Biyogaz

Biyogaz (ön planda) ve yoğuşma suyu taşıyan borular ⓘ

Biyogaz, tarımsal atık, gübre, belediye atığı, bitki materyali, kanalizasyon, yeşil atık ve gıda atığı gibi hammaddelerden üretilen, temel olarak metan, karbondioksit ve hidrojen sülfürden oluşan bir gaz karışımıdır. Yenilenebilir bir enerji kaynağıdır. ⓘ

Biyogaz, bir anaerobik çürütücü, biyolojik çürütücü veya biyoreaktör içinde anaerobik organizmalar veya metanojen ile anaerobik çürütme yoluyla üretilir. ⓘ

Biyogaz öncelikle metan (CH
₄) ve karbondioksit (CO
₂) ve az miktarda hidrojen sülfür (H
₂S), nem ve siloksanlar. Metan, hidrojen ve karbon monoksit (CO) gazları oksijen ile yakılabilir veya oksitlenebilir. Bu enerji salınımı biyogazın yakıt olarak kullanılmasını sağlar; yakıt hücrelerinde ve yemek pişirme gibi herhangi bir ısıtma amacıyla kullanılabilir. Ayrıca gazdaki enerjiyi elektrik ve ısıya dönüştürmek için bir gaz motorunda da kullanılabilir. ⓘ

Biyogaz, karbondioksit ve hidrojen sülfürden arındırıldıktan sonra, doğal gazın CNG'ye sıkıştırıldığı gibi sıkıştırılabilir ve motorlu araçlara güç sağlamak için kullanılabilir. Örneğin Birleşik Krallık'ta biyogazın araç yakıtının yaklaşık %17'sini ikame etme potansiyeline sahip olduğu tahmin edilmektedir. Dünyanın bazı bölgelerinde yenilenebilir enerji sübvansiyonları için uygundur. Biyogaz temizlenebilir ve biyo-metan haline geldiğinde doğal gaz standartlarına yükseltilebilir. Biyogaz yenilenebilir bir kaynak olarak kabul edilir çünkü üretim ve kullanım döngüsü süreklidir ve net karbondioksit üretmez. Organik madde büyüdükçe dönüştürülür ve kullanılır. Daha sonra sürekli tekrar eden bir döngü içinde yeniden büyür. Karbon perspektifinden bakıldığında, birincil biyo-kaynağın büyümesi sırasında atmosferden ne kadar karbondioksit emiliyorsa, malzeme nihai olarak enerjiye dönüştürüldüğünde de o kadar karbondioksit salınmaktadır. ⓘ

Biyogazı oluşturan metan molekülü ⓘ

Araçlarda kullanılan özel yakıtlar ⓘ
Biyodizel Biyogaz Biyoyakıt Bitkisel yağ yakıtı Bütanol yakıtı Etanol yakıtı

Üretim

Biyogaz, anaerobik solunum yapan metanojenler ve sülfat indirgeyen bakteriler gibi mikroorganizmalar tarafından üretilir. Biyogaz doğal ve endüstriyel olarak üretilen gaz anlamına gelebilir. ⓘ

Doğal

Toprakta metan, metanojenler tarafından anaerobik ortamlarda üretilir, ancak çoğunlukla metanotroflar tarafından aerobik bölgelerde tüketilir. Denge metanojenler lehine olduğunda metan emisyonları ortaya çıkar. Sulak alan toprakları metanın ana doğal kaynağıdır. Diğer kaynaklar arasında okyanuslar, orman toprakları, termitler ve yabani geviş getirenler yer alır. ⓘ

Endüstriyel

Endüstriyel biyogaz üretiminin amacı, genellikle yakıt olarak kullanılmak üzere biyometan elde etmektir. Endüstriyel biyogaz ya üretilir;

• Biyolojik olarak parçalanabilen atıkların kimyasal reaksiyonlar ve mikroplar nedeniyle bir çöp sahası içinde ayrışmasıyla üretilen çöp gazı (LFG) olarak veya
• Çürütülmüş gaz olarak, bir anaerobik çürütücü içinde üretilir. ⓘ

Almanya kırsalında biyogaz üretimi ⓘ

Biyogaz Tesisleri

Biyogaz üretiminde organik atık ⓘ

Biyogaz üretimi için kullanılan materyaller, hayvansal gübreler, organik atıklar ve endüstriyel atıklar olarak üç başlık altında incelenebilir. Bu bağlamda kullanılan materyaller, ⓘ

1. Hayvansal atıklar
   1. Hayvancılık ile elde edilen atıklar,
   2. Hayvan gübreleri,
2. Bitkisel atıklar
   1. Bahçe atıkları,
   2. Yemek atıkları,
3. Endüstriyel atıklar
   1. Zirai atıklar,
   2. Orman endüstrisinden elde edilen atıklar,
   3. Deri ve tekstil endüstrisinden ele edilen atıklar,
   4. Kağıt endüstrisinden elde edilen atıklar,
   5. Gıda endüstrisi atıkları,
   6. Sebze, tahıl, meyve ve yağ endüstrisinden elde edilen atıklar,
   7. Şeker endüstrisi atıkları,
   8. Evsel katı atıklar,
   9. Atıksu arıtma tesisi atıkları. ⓘ

Biyogaz üretimi tarımsal atıklardan yararlanılarak yapılabileceği gibi endüstriyel atıklardan yararlanılarak da yapılabilmektedir. Kentsel atıkların ayrı ayrı toplanılması ve kanalizasyon atıklarının arıtma tesislerinde toplanılmasıyla önemli ölçüde biyogaz üretim imkânı vardır. Bu çerçevede Türkiye'de İzmir Büyükşehir Belediyesi'nin Büyük Kanal Projesi çerçevesinde yaptığı bazı çalışmalar bulunmaktadır. ⓘ

Kasıtlı olarak ekilen mısırdan biyogaz üretimi, bu ekim alanlarının çok yoğun, yoğun ve toprağı aşındıran karakteri nedeniyle sürdürülemez ve zararlı olarak tanımlanmıştır. ⓘ

Anahtar süreçler

İki temel süreç vardır: sıcaklığa bağlı olan mezofilik ve termofilik sindirim. Alaska Fairbanks Üniversitesi'nde yapılan deneysel çalışmalarda, "Alaska'daki donmuş bir gölün çamurundan" elde edilen psikrofillerin kullanıldığı 1000 litrelik bir çürütücü, günde 200-300 litre metan üretmiştir; bu, daha sıcak iklimlerdeki çürütücülerden elde edilen çıktının yaklaşık %20-%30'u kadardır. ⓘ

Tehlikeler

Biyogazın ürettiği hava kirliliği doğal gazınkine benzerdir çünkü metan (biyogazın ana bileşeni) enerji kaynağı olarak kullanılmak üzere ateşlendiğinde, bir sera gazı olan karbondioksit ortaya çıkar (şu denklemle açıklandığı gibi: CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O). Toksik hidrojen sülfür içeriği ek riskler oluşturur ve ciddi kazalardan sorumlu olmuştur. Yanmamış metan sızıntıları ek bir risktir, çünkü metan güçlü bir sera gazıdır. ⓘ

Biyogaz, bir kısım biyogaz ile 8-20 kısım hava oranında karıştırıldığında patlayıcı olabilir. Bakım çalışmaları için boş bir biyogaz çürütücüye girerken özel güvenlik önlemleri alınmalıdır. Bir biyogaz sisteminde asla negatif basınç olmaması önemlidir, çünkü bu bir patlamaya neden olabilir. Negatif gaz basıncı, çok fazla gaz çıkarılırsa veya sızarsa oluşabilir; bu nedenle biyogaz, bir manometre ile ölçülen bir sütun inç suyun altındaki basınçlarda kullanılmamalıdır. ⓘ

Bir biyogaz sisteminde sık sık koku kontrolü yapılmalıdır. Herhangi bir yerde biyogaz kokusu alınırsa pencere ve kapılar derhal açılmalıdır. Eğer bir yangın varsa, gaz biyogaz sisteminin kapı vanasından kapatılmalıdır. ⓘ

