Sunan: Prof. Dr. Göksel N. Demirer Çevre Mühendisliği Bölümü, ODTÜ ŞEKER ENDÜSTRİSİNDE TEMİZ ÜRETİM OLANAKLARI E. Alkaya, T.H. Ergüder, G.N. Demirer Şeker.

... konulu sunumlar: "Sunan: Prof. Dr. Göksel N. Demirer Çevre Mühendisliği Bölümü, ODTÜ ŞEKER ENDÜSTRİSİNDE TEMİZ ÜRETİM OLANAKLARI E. Alkaya, T.H. Ergüder, G.N. Demirer Şeker."— Sunum transkripti:

1 Sunan: Prof. Dr. Göksel N. Demirer Çevre Mühendisliği Bölümü, ODTÜ ŞEKER ENDÜSTRİSİNDE TEMİZ ÜRETİM OLANAKLARI E. Alkaya, T.H. Ergüder, G.N. Demirer Şeker Fabrikalarında Atıksu Problemleri, Çözüm Yolları, Atıksu Arıtma Alternatifleri, Verimli Su Kullanımı Semineri 12 Aralık 2006, Ankara

2 Prof. Dr. Göksel N. Demirer, Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara √ Temiz Üretim Kavramı √ Türkiye’de Şeker Endüstrisi √ Şeker Endüstrisinde Temiz Üretim Yaklaşımı √ Şeker Üretim Proses Şeması √ Prosesi Oluşturan Temel İşlemler √ Üretilen Yan Ürünler ve Atıklar √ Temel İşlemlerde Temiz Üretim Olanakları √ Örnek Uygulamalar İÇERİK

3 Prof. Dr. Göksel N. Demirer, Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara TEMİZ ÜRETİM NEDİR ? Birleşmiş Milletler Çevre Programı (UNEP): Bütünsel önleyici bir çevre stratejisinin ürün ve süreçlere sürekli olarak uygulanması ile insanlar ve çevre üzerindeki risklerin azaltılması.

4 Prof. Dr. Göksel N. Demirer, Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara KİRLİLİK ÖNLEME NEDİR ? Prosesler için; Hammadde ve enerji kullanımının Toksik madde kullanımının Üretim ve hizmet süreçlerinden kaynaklanan tüm emisyon ve atıkların miktar ve toksisitelerinin Ürünler için; Olumsuz çevresel etkilerinin yaşam döngüsü boyunca (hammadde eldesinden nihai bertarafa kadar) önlenmesi/azaltılması demektir.

5 Prof. Dr. Göksel N. Demirer, Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara Kirlilik Önleme İşçiler Halk Tüketiciler Gelecek kuşaklar  üzerindeki çevresel riskleri azaltır. Üretim Arıtma Sağlık  giderlerini azaltır. Verimliliği Ürün ya/ya da hizmet kalitesini  yükseltir.

6 Prof. Dr. Göksel N. Demirer, Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara TEMİZ ÜRETİM’İN ARAÇ VE METODLARI: √ İşletme Verimliliğinin Arttırılmasına Yönelik Çevre Yönetimi, √ Ekoverimlilik, √ Atık Denetleme, √ Enerji Denetleme, √ Risk Denetleme, √ Çevresel Yasa Yönetmeliklerle Uyum Değerlendirmesi, √ Çevresel Etki Değerlendirme, √ Yaşam Döngüsü Analizi, √ Teknoloji Değerlendirme, √ Kimyasal Değerlendirme, √ Endüstriyel Ekoloji, √ Çevre için Tasarım, √ Çevre için ya da “Yeşil” Satın Alma, √ Çevre Yönetim Sistemleri, √ Çevresel Performans Değerlendirmesi

