altından yukarıya doğru uygulanır ki bu noktada uygulanan hava

miktarı, toplam hava miktarının %60-75’i kadardır. Geri kalan hava miktarı ise sisteme ilk

noktaya göre daha yukarıdaki bir seviyeden uygulanır. İnce tanecikler yanma havasıyla

35

birlikte yanma odası çıkışına yerleştirilen siklon kısmında tutulur ve sonrasında yanma

odasına geri gönderilerek dolaşım sağlanır ve sistemin verimi arttırılmış olur

(http://www.mmo.org.tr/resimler/dosya_ekler/b81c4484ebf263f_ek.pdf?tipi=2&turu=X&s

ube=0). Şekil 3.16’da akışkan yataklı gazlaştırıcı reaktörü görülmektedir.

Şekil 3.16. Akışkan yataklı gazlaştırıcı (http://www.eie.gov.tr/yenilenebilir/biyo_gazlastirme.aspx)

Döner Fırınlı Gazlaştırıcılar

Yatayla 3-15° açıyla yerleştirilmiş döner fırına katı atıklar üstten, hava ve buhar karışımı ise alttan beslenir. Besleme yöntemi ve oluşan tepkime bölgeleri olarak hareketli yatak gazlaştırıcılarla aynıdır. Ancak besleme hızı daha esnek ve kolay ayarlanabildiği için kompozisyonu (C:H:O oranı) sık değişen katı atıkların gazlaştırması için daha uygundur. Fırının eksen çevresinde 1-40 rpm hızında dönmesi sonucunda katı gaz teması tam ve homojen bir şekilde sağlanır ve dönme hareketinin etkisi ile katı fırın içerisinde ilerler. (Ankara Mamak Katı Atık Gazlaştırma Tesisi Kapasite Artışı ÇED Raporu, 2013: 23)

Diğer gazlaştırıcılarla kıyaslandığında döner fırınlı gazlaştırıcıların avantajları;

1. Öğütme işlemi gerektirmemesi,

2. Farklı boyutlarda katı atıkların gazla temasının dönme hareketiyle oldukça yüksek

düzeyde gerçekleşmesi,

3. Farklı kompozisyonda ve neme sahip katı atıkların gazlaştırıcının daha esnek bir

şekilde kontrol edilebilmesi nedeniyle yüksek verimle gazlaştırılması,

36

4. Dönme hızı ve fırın eğimi ayarlanarak katıların sistemde kalış sürelerinin

ayarlanabilir olması nedeniyle tam gazlaşmanın sağlanması ve farklı katı atıkların aynı

sistemde işlenebilmesidir.

Plazma gazlaştırıcılar

Plazma basit olarak çok yüksek sıcaklıktaki termal enerji olarak tanımlanmakla

birlikte, kısmen veya tamamen iyonlaşmış gaz topluluğudur. Plazma, maddenin katı, sıvı

ve gaz olan üç halinden farklı olduğu için bazen maddenin dördüncü hali olarak da

adlandırılır. Plazma fazında gerçekleşen kimyasal reaksiyonlar gaz fazına göre daha hızlı

gerçekleşir. Plazma gazlaştırıcı, yüksek nem içeren hammadde ya da cam ve metal gibi

yüksek düzeyde organik olmayan madde içeren hammaddelerin işlenmesini ve içindeki

yüksek sıcaklık sayesinde plazma olmayan teknolojilerin elde edemediği bir durum olan,

katranın tamamen imha edilmesini sağlar.

Plazma gazlaştırma ile plazma olmayan gazlaştırma arasındaki temel fark

sıcaklıktır. Plazma olmayan gazlaştırıcılar 800 ve 900 °C arası sıcaklıklarda faaliyet

gösterirken plazma gazlaştırıcısının içindeki ısı ise 3000°C'nin üzerine çıkmaktadır. Resim

3.7’de görülen plazma meşaleleri ile meşale içinde yıldırıma benzer elektrik arkları

oluşturulur ve oluşturulan bu arklar aracılığıyla hava itilerek plazma meydana getirilir.

Resim 3.7. Plazma meşalesi (Weistinghouse Plasma Corporation [WPC], 2015: 7-13)

Resim 3.8’de Weistinghouse Plasma Corporation şirketi tarafından üretilen 1000

ton atık kapasiteli plazma gazlaştırma reaktörü ve yerleştirilmesi, Çizelge 3.2’de ise aynı

şirkete ait plazma gazlaştırıcı reaktör ve kapasiteleri görülmektedir.

37

Resim 3.8. Kuzeydoğu İngiltere - Tees Valley Yenilenebilir Enerji Tesisinde kullanılacak olan günlük 1000 ton atık kapasiteli G65 reaktörü (WPC, 2015: 22-23)

Çizelge 3.2. Westinghouse-plasma şirketi reaktör boyut ve kapasiteleri (WPC, 2015: 34-35)

Boyutlar

Gazlaştırıcı

Modeli Hammadde Üst

Çap Alt Çap

Kanal

Yüksekliği

Kurulu

Yükseklik

Kapasite

(katı

belediye

atığı

günlük

ton)

Üretilen

Syngaz

(Nm3 /

sa)

Syngaz

Kimyasal

Enerji,

HHV

(Gj/yıl)

Kat.Bel.At. G65

Teh. Atık 9 4 24 30 1000 65 000

4 100

000

Kat.Bel.At. W15

Teh. Atık 6 2,5 15 18 290 15 000 976 000

Kat.Bel.At. P5

Teh. Atık 44 2 10 13 100 5 000 323 000

Şekil 3.17’de gazlaştırma tesisi genel proses şeması görülmektedir. Katı atık,

karbon ve kireç taşı, gazlaştırıcı reaktörüne taşıyan ortak taşıyıcı üzerinde ölçeklendirilir.

Katı belediye atığının büyüklüğüne bağlı olarak, taşıyıcıya yerleştirilmeden önce, küçük

boyutta parçalanmış olması gerekmektedir.

38

Gazlaştırıcının içinde katı belediye atığının organik bölümü sentetik gaza (sengaz)

dönüştürülür. Sengaz, gazlaştırıcıdan iki hava deliği aracılığıyla yaklaşık 850°C sıcaklıkta

çıkmasını takiben, gazlaştırıcının tepesinden gelen püskürtme suyu ile soğutulur.

Katı belediye atığı metalik ve kül içeriği, gazlaştırıcının altındaki deliklerden akan

erimiş cürufu oluşturur. Cüruf, gazlaştırıcıdan çıkışını müteakip soğutulur ve granül haline

getirilir. Elde edilen camsı granüller depolanmak üzere depolanır. Örneğin Japonya’da

bulunan Mihama-Mikata tesisi günlük 20 ton belediye atığı işlemekte ve proses sonucu

elde edilen cürufun yüzde yüzü beton ürünler için agrega olarak kullanılmaktadır (WPC,

2015: 34-35).

Sengaz venturi soğutucu ve yıkama sistemi aracılığıyla soğutulur ve sonra sulu

elektrostatik çökeltici üzerinden ilerler. Venturi soğutucusunun ve elektrostatik

çökelticinin temel amacı, sengazın içine giren partikülleri ayırmaktır. Soğutulmuş ve

partiküllerinden ayrışmış sengaz klor, kükürt, kurşun, kadmiyum, civa ve çinkodan

ayrıştırılmak için çeşit

İller bankasi anonİm Şİrketİ...İller bankas ı a.Ş. samsun bölge müdürlüğü gazi...

Documents