Çöp sahası gazı

Çöp gazı, ıslak organik atıkların anaerobik koşullar altında biyogaza benzer bir şekilde ayrışması ile üretilir. ⓘ

Atığın üzeri örtülür ve üzerinde biriken malzemenin ağırlığı ile mekanik olarak sıkıştırılır. Bu malzeme oksijene maruz kalmayı engelleyerek anaerobik mikropların gelişmesini sağlar. Biyogaz birikir ve eğer saha gazı yakalayacak şekilde tasarlanmamışsa yavaşça atmosfere salınır. Kontrolsüz bir şekilde salınan çöp gazı tehlikeli olabilir çünkü çöp sahasından kaçıp oksijenle karıştığında patlayıcı hale gelebilir. Alt patlayıcı limit %5 metan, üst limit ise %15 metandır. ⓘ

Biyogazdaki metan, karbondioksite kıyasla 28 kat daha güçlü bir sera gazıdır. Bu nedenle, atmosfere sızan kontrolsüz çöp gazı küresel ısınmanın etkilerine önemli ölçüde katkıda bulunabilir. Ayrıca, çöp gazındaki uçucu organik bileşikler (VOC'ler) fotokimyasal duman oluşumuna katkıda bulunur. ⓘ

Teknik

Biyokimyasal oksijen ihtiyacı (BOİ), aerobik mikro organizmaların biyolojik çürütücüde kullanılan bir malzeme örneğindeki organik maddeyi ayrıştırmak için ihtiyaç duyduğu oksijen miktarının bir ölçüsüdür ve sıvı deşarjı için BOİ, bir biyolojik çürütücüden günlük enerji çıkışının hesaplanmasını sağlar. ⓘ

Biyolojik çürütücülerle ilgili bir diğer terim de, birim biyogaz kaynağı başına ne kadar organik madde olduğunu gösteren atık su kirliliğidir. Bu ölçü için tipik birimler mg BOİ/litre cinsindendir. Örnek olarak, Panama'da atık su kirliliği 800 ila 1200 mg BOİ/litre arasında değişebilir. ⓘ

1 kg hizmet dışı bırakılmış mutfak biyolojik atığından 0,45 m³ biyogaz elde edilebilir. Evlerden biyolojik atık toplama fiyatı ton başına yaklaşık 70 €'dur. ⓘ

Kompozisyon

Biyogazın tipik bileşimi ⓘ

Bileşik	Formül	Hacme göre yüzde
Metan	CH 4	50–80
Karbondioksit	CO 2	15–50
Azot	N 2	0–10
Hidrojen	H 2	0–1
Hidrojen sülfür	H 2S	0–0.5
Oksijen	O 2	0–2.5
Kaynak: www.kolumbus.fi, 2007

Biyogazın bileşimi, substrat bileşiminin yanı sıra anaerobik reaktördeki koşullara (sıcaklık, pH ve substrat konsantrasyonu) bağlı olarak değişir. Çöp gazı tipik olarak %50 civarında metan konsantrasyonuna sahiptir. Gelişmiş atık arıtma teknolojileri %55-%75 metan içeren biyogaz üretebilir, bu oran serbest sıvı içeren reaktörler için yerinde gaz arıtma teknikleri kullanılarak %80-%90 metana çıkarılabilir. Üretildiği haliyle biyogaz su buharı içerir. Su buharının fraksiyonel hacmi biyogaz sıcaklığının bir fonksiyonudur; ölçülen gaz hacminin su buharı içeriği ve termal genleşme için düzeltilmesi, kuru biyogazın standartlaştırılmış hacmini veren basit matematik yoluyla kolayca yapılır. ⓘ

Tipik bir biyolojik çürütücüye 1000 kg (ıslak ağırlık) girdi için, toplam katı maddeler ıslak ağırlığın %30'u olabilirken, uçucu askıda katı maddeler toplam katı maddelerin %90'ı olabilir. Protein uçucu katıların %20'si, karbonhidratlar uçucu katıların %70'i ve son olarak yağlar uçucu katıların %10'u olabilir. ⓘ

Kirleticiler

Sülfür bileşikleri

Zehirli ve kötü kokulu Hidrojen sülfür (H
₂S) biyogazdaki en yaygın kirleticidir, ancak tiyoller gibi diğer sülfür içeren bileşikler de mevcut olabilir. Biyogaz akışında kalan hidrojen sülfür aşındırıcıdır ve yakıldığında sülfür dioksit (SO
₂) ve sülfürik asit (H
₂SO
₄), ayrıca aşındırıcı ve çevresel açıdan tehlikeli bileşikler. ⓘ

Amonyak

Amonyak (NH
₃) proteinlerdeki amino asitler gibi azot içeren organik bileşiklerden üretilir. Biyogazdan ayrıştırılmazsa, yanma sonucu azot oksit (NO
_x) emisyonları. ⓘ

Siloksanlar

Bazı durumlarda biyogaz siloksanlar içerir. Sabun ve deterjanlarda yaygın olarak bulunan malzemelerin anaerobik ayrışmasından oluşurlar. Siloksan içeren biyogazın yanması sırasında silisyum açığa çıkar ve yanma gazındaki serbest oksijen veya diğer elementlerle birleşebilir. Çoğunlukla silika içeren tortular oluşur (SiO
₂) veya silikatlar (Si
_xO
y) ve kalsiyum, sülfür, çinko, fosfor içerebilir. Bu tür beyaz mineral birikintileri birkaç milimetre yüzey kalınlığına kadar birikir ve kimyasal veya mekanik yollarla uzaklaştırılmalıdır. ⓘ

Siloksanları ve diğer biyogaz kirleticilerini gidermek için pratik ve uygun maliyetli teknolojiler mevcuttur. ⓘ

Gübre kaynaklı biyogazın faydaları

Gübre anaerobik koşullar altında depolandığında yüksek seviyelerde metan üretilir. Depolama sırasında ve gübre araziye uygulandığında, denitrifikasyon sürecinin bir yan ürünü olarak azot oksit de üretilir. Azot oksit (N
₂O) sera gazı olarak karbondioksitten 320 kat, metan ise karbondioksitten 25 kat daha agresiftir İnek gübresinin anaerobik çürütme yoluyla metan biyogazına dönüştürülmesiyle, ABD'deki milyonlarca büyükbaş hayvan 100 milyar kilovat saat elektrik üretebilecek ve bu da ABD'deki milyonlarca eve güç sağlamaya yetecektir. Aslında, bir inek bir günde 3 kilovat saat elektrik üretmeye yetecek kadar gübre üretebilir; 100 watt'lık tek bir ampulü bir gün boyunca çalıştırmak için yalnızca 2,4 kilovat saat elektrik gerekir. Ayrıca, sığır gübresini çürümeye bırakmak yerine metan biyogazına dönüştürerek küresel ısınma gazları 99 milyon metrik ton veya %4 oranında azaltılabilir. ⓘ

Uygulamalar

Linköping, İsveç'te bir biyogaz otobüsü ⓘ

Biyogaz, kanalizasyon işlerinde elektrik üretimi için, motordan gelen atık ısının çürütücüyü ısıtmak için uygun bir şekilde kullanıldığı bir CHP gaz motorunda kullanılabilir; yemek pişirme; alan ısıtma; su ısıtma; ve proses ısıtma. Sıkıştırıldığı takdirde, içten yanmalı bir motoru veya yakıt hücrelerini besleyebildiği ve sahadaki CHP tesislerinde normal kullanımdan çok daha etkili bir karbondioksit yer değiştiricisi olduğu araçlarda kullanım için sıkıştırılmış doğal gazın yerini alabilir. ⓘ

Biyogazın iyileştirilmesi

Çürütmeden elde edilen ham biyogaz kabaca %60 metan ve %39 CO
₂ ile eser miktarda H
₂S: makinelerde kullanım için yetersizdir. H'nin aşındırıcı yapısı
₂S tek başına mekanizmaları yok etmek için yeterlidir. ⓘ