7 Prof. Dr. Göksel N. Demirer, Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara Firma CFI, Kuzey Karolina, ABD. Alt Sektör Boyama, Ağartma Uygulanan Kirlilik Önleme Yöntemi Ekipman Modifikasyonu (otomasyon) Atık Azaltım Etkinlikleri ◊ Boyama tanklarında varolan ancak kullanılmayan debi metreler, aktif hale getirildi. tanklardaki boyama çözeltisi miktarlarının sürekli olarak ölçümü sağlandı ◊ Boyama tanklarına yerleştirilen diferansiyel basınç ileticileri yardımı ile tanklardaki boyama çözeltisi miktarlarının sürekli olarak ölçümü sağlandı. uygulanan boyama süreçleri otomatik olarak izlenebilir/kontrol edilebilir hale getirildi ◊ Kullanılan bir bilgisayar programı/otomasyon sistemi yardımı ile boyama tanklarında uygulanan boyama süreçleri otomatik olarak izlenebilir/kontrol edilebilir hale getirildi. farklı nitelik ve miktarlardaki kumaşların boyanması için gerektiği kadar boya/boyama çözeltisi kullanımına olanak verdi ◊ Bu otomasyon sistemi, farklı nitelik ve miktarlardaki kumaşların boyanması için gerektiği kadar boya/boyama çözeltisi kullanımına olanak verdi. Atık Azaltımı Su, ısı ve kimyasal kullanımında % 6-16 arasında azaltım sağlandı. Toplam 53.374 m3/yıl su ve 407,8 ton/yıl kimyasal tasarrufu sağlandı Toplam 53.374 m3/yıl su ve 407,8 ton/yıl kimyasal tasarrufu sağlandı. Su kullanımı ve ayrıca arıtılması gereken atık su miktarı da ciddi ölçüde azaldı. Tasarruf 172.755 Dolar/yıl 172.755 Dolar/yıl (Amortisman süresi: 4 ay)

8 Prof. Dr. Göksel N. Demirer, Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara Firma Danimarka, Finlandiya, Norveç ve İsveç’teki 15 tekstil firması Uygulanan Atık Azaltım Etkinlikleri gelişmiş süreç kontrolleri ve otomasyon Yıkama işlemlerinde yapılan gelişmiş süreç kontrolleri ve otomasyon uygulamaları Sağlanan Atık Azaltımı Su kullanımında ortalama % 25’lik bir azaltım sağlanmıştır TasarrufBelirtilmemiş

9 Prof. Dr. Göksel N. Demirer, Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara Firma Açıklanmamış. Alt SektörDokuma tekstil ürünleri Uygulanan Atık Azaltım Etkinlikleri tesiste kullanılan polivinil alkolün (PVA) geri kazanımı ve yeniden kullanımı Kapalı devre ultrafiltrasyon sistemi ile tesiste kullanılan polivinil alkolün (PVA) geri kazanımı ve yeniden kullanımı sağlanmıştır Sağlanan Atık Azaltımı Belirtilmemiş. Tasarruf 540.000 Dolar/yıl 540.000 Dolar/yıl (Amortisman süresi: 13 ay)

10 Prof. Dr. Göksel N. Demirer, Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara √ Türkiye’de, ılıman iklim koşullarının etkisiyle şeker üretiminin ana ham maddesi şeker pancarıdır. √ Türkiye, 2004 verilerine göre 13.965.000 ton/yıl pancar üretimi ile toplam Dünya üretiminin %5.6 ’ sını oluşturmaktadır. √ 2001-2002 kampanya sonuçlarına göre ülkemiz, pancardan şeker üreten ülkeler arasında 1.630.000 ton/yıl ile Dünyada 8. Avrupa da 4. durumdadır. √ Ülkemizde kişi başına şeker tüketimi yaklaşık 30 kg/yıl dır. √ Şeker sanayiinin, GSMH olarak Türkiye genelindeki payı % 0,2, imalat sanayii içindeki payı ise % 0,8 düzeyindedir. √ Üretim, ihracat ve ithalat değerleri olarak sırasıyla; Gıda sanayii içindeki payı ; % 11,6, % 11,5, % 2,1, İmalat sanayii içindeki payı ; % 2,2, % 1,3, % 0,07, Türkiye geneli içindeki payı ; % 1,6, % 1,2, % 0,06 TÜRKİYE’DE ŞEKER ENDÜSTRİSİ Kaynak: SEKİZİNCİ BEŞ YILLIK KALKINMA PLANI GIDA SANAYİİ ÖZEL İHTİSAS KOMİSYONU RAPORU -ŞEKER SANAYİİ ALT KOMİSYON RAPORU- ANKARA-2001