Biyogazdaki metan, bir biyogaz yükseltici aracılığıyla fosil doğal gazla aynı standartlarda yoğunlaştırılabilir ve kendisi de bir temizleme işleminden geçerek biyometan haline gelir. Eğer yerel gaz şebekesi izin veriyorsa, biyogaz üreticisi kendi dağıtım şebekelerini kullanabilir. Gazın boru hattı kalitesine ulaşabilmesi için çok temiz olması ve dağıtım şebekesinin kabul edebileceği doğru bileşimde olması gerekir. Karbondioksit, su, hidrojen sülfür ve varsa partiküller giderilmelidir. ⓘ

Dört ana iyileştirme yöntemi vardır: suyla yıkama, basınç salınımlı absorpsiyon, seleksol absorpsiyon ve amin gazı arıtma. Bunlara ek olarak, biyogazın iyileştirilmesi için membran ayırma teknolojisinin kullanımı artmaktadır ve halihazırda Avrupa ve ABD'de faaliyet gösteren birkaç tesis bulunmaktadır. ⓘ

En yaygın yöntem, yüksek basınçlı gazın bir kolona aktığı ve burada karbondioksit ve diğer eser elementlerin gaza ters yönde akan basamaklı su ile temizlendiği su yıkamadır. Bu düzenleme %98 metan sağlayabilmekte ve üreticiler sistemde en fazla %2 metan kaybı olacağını garanti etmektedir. Bir biyogaz iyileştirme sistemini çalıştırmak için gazdaki toplam enerji çıktısının kabaca %3 ila %6'sı gerekir. ⓘ

Biyogaz gaz-şebeke enjeksiyonu

Gaz-şebekesi enjeksiyonu, biyogazın metan şebekesine (doğal gaz şebekesi) enjekte edilmesidir. Mikro kombine ısı ve güç buluşuna kadar biyogaz enerji santralleri tarafından üretilen tüm enerjinin üçte ikisi (ısı olarak) kayboluyordu. Gazı tüketicilere taşımak için şebeke kullanıldığında, enerji yerinde üretim için kullanılabilir ve bu da enerjinin taşınmasındaki kayıpların azalmasına neden olur. Doğal gaz iletim sistemlerindeki tipik enerji kayıpları %1 ila %2 arasında değişirken, elektrik iletiminde %5 ila %8 arasında değişmektedir. ⓘ

Gaz şebekesine enjekte edilmeden önce biyogaz, doğal gaz kalitesine yükseltildiği bir temizleme işleminden geçer. Temizleme işlemi sırasında gaz şebekesi ve nihai kullanıcılar için zararlı olan iz bileşenler giderilir. ⓘ

Taşımacılıkta biyogaz

Linköping istasyonu yakınlarındaki "Biogaståget Amanda" ("Biyogaz Treni Amanda") treni, İsveç ⓘ

Konsantre edilir ve sıkıştırılırsa araç taşımacılığında kullanılabilir. Sıkıştırılmış biyogaz İsveç, İsviçre ve Almanya'da yaygın olarak kullanılmaya başlanmıştır. Biogaståget Amanda (Biyogaz Treni Amanda) adlı biyogazla çalışan bir tren 2005 yılından beri İsveç'te hizmet vermektedir. Biyogaz otomobillere güç sağlamaktadır. 1974 yılında Sweet as a Nut (Fındık Kadar Tatlı) adlı bir İngiliz belgesel filmi domuz gübresinden biyogaz üretim sürecini detaylandırmış ve özel olarak uyarlanmış bir içten yanmalı motora nasıl yakıt sağladığını göstermiştir. 2007 yılında, çoğunluğu Avrupa'da olmak üzere dünya çapında 12.000 aracın geliştirilmiş biyogazla beslendiği tahmin edilmektedir. ⓘ

Biyogaz, gaz akışında sis veya buğu içeren ıslak gaz ve yoğuşan gaz (veya hava) kategorisinin bir parçasıdır. Buğu veya sis, ağırlıklı olarak gaz akışı boyunca boruların veya bacaların kenarlarında yoğunlaşan su buharıdır. Biyogaz ortamları arasında atık su çürütücüleri, düzenli depolama sahaları ve hayvan besleme operasyonları (kapalı hayvan lagünleri) yer alır. ⓘ

Ultrasonik akış ölçerler biyogaz ortamında ölçüm yapabilen az sayıdaki cihazdan biridir. Biyogaz akışlarını minimum basınç düşüşüyle doğru bir şekilde izleyebilen tek noktadan yerleştirmeli termal kütle akış ölçerler olmasına rağmen, nem sürekli yüksek akış okumalarına ve sürekli akış sıçramalarına neden olduğu için termal akış ölçerlerin çoğu güvenilir veriler sağlayamaz. Günlük ve mevsimsel sıcaklık dalgalanmaları nedeniyle akış akışında meydana gelen nem değişimlerini idare edebilir ve kuru bir gaz değeri üretmek için akış akışındaki nemi hesaba katabilirler. ⓘ

Biyogazdan üretilen ısı/elektrik

Biyogaz, Jenbacher veya Caterpillar gaz motorları gibi farklı içten yanmalı motor türlerinde kullanılabilir. Gaz türbinleri gibi diğer içten yanmalı motorlar biyogazın hem elektrik hem de ısıya dönüştürülmesi için uygundur. Sindirim suyu, biyogaza dönüştürülmemiş kalan inorganik maddedir. Tarımsal gübre olarak kullanılabilir. ⓘ

Biyogaz, tarımsal atıklardan biyogaz üretme ve birleşik ısı ve güç (CHP) tesisinde ısı ve elektriği birlikte üretme sisteminde yakıt olarak kullanılabilir. Rüzgar ve güneş gibi diğer yeşil enerjilerin aksine, biyogaza talep üzerine hızlı bir şekilde erişilebilir. Yakıt olarak fosil yakıt yerine biyogaz kullanıldığında küresel ısınma potansiyeli de büyük ölçüde azaltılabilir. ⓘ

Bununla birlikte, biyogazın ürettiği asitleşme ve ötrofikasyon potansiyelleri fosil yakıt alternatiflerine göre sırasıyla 25 ve 12 kat daha yüksektir. Bu etki, doğru hammadde kombinasyonu, çürütücüler için kapalı depolama ve kaçan malzemenin geri kazanımı için geliştirilmiş teknikler kullanılarak azaltılabilir. Genel olarak sonuçlar, biyogaz kullanımının fosil yakıt alternatifine kıyasla çoğu etkide önemli ölçüde azalmaya yol açabileceğini göstermektedir. Sistem uygulanırken çevresel zarar ve sera gazı emisyonu arasındaki denge yine de göz önünde bulundurulmalıdır. ⓘ

Teknolojik gelişmeler

NANOCLEAN gibi projeler günümüzde organik atık arıtma süreçlerinde demir oksit nanopartikülleri kullanarak biyogazı daha verimli bir şekilde üretmenin yeni yollarını geliştirmektedir. Bu süreç biyogaz üretimini üç katına çıkarabilir. ⓘ

Biyogaz ve Sanitasyon

Fekal Çamur, yerinde sanitasyon sistemlerinin bir ürünüdür. Toplama ve taşıma sonrasında, dışkı çamuru geleneksel bir arıtma tesisinde kanalizasyonla birlikte arıtılabilir ya da bir dışkı çamuru arıtma tesisinde bağımsız olarak arıtılabilir. Fekal çamur ayrıca kompostlama veya anaerobik çürütme sisteminde organik katı atıklarla birlikte arıtılabilir. Fekal çamur arıtımında anaerobik çürütme yoluyla biyogaz üretilebilir. ⓘ

Dışkının uygun şekilde yönetilmesi ve dışkı çamurundan biyogaz üretimi yoluyla değerlendirilmesi, kötü yönetilen dışkının su kaynaklı hastalıklar, su ve çevre kirliliği gibi etkilerinin azaltılmasına yardımcı olur. ⓘ