11 Prof. Dr. Göksel N. Demirer, Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara √ Şeker fabrikası atık suları, çeşitli organik ve inorganik maddeler içererek, alıcı ortamlar için önemli derecede kirlilik meydana getirmektedir. √ Fabrikalar şeker pancarını işledikleri kampanya döneminde 1 ton pancar için 14-16 m 3 su kullanırlar. Bu kadar suyun temini ve kullanıldıktan sonra arıtılması önemli bir problemdir. √ Şeker endüstrisi yoğun biçimde enerji kullanır. Fosil yakıtların kullanımıyla ciddi miktarlarda sera gazı salınımına neden olur. ŞEKER ENDÜSTRİSİNDE TEMİZ ÜRETİM

12 Prof. Dr. Göksel N. Demirer, Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara √ Üretim prosesi, ciddi miktarlarda “kireç” gerektirdiği için, şeker endüstrisi, önemli bir doğal kaynağın tüketicisi konumundadır. √ Pancardan şeker üretimi prosesinde, doğru değerlendirildiğinde ciddi ekonomik getirileri olan değerli yan ürünler ortaya çıkmaktadır. Bütün bu unsurlar göz önüne alındığında “Temiz Üretim Yaklaşımı”, şeker endüstrisi için hem çevresel yükümlülüklerini yerine getirmek hem de verimliliğini arttırarak, üretim maliyetlerini azaltmak için gerekli görülmektedir. ŞEKER ENDÜSTRİSİNDE TEMİZ ÜRETİM

13 ŞEKER ÜRETİM PROSESİ ve YAN ÜRÜNLER

14 Prof. Dr. Göksel N. Demirer, Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara TEMEL İŞLEMLER Pancarın Fabrikaya İletimi (Yüzdürme) Pancarın İçindeki Yabancı Maddelerin Ayrılması Pancarın Yıkanması Pancarın Kıyılması Haşlama ve Difüzyon Şerbetin Arıtılması(Kireçleme ve Karbonatlama) Tephir (Şerbetin Koyulaştırılması) Pişirim (Kristalizasyon) Bekletme ve Santrifüj

15 Prof. Dr. Göksel N. Demirer, Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara TEMEL İŞLEMLER Pancarın Fabrikaya İletimi (Yüzdürme) √ Silolarda depolanan pancarların fabrikaya naklinde, su ile yüzdürerek nakil sistemi kullanılmaktadır. √ Su ile nakil sisteminde pancarlar, silolamadan sonra çeşitli şekillerde yüzdürme kanallarına alınırlar ve fabrikaya kadar bu yüzdürme kanallarında su ile taşınırlar. √ Yüzdürme kanallarındaki su-pancar karışımının hızı yaklaşık 1m/sn kadardır ve 1 ton pancarı fabrikaya taşımak için 8-10 m 3 su gereklidir.

16 Prof. Dr. Göksel N. Demirer, Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara TEMEL İŞLEMLER Pancarın İçindeki Yabancı Maddelerin Ayrılması √ Yüzdürme kanallarına alınan pancarlar arasında %5-10 kadar ve bazen daha fazla ot, yaprak, sap, taş, toprak, kum gibi yabancı maddeler vardır. √ Bu maddelerin fabrikaya girmeden önce temizlenmesi gerekir. Pancarların yıkanmasından önce bu yabancı maddeler temizlenir. Bu amaçla kullanılan sistemler: Ot tutucular Taş tutucular Kum tutucular

17 Prof. Dr. Göksel N. Demirer, Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara TEMEL İŞLEMLER Pancarın Yıkanması √ Pancarın işlemeye alınmadan önce üzerinde yapışık haldeki tüm toprak ve kumun ayrılması gerekir. Aksi halde daha sonraki aşamalarda çeşitli sorunlar ortaya çıkar. √ Yüzdürme kanallarında yüzeyindeki çamur büyük ölçüde temizlenen pancarın tamamen temizlenmesi için özel yıkama sistemlerinden yararlanılır. Bu sistemler üç grup altında toplanabilir: Pancar yıkama tekneleri Tamburlu tipte yıkayıcılar Basınçlı su püskürten yıkama sistemleri

18 Prof. Dr. Göksel N. Demirer, Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara TEMEL İŞLEMLER Pancarın Kıyılması √ Pancar hücrelerinde bulunan şeker, difüzyon metodu ile sıcak suda çözündürülerek alınmaktadır. Sıcak suyun pancar hücrelerine girebilmesi için hücreleri çevreleyen tabakaların parçalanması gereklidir. √ Bu nedenle, difüzyon işleminin etkin olarak yapılması için önce pancarı doğrayarak ince kıyımlar haline getirmek gerekir. √ Yıkama sisteminde iyice yıkanan pancarlar, kıyılmak üzere bir elevatörle pancar bıçaklarına verilirler.