Mevzuat

Avrupa Birliği

Avrupa Birliği'nde atık yönetimi ve düzenli depolama sahalarına ilişkin olarak Düzenli Depolama Direktifi adı verilen bir mevzuat bulunmaktadır. ⓘ

Birleşik Krallık ve Almanya gibi ülkelerde artık çiftçilere uzun vadeli gelir ve enerji güvenliği sağlayan mevzuat yürürlüktedir. ⓘ

AB, biyogaz kullanan içten yanmalı motorların yanmayı optimize etmek için yeterli gaz basıncına sahip olmasını zorunlu kılmaktadır ve Avrupa Birliği içinde 2014-34/EU (daha önce 94/9/EG) sayılı Avrupa direktifine uygun olarak inşa edilmiş ATEX santrifüj fan üniteleri zorunludur. Bu santrifüj fan üniteleri, örneğin Combimac, Meidinger AG veya Witt & Sohn AG, Bölge 1 ve 2'de kullanım için uygundur. ⓘ

Birleşik Devletler

Amerika Birleşik Devletleri, VOC içerdiği için çöp gazına karşı yasalar çıkarmaktadır. Amerika Birleşik Devletleri Temiz Hava Yasası ve Federal Düzenlemeler Kanunu (CFR) Başlık 40, düzenli depolama sahası sahiplerinin yayılan metan dışı organik bileşiklerin (NMOC'ler) miktarını tahmin etmelerini gerektirmektedir. Tahmini NMOC emisyonları yılda 50 tonu aşarsa, düzenli depolama sahası sahibinin gazı toplaması ve sürüklenen NMOC'leri gidermek için arıtması gerekir. Bu genellikle yakmak anlamına gelir. Düzenli depolama sahalarının uzaklığı nedeniyle, gazdan elektrik üretmek bazen ekonomik olarak mümkün olmamaktadır. ⓘ

Küresel gelişmeler

Birleşik Devletler

Biyogazın birçok faydasıyla birlikte, popüler bir enerji kaynağı haline gelmeye ve Amerika Birleşik Devletleri'nde daha fazla kullanılmaya başlanmıştır. Amerika Birleşik Devletleri 2003 yılında "çöp gazından" 43 TWh (147 trilyon BTU) enerji tüketmiştir, bu da ABD'nin toplam doğal gaz tüketiminin yaklaşık %0,6'sıdır. İnek gübresinden elde edilen metan biyogazı ABD'de test edilmektedir. 2008 yılında Science and Children dergisi tarafından yapılan bir araştırmaya göre, inek gübresinden elde edilen metan biyogazı Amerika'daki milyonlarca eve güç sağlayacak 100 milyar kilovat saat enerji üretmeye yetecektir. Ayrıca, metan biyogazının 99 milyon metrik ton sera gazı emisyonunu ya da ABD tarafından üretilen sera gazlarının yaklaşık %4'ünü azaltabileceği testlerle kanıtlanmıştır. ⓘ

Örneğin Vermont'ta süt çiftliklerinde üretilen biyogaz CVPS Cow Power programına dahil edilmiştir. Program ilk olarak Central Vermont Public Service Corporation tarafından gönüllü bir tarife olarak sunuldu ve Green Mountain Power ile yakın zamanda gerçekleşen birleşme ile artık GMP Cow Power Programı oldu. Müşteriler elektrik faturaları üzerinden prim ödemeyi tercih edebiliyor ve bu prim doğrudan programdaki çiftliklere aktarılıyor. Sheldon, Vermont'ta Green Mountain Dairy, Cow Power programının bir parçası olarak yenilenebilir enerji sağladı. Çiftliğin sahibi Bill ve Brian Rowell kardeşlerin, gübre kokusu ve hayvanları beslemek için yetiştirmeleri gereken mahsuller için besin kullanılabilirliği de dahil olmak üzere süt çiftliklerinin karşılaştığı bazı gübre yönetimi zorluklarını ele almak istemesiyle başladı. Yenilenebilir enerji, talaş yerine kullanılacak bir yatak ve bitki dostu bir gübre üretmek üzere 950 inekten gelen inek ve sağım merkezi atıklarını işlemek için bir anaerobik çürütücü kurdular. Enerji ve çevresel özellikler GMP Cow Power programına satılıyor. Rowell'lar tarafından işletilen sistem ortalama olarak 300 ila 350 eve yetecek kadar elektrik üretiyor. Jeneratör kapasitesi yaklaşık 300 kilowatt. ⓘ

Teksas, Hereford'da inek gübresi bir etanol enerji santraline güç sağlamak için kullanılıyor. Etanol enerji santrali metan biyogazına geçerek günde 1000 varil petrol tasarrufu sağladı. Sonuç olarak, enerji santrali nakliye maliyetlerini düşürdü ve biyogaza dayalı gelecekteki enerji santralleri için çok daha fazla iş alanı açacak. ⓘ

Oakley, Kansas'ta, Kuzey Amerika'daki en büyük biyogaz tesislerinden biri olarak kabul edilen bir etanol tesisi, besi gübresi, belediye organikleri ve etanol tesisi atıklarını kullanarak kazanları için ısı üretmek üzere Entegre Gübre Kullanım Sistemi "IMUS" kullanıyor. Tesisin tam kapasiteye ulaştığında etanol ve metanol üretim sürecinde kullanılan fosil yakıtın %90'ının yerini alması beklenmektedir. ⓘ

Kaliforniya'da Güney Kaliforniya Gaz Şirketi, biyogazın mevcut doğal gaz boru hatlarına karıştırılmasını savunmuştur. Ancak Kaliforniya eyalet yetkilileri biyogazın "havacılık, ağır sanayi ve uzun yol kamyon taşımacılığı gibi ekonominin elektriklendirilmesi zor sektörlerinde kullanılmasının daha iyi olacağı" görüşündedir. ⓘ

Avrupa

Mikkeli, Finlandiya'da biyogaz yakıt istasyonu ⓘ

Avrupa'da gelişmişlik düzeyi büyük farklılıklar göstermektedir. Almanya, Avusturya ve İsveç gibi ülkeler biyogaz kullanımında oldukça ilerlemişken, kıtanın geri kalanında, özellikle de Doğu Avrupa'da bu yenilenebilir enerji kaynağı için büyük bir potansiyel bulunmaktadır. MT-Energie, yenilenebilir enerjiler alanında faaliyet gösteren bir Alman biyogaz teknolojisi şirketidir. Farklı yasal çerçeveler, eğitim programları ve teknolojinin mevcudiyeti, bu kullanılmayan potansiyelin arkasındaki başlıca nedenler arasındadır. Biyogazın ilerlemesinin önündeki bir diğer zorluk da kamuoyundaki olumsuz algıdır. ⓘ

Şubat 2009'da Avrupa Biyogaz Birliği (EBA), Avrupa'da sürdürülebilir biyogaz üretimi ve kullanımının yaygınlaştırılmasını teşvik etmek amacıyla kar amacı gütmeyen bir kuruluş olarak Brüksel'de kurulmuştur. EBA'nın stratejisi üç öncelik tanımlamaktadır: biyogazı Avrupa'nın enerji karışımının önemli bir parçası haline getirmek, gaz potansiyelini artırmak için evsel atıkların kaynağında ayrıştırılmasını teşvik etmek ve araç yakıtı olarak biyometan üretimini desteklemek. Temmuz 2013'te Avrupa çapında 24 ülkeden 60 üyesi vardı. ⓘ

BIRLEŞIK KRALLIK

Eylül 2013 itibariyle Birleşik Krallık'ta yaklaşık 130 kanalizasyon dışı biyogaz tesisi bulunmaktadır. Bunların çoğu çiftlik içinde olup, gıda ve tüketici atıklarını alan bazı büyük tesisler de çiftlik dışında bulunmaktadır. ⓘ

5 Ekim 2010 tarihinde biyogaz ilk kez Birleşik Krallık gaz şebekesine enjekte edilmiştir. Oxfordshire'daki 30.000'den fazla evin kanalizasyonu Didcot kanalizasyon arıtma tesislerine gönderilmekte ve burada anaerobik çürütücüde arıtılarak biyogaz üretilmekte, daha sonra bu biyogaz temizlenerek yaklaşık 200 eve gaz sağlamaktadır. ⓘ

Yeşil enerji şirketi Ecotricity, 2015 yılında şebekeye enjekte edilen üç çürütücü inşa etme planlarını açıklamıştır. ⓘ

İtalya

İtalya'da biyogaz endüstrisi ilk olarak 2008 yılında, avantajlı yem tarifelerinin uygulamaya konulması sayesinde başlamıştır. Daha sonra bunların yerini alım garantili primler almış ve yan ürünler ve tarımsal atıklar tercih edilerek 2012'den bu yana biyogaz üretiminde ve elde edilen ısı ve elektrikte durgunluğa yol açmıştır. 2018 Eylül ayı itibariyle İtalya'da yaklaşık 1,2 GW üretime sahip 200'den fazla biyogaz tesisi bulunmaktadır. ⓘ

Almanya

Almanya Avrupa'nın en büyük biyogaz üreticisi ve biyogaz teknolojisinde pazar lideridir. 2010 yılında ülke genelinde 5.905 biyogaz tesisi faaliyet göstermekteydi: Aşağı Saksonya, Bavyera ve doğu eyaletleri başlıca bölgelerdir. Bu tesislerin çoğu enerji santrali olarak kullanılmaktadır. Genellikle biyogaz tesisleri, biyo metanı yakarak elektrik enerjisi üreten bir CHP ile doğrudan bağlantılıdır. Elektrik enerjisi daha sonra kamu elektrik şebekesine verilir. 2010 yılında bu enerji santrallerinin toplam kurulu elektrik kapasitesi 2.291 MW idi. Elektrik arzı yaklaşık 12,8 TWh idi ve bu da toplam üretilen yenilenebilir elektriğin %12,6'sına tekabül ediyordu. ⓘ

Almanya'da biyogaz temel olarak gübre ile karıştırılmış enerji mahsullerinin (yenilenebilir kaynaklar için Almanca nachwachsende Rohstoffe'nin kısaltması olan 'NawaRo' olarak adlandırılır) birlikte fermantasyonu ile elde edilir. Kullanılan ana ürün mısırdır. Organik atıklar ve gıda endüstrisi atıkları gibi endüstriyel ve tarımsal artıklar da biyogaz üretimi için kullanılmaktadır. Bu açıdan Almanya'daki biyogaz üretimi, çöp sahalarından elde edilen biyogazın en yaygın olduğu İngiltere'den önemli ölçüde farklılık göstermektedir. ⓘ

Almanya'da biyogaz üretimi son 20 yılda hızla gelişmiştir. Bunun ana nedeni yasal olarak oluşturulan çerçevelerdir. Yenilenebilir enerjiye devlet desteği 1991 yılında Elektrik Besleme Yasası (StrEG) ile başlamıştır. Bu yasa, yenilenebilir kaynaklardan enerji üretenlerin kamu elektrik şebekesine beslenmesini garanti altına almış, böylece elektrik şirketleri üretilen tüm enerjiyi bağımsız özel yeşil enerji üreticilerinden almak zorunda kalmıştır. 2000 yılında Elektrik Besleme Yasası'nın yerini Yenilenebilir Enerji Kaynakları Yasası (EEG) aldı. Bu yasa, üretilen elektrik enerjisi için 20 yıl boyunca sabit bir ücret ödenmesini de garanti ediyordu. Yaklaşık 8 ¢/kWh'lik miktar çiftçilere enerji tedarikçisi olma ve başka bir gelir kaynağı elde etme fırsatı verdi. ⓘ

Alman tarımsal biyogaz üretimine 2004 yılında NawaRo-Bonus adı verilen uygulama ile bir ivme daha kazandırılmıştır. Bu, yenilenebilir kaynakların, yani enerji bitkilerinin kullanımı için verilen özel bir ödemedir. Alman hükümeti 2007 yılında 'Entegre İklim ve Enerji Programı' ile artan iklim sorunlarına ve artan petrol fiyatlarına bir cevap vermek için yenilenebilir enerji arzının geliştirilmesine daha fazla çaba ve destek yatırımı yapma niyetini vurguladı. ⓘ

Yenilenebilir enerjinin teşvik edilmesine yönelik bu sürekli eğilim, yenilenebilir enerji tedarikinin yönetimi ve organizasyonunda karşılaşılan ve biyogaz üretimi üzerinde de çeşitli etkileri olan bir dizi zorluğa neden olmaktadır. Fark edilmesi gereken ilk zorluk, biyogaz elektrik enerjisi tedarikinin yüksek alan tüketimidir. Biyogaz üretimi için kullanılan enerji bitkileri 2011 yılında Almanya'da yaklaşık 800.000 hektarlık bir alanı tüketmiştir. Tarımsal alanlara yönelik bu yüksek talep, gıda endüstrileri ile şimdiye kadar var olmayan yeni rekabetler doğurmaktadır. Dahası, ağırlıklı olarak kırsal bölgelerde yeni endüstriler ve pazarlar yaratılmış, ekonomik, siyasi ve sivil geçmişe sahip farklı yeni oyuncular ortaya çıkmıştır. Bu yeni enerji kaynağının sunduğu tüm avantajlardan faydalanmak için bu oyuncuların etki ve eylemlerinin yönetilmesi gerekmektedir. Sonuç olarak biyogaz, iyi bir yönetime odaklanıldığı takdirde Almanya'nın yenilenebilir enerji arzında önemli bir rol oynayacaktır. ⓘ

Biyogaz, diğer yenilenebilir enerjiler ile karşılaştırıldığında birçok boyutta avantajlara sahiptir. ⓘ

Gelişmekte olan ülkeler

Evsel biyogaz tesisleri hayvan gübresini ve gece toprağını biyogaza ve fermente gübre olan bulamaca dönüştürür. Bu teknoloji, günde 50 kg gübre üreten, yaklaşık 6 domuz veya 3 ineğe eşdeğer hayvanı olan küçük çiftçiler için uygulanabilir. Bu gübrenin su ile karıştırılıp tesise beslenebilmesi için toplanabilir olması gerekmektedir. Tuvaletler bağlanabilir. Bir diğer ön koşul da fermantasyon sürecini etkileyen sıcaklıktır. Optimum 36 C° ile bu teknoloji özellikle (alt) tropikal iklimde yaşayanlar için geçerlidir. Bu da teknolojiyi gelişmekte olan ülkelerdeki küçük işletmeler için genellikle uygun hale getirmektedir. ⓘ

Ev tipi biyogaz tesisinin basit taslağı ⓘ

Boyut ve konuma bağlı olarak, tipik bir tuğladan yapılmış sabit kubbe biyogaz tesisi, Asya ülkelerinde 300 ila 500 ABD Doları arasında, Afrika bağlamında ise 1400 ABD Dolarına kadar bir yatırımla kırsal bir hanenin bahçesine kurulabilir. Yüksek kaliteli bir biyogaz tesisi minimum bakım maliyetine ihtiyaç duyar ve büyük sorunlar ve yeniden yatırımlar olmadan en az 15-20 yıl boyunca gaz üretebilir. Kullanıcı için biyogaz temiz pişirme enerjisi sağlar, iç mekan hava kirliliğini azaltır ve özellikle kadınlar ve çocuklar için geleneksel biyokütle toplama için gereken zamanı azaltır. Bulamaç, tarımsal verimliliği potansiyel olarak artıran temiz bir organik gübredir. ⓘ