19 Prof. Dr. Göksel N. Demirer, Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara TEMEL İŞLEMLER Haşlama ve Difüzyon √ Bıçaklarda kıyılan pancar, difüzöre gitmeden önce haşlama teknesine girer. Haşlama teknesinde kıyımlar, kule difüzörden döndürülen % 300-350 oranındaki 68 - 72 o C sıcaklığındaki ham şerbetle karıştırılarak haşlanır. √ Burada şerbetin bir bölümü çekilerek arıtılmak üzere şerbet arıtım istasyonuna gönderilirken kalan kısım kıyımla birlikte difüzyon kulesinin altından kuleye verilir. √ Difüzyon kulesinde kıyımlar yukarı doğru çıkarken, yukarıdan verilen difüzyon besleme suyu ile temas eder. Ters akım prensibi ile sürekli ve etkin bir kütle aktarımı gerçekleştirilir. √ Bu işlem bir döngü içerisinde devam eder.

20 Prof. Dr. Göksel N. Demirer, Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara TEMEL İŞLEMLER Şerbetin Arıtılması √ Difüzörden gelen ham şerbet, içerisinde şeker dışı yabancı maddeler de bulunduran %12-15 şeker içeren bulanık bir sıvıdır. √ Şerbet arıtımının temel amacı, ham şerbette bulunan kolloid ve diğer şeker dışı maddeleri uzaklaştırmaktır. √ Arıtım, kireçleme ve ardından karbonatlama olmak üzere iki temel işlemden oluşur.

21 Prof. Dr. Göksel N. Demirer, Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara TEMEL İŞLEMLER A-Kireçleme √ Kireç, kireç taşının kireç ocaklarında yakılmasıyla elde edilir. Ortaya çıkan sönmemiş kireç, suyla söndürülerek kireç sütü haline dönüştürülür. Kireç sütü ham şerbetle karıştırılarak kireçleme işlemi gerçekleştirilir. √ Kireçlemenin amacı kolloidal bir çözelti elde etmek ve şeker dışı maddeleri çöktürmektir. √ Kirecin çöktürücü etkisi: I.Kalsiyum iyonları ile organik asitleri çöktürmesi II. Hidoksil iyonları ile pektin ve proteinlerin koagülasyonunu sağlaması

22 Prof. Dr. Göksel N. Demirer, Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara TEMEL İŞLEMLER B-Karbonatlama √ Karbonatlamanın amacı kireçli şerbetteki kireç fazlasını CO 2 yardımı ile, çözünmeyen CaCO 3 a dönüştürüp onu şerbetten ayırmaktır. Ca(OH) 2 + CO 2  CaCO 3 √ Bu sırada şeker dışı maddeler de CaCO 3 kristallerinin yüzeyine tutunarak CaCO 3 ile birlikte çöker. √ Sistemde kullanılan saf CO 2, kireç ocağında kireç sütü elde etmek için kireç taşının yakılmasından çıkan CO 2 gazının arıtılması ile elde edilir. √ Karbonatlama sonrası sulu şerbet, filtreden geçirilerek tephir bölümüne gönderilir.

23 Prof. Dr. Göksel N. Demirer, Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara TEMEL İŞLEMLER Tephir (Şerbetin Koyulaştırılması) √ Şeker sanayiinde sulu şerbetin koyulaştırılmasında kademeli buharlaştırıcılar kullanılmaktadır. Filtre edilmiş sulu şerbet ısıtıcılardan geçirilerek sıcaklığı 120-125 o C 'ye çıkarılır. √ Isıtılan şerbet I. Kademe tephire gönderilir. Şerbet burada yoğunluğu artarak kendi akışıyla daha düşük basınçtaki bir sonraki kademeye geçer. Bu kademeye ısıtma buharı olarak birinci kademenin şerbet buharı beslenmektedir. √ İşlem bu şekilde devam ederek son kademede şerbet yoğunluğu % 60-65 'e ulaşır. Sıcaklığı ise 88-90 o C civarındadır. Bu şerbete koyu şerbet adı verilir.