Enerji, modern toplumun önemli bir parçasıdır ve sosyo-ekonomik kalkınmanın en önemli göstergelerinden biri olarak hizmet edebilir. Her ne kadar teknolojide ilerlemeler kaydedilmiş olsa da, özellikle gelişmekte olan ülkelerin kırsal kesimlerinde yaşayan yaklaşık üç milyar insan, yemek pişirmek için ihtiyaç duydukları enerjiye geleneksel yollarla, yakacak odun, mahsul artıkları ve hayvan gübresi gibi biyokütle kaynaklarını geleneksel sobalarda yakarak ulaşmaya devam etmektedir. ⓘ

Evsel biyogaz teknolojisi, başta Asya olmak üzere dünyanın birçok yerinde kanıtlanmış ve yerleşik bir teknolojidir. Bu bölgedeki Çin ve Hindistan gibi birçok ülke evsel biyogaz konusunda büyük ölçekli programlar başlatmıştır. ⓘ

Hollanda Kalkınma Örgütü SNV, yerel şirketlerin evler için biyogaz tesisleri pazarladığı, kurduğu ve hizmet verdiği ticari açıdan uygulanabilir evsel biyogaz sektörleri oluşturmayı amaçlayan evsel biyogaz ulusal programlarını desteklemektedir. SNV Asya'da Nepal, Vietnam, Bangladeş, Butan, Kamboçya, Lao PDR, Pakistan ve Endonezya'da; Afrika'da ise Ruanda, Senegal, Burkina Faso, Etiyopya, Tanzanya, Uganda, Kenya, Benin ve Kamerun'da çalışmaktadır. ⓘ

Güney Afrika'da önceden inşa edilmiş bir Biyogaz sistemi üretilmekte ve satılmaktadır. Temel özelliklerden biri, çürütücü tankın önceden hazırlanmış plastik olması nedeniyle kurulumun daha az beceri gerektirmesi ve daha hızlı olmasıdır. ⓘ

Hindistan

Hindistan'da biyogaz geleneksel olarak besleme stoğu olarak süt gübresine dayanmaktadır ve bu "gobar" gaz tesisleri özellikle Hindistan'ın kırsal kesimlerinde uzun süredir faaliyet göstermektedir. Son 2-3 on yılda, kırsal enerji güvenliğine odaklanan araştırma kuruluşları, sistemlerin tasarımını geliştirerek Deenabandhu modeli gibi daha verimli ve düşük maliyetli yeni tasarımlar ortaya çıkarmıştır. ⓘ

Deenabandhu Modeli, Hindistan'da popüler olan yeni bir biyogaz üretim modelidir. (Deenabandhu "çaresizlerin dostu" anlamına gelmektedir.) Ünite genellikle 2 ila 3 metreküp kapasiteye sahiptir. Tuğla ya da ferrocement karışımı kullanılarak inşa edilir. Hindistan'da tuğla modeli ferrocement modelinden biraz daha pahalıdır; ancak Hindistan Yeni ve Yenilenebilir Enerji Bakanlığı inşa edilen model başına bir miktar sübvansiyon sunmaktadır. ⓘ

Çoğunlukla metan/doğal gaz olan biyogaz, Methylococcus capsulatus bakteri kültürünün küçük arazi ve su ayak iziyle yetiştirilmesiyle köylerde ekonomik olarak protein açısından zengin sığır, kümes hayvanı ve balık yemi üretmek için de kullanılabilir. Bu bitkilerden yan ürün olarak üretilen karbondioksit gazı, özellikle Hindistan gibi tropikal ülkelerde alg kültüründen daha ucuz alg yağı veya spirulina üretiminde kullanılabilir ve bu da yakın gelecekte ham petrolün birincil konumunu değiştirebilir. Hindistan Birlik hükümeti, kırsal ekonomiyi ve iş potansiyelini yükseltmek için kırsal alanlarda tarımsal atıkların veya biyokütlenin verimli bir şekilde kullanılmasına yönelik birçok program uygulamaktadır. Bu tesislerle, yenilebilir olmayan biyokütle veya yenilebilir biyokütle atıkları, herhangi bir su kirliliği veya sera gazı (GHG) emisyonu olmaksızın yüksek değerli ürünlere dönüştürülmektedir. ⓘ

LPG (Sıvılaştırılmış Petrol Gazı) kentsel Hindistan'da pişirme yakıtı için temel bir kaynaktır ve fiyatları küresel yakıt fiyatlarıyla birlikte artmaktadır. Ayrıca, LPG'nin evsel bir pişirme yakıtı olarak teşvik edilmesinde birbirini izleyen hükümetler tarafından sağlanan ağır sübvansiyonlar, kentsel kuruluşlarda bir pişirme yakıtı alternatifi olarak biyogaza odaklanmayı yenileyen mali bir yük haline gelmiştir. Bu durum, inşası daha uzun süren RCC ve çimento yapılara kıyasla modüler dağıtımlar için prefabrik çürütücülerin geliştirilmesine yol açmıştır. Biourja proses modeli gibi proses teknolojilerine yeniden odaklanılması, Hindistan'da orta ve büyük ölçekli anaerobik çürütücülerin birincil pişirme yakıtı olarak LPG'ye potansiyel bir alternatif olarak itibarını artırmıştır. ⓘ

Hindistan, Nepal, Pakistan ve Bangladeş'te küçük ölçekli çürütme tesislerinde gübrenin anaerobik çürütülmesinden üretilen biyogaza gobar gazı denmektedir; bu tür tesislerin Hindistan'da 2 milyondan fazla, Bangladeş'te 50.000 ve Pakistan'da, özellikle Kuzey Pencap'ta, gelişen hayvancılık nüfusu nedeniyle binlerce hanede bulunduğu tahmin edilmektedir. Çürütücü, boru bağlantılı betondan yapılmış hava geçirmez dairesel bir çukurdur. Gübre, genellikle doğrudan sığır ahırından çukura yönlendirilir. Çukur gerekli miktarda atık su ile doldurulur. Gaz borusu, kontrol vanaları aracılığıyla mutfak şöminesine bağlanır. Bu biyogazın yanması sırasında çok az koku veya duman oluşur. Uygulamadaki basitlik ve köylerde ucuz hammadde kullanımı sayesinde kırsal ihtiyaçlar için çevreye en duyarlı enerji kaynaklarından biridir. Bu sistemlerin bir türü Sintex Çürütücüdür. Bazı tasarımlar, biyogaz tesisi tarafından üretilen çamuru kompost olarak kullanmak üzere daha da geliştirmek için solucan yetiştiriciliğini kullanmaktadır. ⓘ

Pakistan'da Kırsal Destek Programları Ağı, 5.360 biyogaz tesisi kuran ve 200'den fazla ustayı teknoloji konusunda eğiten ve Pakistan'da Biyogaz Sektörünü geliştirmeyi amaçlayan Pakistan Evsel Biyogaz Programını yürütmektedir. ⓘ

Nepal'de hükümet evlerde biyogaz tesisi kurulması için sübvansiyon sağlamaktadır. ⓘ

Çin

Çinliler 1958'den beri biyogaz uygulamalarını denemektedir. Çin, 1970 yılı civarında tarımı daha verimli hale getirmek amacıyla 6.000.000 çürütücü kurmuştu. Son birkaç yılda teknoloji yüksek büyüme oranlarıyla karşılaştı. Bu, tarımsal atıklardan biyogaz üretme konusundaki en erken gelişmeler gibi görünmektedir. ⓘ

Çin'deki kırsal biyogaz inşaatı artan bir gelişme eğilimi göstermiştir. Çin'deki hızlı ekonomik kalkınma ve şiddetli pus durumunun neden olduğu enerji arzındaki katlanarak büyüme, biyogazın kırsal alanlar için daha iyi bir çevre dostu enerji haline gelmesine yol açmıştır. Hebei Eyaleti, Qing ilçesinde, biyogaz üretmek için ana malzeme olarak mahsul samanı kullanma teknolojisi şu anda gelişmektedir. ⓘ

Çin'de 2007 yılına kadar 10.5 milyar metreküplük biyogaz üretimiyle 26.5 milyon biyogaz tesisi vardı. Yıllık biyogaz üretimi 2010 yılında 248 milyar metreküpe yükselmiştir. Çin hükümeti kırsal biyogaz projelerini desteklemiş ve finanse etmiştir, ancak bunların sadece %60'ı normal şekilde çalışmaktadır. Kış aylarında Çin'in kuzey bölgelerindeki biyogaz üretimi daha düşüktür. Bunun nedeni çürütücüler için ısı kontrol teknolojisinin olmaması ve dolayısıyla farklı hammaddelerin birlikte çürütülmesinin soğuk ortamda tamamlanamamasıdır. ⓘ

Zambiya

Zambiya'nın başkenti Lusaka'da iki milyon kişi yaşamaktadır ve nüfusun yarısından fazlası kent çevresi bölgelerde ikamet etmektedir. Bu nüfusun çoğunluğu tuvalet olarak yılda yaklaşık 22.680 ton fekal çamur üreten çukur tuvaletleri kullanmaktadır. Bu çamur yetersiz bir şekilde yönetilmektedir: Oluşan dışkı çamurunun %60'ından fazlası konut ortamında kalarak hem çevreyi hem de halk sağlığını tehlikeye atmaktadır. ⓘ

1980'lerde başlayan biyogaz araştırma çalışmaları ve uygulamaları karşısında Zambiya, Sahra altı Afrika'da biyogazın benimsenmesi ve kullanımı konusunda geride kalmıştır. Pişirme ve aydınlatma amaçlı enerji temini için hayvan gübresi ve mahsul artıkları gerekmektedir. Yetersiz finansman, biyogaz konusunda politika, düzenleyici çerçeve ve stratejilerin yokluğu, elverişsiz yatırımcı para politikası, yetersiz uzmanlık, liderler, finans kurumları ve yerel halk arasında biyogaz teknolojisinin faydaları konusunda farkındalık eksikliği, yerel halkın kültürel ve gelenekleri nedeniyle değişime direnç, biyogaz çürütücülerinin yüksek kurulum ve bakım maliyetleri, yetersiz araştırma ve geliştirme, uygunsuz yönetim ve kurulu çürütücülerin izlenmemesi, karbon piyasasının karmaşıklığı, teşvik ve sosyal eşitlik eksikliği, Zambiya'da yerel biyogaz üretiminin elde edilmesini ve sürdürülebilir bir şekilde uygulanmasını engelleyen zorluklar arasındadır. ⓘ

Dernekler

• Dünya Biyogaz Birliği (https://www.worldbiogasassociation.org/)
• Amerikan Biyogaz Konseyi (https://americanbiogascouncil.org/)
• Kanada Biyogaz Derneği (https://www.biogasassociation.ca/)
• Avrupa Biyogaz Birliği
• Alman Biyogaz Birliği
• Hindistan Biyogaz Derneği ⓘ

Toplum ve kültür

1985 Avustralya yapımı Mad Max Beyond Thunderdome filminde kıyamet sonrası yerleşim yeri olan Barter kasabası, domuz çiftliğine dayanan merkezi bir biyogaz sistemiyle çalışır. Metan, elektrik sağlamanın yanı sıra Barter'ın araçlarına güç sağlamak için de kullanılmaktadır. ⓘ

1940'ların başında yazılan "İnek Kasabası", büyük ölçüde inek gübresi üzerine kurulu bir şehrin sıkıntılarını ve ortaya çıkan metan biyogazının getirdiği zorlukları ele alıyor. Şehrin dışındaki bir kasabadan gelen mühendis Carter McCormick, bu gazı şehri boğmak yerine enerji sağlamak için kullanmanın bir yolunu bulması için gönderilir. ⓘ

Biyogaz üretimi, günümüzde yeni teknolojilerin geliştirilmesinden yararlanarak vasıflı istihdam için yeni fırsatlar sunmaktadır. ⓘ

Biyogazın oluşumu

Kompleks organik maddenin basit maddeye dönüşümü ⓘ

Biyogaz üç evrede oluşur Bunlar,

1. Hidroliz
2. Asit oluşturma
3. Metan oluşumu dur. ⓘ

Birinci aşama atığın mikroorganizmaların salgıladıkları enzimler ile çözünür hale dönüştürülmesidir. Bu aşamada polisakkaritler monosakkaritlere, proteinler peptidlere ve aminoasitlere dönüşür. Bundan sonraki aşamada asit oluşturucu bakteriler devreye girerek bu maddeleri asetik asit gibi küçük yapılı maddelere dönüştürürler. Asit oluşumu üretim esnasında pH'nın düşmesine neden olabilir bu durum metan oluşumunu sağlayacak bakteriler üzerinde olumsuz etki yaratabilir. Son aşamada ise bu maddeleri metan oluşturucu bakteriler biyogaza dönüştürürler. Görüldüğü gibi biyogaz oluşumu mikrobiyolojik etmenler ile gerçekleşmekte ve doğal olarak bu mikrobiyolojik organizmaların etkileneceği her türlü koşul biyogaz üretimini de etkilemektedir. ⓘ

Hidroliz aşaması: İlk aşamada mikroorganizmaların salgıladıkları selular enzimler ile çözünür halde bulunmayan maddeler çamur içerisinde çözünür hale dönüşürler. Uzun zincirli kompleks karbonhidratları, proteinleri yağları ve lipidleri kısa zincirli yapılara dönüştürürler. Bu basit organiklere dönüşüm sonucunda birinci aşama olan hidroliz tamamlanmış olur. ⓘ

Asit oluşturma aşaması: Çözünür hale dönüşmüş organik maddeleri asetik asit, uçucu yağ asitleri, hidrojen ve karbondioksit gibi küçük yapılı maddelere dönüşür. Bu aşama anaerobik bakteriler ile gerçekleştirilir. Bu bakteriler metan oluşturucu bakterilere uygun ortam oluştururlar. ⓘ

Metan oluşumu: Bakterilerin asetik asidi parçalayarak veya hidrojen ile karbondioksit sentezi sonucunda biyogaza dönüştürülmesi işlemdir. Metan üretimi diğer süreçlere göre daha yavaş bir süreçtir. Metan oluşumundaki etkili bakteriler çevre koşullarından oldukça fazla etkilenirler. ⓘ

Biyogaz üretimini etkileyen faktörler

Biyogaz boruları ⓘ

Genel olarak biyogaz oluşumuna etki eden mikrobiyolojik bakterilerin etkileneceği her faktör biyogaz üretimini de etkiler. Bir bakterinin yaşamsal faaliyetlerini devam ettirebilmesi için belirli sıcaklık ve pH değerlerine ihtiyacı vardır. Aynı zamanda toksisite de bakterilerin faaliyetlerini direkt olarak etkiler. C/N oranı (Karbon / Azot) bir bakterinin ayrıştırma hızına etkisi bulunduğu için önemlidir. C/N oranın dar olması bakterilerin o atığı daha hızlı ayrıştırması anlamına gelir. Son olarak da biyogaz üretiminin yapıldığı reaktörde organik yükleme hızı ve hidrolik bekleme süresi de biyogaz üretimine direkt olarak etkiler. ⓘ

Sıcaklığın biyogaz üretimine etkileri:
Metanojenik bakteriler çok yüksek ve çok düşük sıcaklık değerlerinde aktif olmamaktadır. Bu yüzden biyogaz üretiminin gerçekleşeceği reaktör sıcaklığı biyogazın üretimine veya hızına direkt olarak etki etmektedir. Bu bakteriler sıcaklık değişimlerine karşı da oldukça hassastırlar. Reaktörün içerisindeki sıcaklık bekleme süresini ve reaktör hacmini de belirler. Sıcaklığın düzeyine göre sınıflandırılması üç şekilde yapılabilir.

1. Psikofilik sıcaklık aralığı = 12-20 Derece
2. Mesofilik sıcaklık aralığı = 20-40 Derece
3. Termofilik sıcaklık aralığı = 40-65 Derece ⓘ

pH'nın biyogaz üretimine etkileri:
Metan oluşturucu bakteriler için en uygun pH değerleri nötr veya hafif alkali değerlerdir. Anaerobik şartlarda fermantasyon işlemi devam ederken 7-7.5 arasında değişir. pH değerinin 6.7 düzeylerine düşmesi durumunda bakteriler üzerinde toksit etki yapar. Asit oluşturucu bakterilerin ise sayısı artarak pH'nın düşmesine ve metan oluşumunun durmasına sebep olabilirler. Bu gibi durumlarda reaktöre organik madde yüklenmesi kesilerek asit oranının düşmesi sağlanır. pH'nın kararlı bir hale gelebilmesi için kimyasal da kullanılabilmektedir. Bu kimyasallardan bir tanesi sönmüş kireç olarak bilinen kalsiyum hidrooksittir. ⓘ

Toksisite'nin biyogaz üretimine etkileri:
Mineral iyonları, ağır metaller ile deterjan gibi maddeler bakterilerin gelişimi üzerinde olumsuz etkiler oluştururlar. Bu maddelerin biyoreaktörlere sızması ile üretimin yavaşlaması veya durması söz konusu olabilmektedir. Tavuk yetiştiriciliğinde yemlere antibiyotik katılması, gaz üretiminde tavuk gübrelerinin kullanıldığı sistemlerde toksisite etkisi yapmaktadır. Bu şekildeki yemlerle beslenen tavukların gübrelerinde de antibiyotikler bulunmakta ve bu antibiyotikler metan oluşturucu bakteriler üzerinde olumsuz etki yapmaktadır. ⓘ

C/N oranı'nin biyogaz üretimine etkileri:
Anaerobik bakteriler karbonu enerji elde edebilmek için kullanmaktadırlar. Azot ise bakterilerin büyümesi ve çoğalması için gerekli olan diğer maddedir. C/N oranı biyogaz elde edilecek olan atık için uygun değerlerde olmalıdır. Oran 23/1 düzeyinden fazla ve 10/1 oranından az olmamalıdır. Azot oranının fazla olması amonyak oluşumu sebebiyle biyogaz üretimini olumsuz etkilemektedir. ⓘ

Organik yükleme hızı'nın biyogaz üretimine etkileri:
Organik yükleme hızı, birim hacim(m³) bioreaktörlere günlük olarak beslenen organik madde miktarıdır. Organik yükleme hızının mümkün oldukça optimumda tutulması gereklidir Aksi halde pH seviyesi düşerek gaz oluşumunu tamamen durabilmektedir. ⓘ

Atık Materyali	Yükleme miktarı/Gün ⓘ
Sığır gübresi	2.5-3.5 kgUM/m3.gün
İlave besin maddeli sığır gübresi	5.0-7.0 kgUM/m3.gün
Domuz Gübresi	3.0-3.5 kgUM/m3.gün

Mesofilik şartlarda çalışan reaktörler için optimum organik yükleme hızı.

ⓘ

Biyoreaktörler

Biyogaz deposu ⓘ

Biyogazın üretimi için tasarlanmış yapıların genel ismidir. Küçük hacimli ve büyük hacimli olarak ikiye ayrılabilir. Küçük hacimli reaktörler hacim olarak 3 ton a kadar olabilmektedir. Ancak yapılan araştırmalarda 10 tonun altında istenilen verimlilikte olmamaktadır. Biyoreaktörün tasarımında üretimin kesik kesik mi yoksa sürekli mi olacağı da belirleyici bir unsurdur. Dünyada biyoreaktörü ve biyogazı en çok kullanan ülke Çin dir. Bu ülkenin kendine has küçük kapasiteli reaktörleri de vardır. Son dönemlerde ucuz maliyeti nedeniyle torba tipi ya da balon tipi reaktör modelleri de yaygınlaşmaktadır. Ancak bu model reaktörlerin verimli hizmet süreleri takriben 2 - 3 yıl kadardır. Biyogaz üretiminde ise kullanılan en yaygın üç reaktör aşağıdaki gibidir,

1. Sabit kubbeli (Çin tipi) reaktörler,
2. Hareketli kubbeli (Hint tipi) reaktörler
3. Torba tipi (Tayvan tipi) reaktörler ⓘ

Türkiye'de biyogaz

1980 - 86 yılları arasında Türkiye'de Toprak-Su araştırma enstitüleri tarafından yoğun olarak araştırılmıştır. Daha sonra ise bu konudaki araştırmalar üniversiteler bünyesinde bireysel olarak devam etmiştir. Biyogaz üretimi herkesin kendi başına yapabileceği bir şey değildir. Bu üretim için eğitimli ve gerekli donanımı olan kişiler tarafından desteklenmesi gerekmektedir. Türkiye'de bu konuda yeterli bilgiye sahip kişilerin bulunması hususunda sorunlar bulunmaktadır. Türkiye'deki pilot uygulamalardan birisi Tübitak destekli Kocaeli Belediyesinin iştiraki olan İzaydaş bünyesinde kurulmuş olan biyogaz tesisidir. (www.biyogaz.org.tr) 2400 metre küplük 2 ana fermanterden oluşan tesis 350 kW kapasitesindedir. ⓘ

Dünya'da biyogaz

Ülkeler	Tesis Sayısı
Çin	7,000,000
Hindistan	2,290,000
Nepal	49,500
Kore	29,000 ⓘ

Dünyada biyogaz üretim ve kullanımı giderek gelişmektedir. Hayvan gübresinden elde edilen biyogazın tesis oranları dikkate alınırsa dünyadaki tesislerin %80'i Çin'de %10'u Hindistanda, Nepal ve Tayland'ta bulunmaktadır. Tesis sayısına göre ise ülkelerin sıralaması yanda tabloda verilmiştir. ⓘ

Avrupa'nın hayvan gübresi ile elde ettiği biyogaza ve tesis sayısına bakılacak olursa bu noktada Almanya 2,200 tesis ile en fazla üretim yapan ülke konumundadır. Bu ülkeyi 70 tesis ile İtalya takip etmektedir. Almanya'da biyogaz tesislerinin yapımı 1993 yılından itibaren artmış ve yine aynı yıldan günümüze kadar 139 tesisten 2,200 tesise kadar artmıştır. ⓘ

Çevresel Boyut

Hayvan gübresinin herhangi bir işleme tabi tutulmaksızın doğaya salıverilmesi halinde yaratmış olduğu kirlilik oldukça yüksek seviyededir. 80 inekli bir çiftlikten çıkan gübre kaynaklı oluşan CH₄ emisyonu yılda 110 ton CO₂ (sürekli yolda olan 110 aracın oluşturduğu karbon emisyonu)'e eşittir. Böyle bir çiftliğe biyogaz tesisi kurulması ile bu zarar çiftlikte kullanılabilecek bir yeşil enerjiye dönüştürülebilir. ⓘ

İşlenmemiş hayvan gübresinin toprağa verilmesi ile birlikte toprağın tuzluluk oranı artar, gübrenin içinde bulunan zararlılar ekilen toprağa karışır ve yeraltı sularının kirlenmesine neden olur. ⓘ

Ekonomik Boyut

1MW güce sahip bir Rüzgâr tribünü yılda ortalama 3066MWh elektrik üretebilir; 1MW güce sahip bir güneş enerji santrali yalnızca ışıma saat aralığında yani yılda ortalama 2300 saat çalışarak 2300MWh elektrik üretebilir. 1MW güce sahip bir biyogaz tesisi yılda 8200 saat elektrik üretimi gerçekleştirebilir. ⓘ

Elektrik üretiminin yanı sıra kojenerasyon tesisinin çalışması esnasında ortaya çıkan termal enerji birçok alanda kullanılabilir. ⓘ

Fermentasyon sonrası elde edilen atık iyi bir toprak şartlandırıcısıdır, zenginleştirilerek biyogübre olarak kullanıma sunulabilir. ⓘ