24 Prof. Dr. Göksel N. Demirer, Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara TEMEL İŞLEMLER Pişirim (Kristalizasyon) √ Pişirim işlemi şeker fabrikalarının rafineri ünitelerinde yapılır. Bu amaçla vakum kazanı diye isimlendirilen silindirik aparatlar kullanılır. √ Vakum kazanı içerisinde vakum oluşturularak standart şurup vakum kazanına alınır. Buhar kamarasına buhar açılarak pişirim işlemine başlanır. √ Rafineri ünitesinde kristal şeker pişirimi işlemi koyu şerbetin, kristal beyaz şurubu, orta şeker ve rafine şeker ilavesini takiben hazırlanan standart şurubun kuru madde içeriği % 92-93 oluncaya kadar koyulaştırılması işlemidir. Bu işlem sırasında şeker kristallenir.

25 Prof. Dr. Göksel N. Demirer, Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara TEMEL İŞLEMLER Bekletme ve Santrifüj √ Pişirim işlemi sonucunda elde edilen lapa, tevzii(dağıtma) teknesine ve buradan da refrijerant denilen bekletme kazanlarına alınır. √ Daha sonra santrifüjlerde işlenerek kristal şeker şuruptan ayrılır. Santrifüjlerde aynı anda yıkama da yapılır. √ Santrifüjlerden elde edilen kristal şeker kurutulup elendikten sonra piyasaya verilmek üzere 50 kg. lık polipropilen torbalara doldurularak ambalajlanır.

26 Prof. Dr. Göksel N. Demirer, Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara ÜRETİLEN YAN ÜRÜNLER VE ATIKLAR B- Küspe √ Difüzyondan çıkan şekeri alınmış pancar kıyımlarına küspe adı verilir. Küspenin preslenme öncesi kompozisyounu aşağıdaki gibidir. Kaynak: ANAEROBIC BIODEGRADATION OF SUGAR BEET PULP (2000) Yan Ürünler A- Melas √ Melas, artık içerisinden ekonomik olarak daha fazla şeker alınamayan şeker fabrikası yan ürünüdür. Santrifüj sonunda elde edilen kristal şekerin yanı sıra üretilir. Kaynak: MOLASSES - GENERAL CONSIDERATIONS (1983)

27 Prof. Dr. Göksel N. Demirer, Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara ÜRETİLEN YAN ÜRÜNLER VE ATIKLAR C- Karbonatlama Çamuru √ Karbonatlama çamuru, kireçleme ve karbonatlama sonucu oluşup çöken çamurun pres filtrelerden geçirilmiş son halidir. Karbonatlama çamurunun fiziko-kimyasal ve besiyer madde (nutrient) içeriği aşağıdaki gibidir. Kaynak: SURVEY OF WASTES SPREAD ON LAND - EU COMMISION (2001)

28 Prof. Dr. Göksel N. Demirer, Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara ÜRETİLEN YAN ÜRÜNLER VE ATIKLAR Atıklar A- Atık Sular √ Türkiye’deki bir şeker fabrikasının, bir kampanya döneminde alınmış sonuçlara göre atık su kompozisyonu: Kaynak: ŞEKER FABRİKALARINDA PROSESTE KULLANILAN SULAR,FABRİKALARIN KİRLİ ATIKSULARI VE ARITIM STRATEJİLERİ, D.SÜRAL

29 Prof. Dr. Göksel N. Demirer, Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara ÜRETİLEN YAN ÜRÜNLER VE ATIKLAR B- Baca Gazı Emisyonları √ 425.000 ton/yıl pancar işleyen ve yakıt olarak fuel-oil ya da doğal gaz kullanan bir şeker fabrikasının baca gazı emisyonları aşağıda verilmiştir. Kaynak: IMPROVING THE ECONOMIC AND ENVIRONMENTAL PERFORMANCES OF THE BEET SUGAR INDUSTRY IN SLOVENIA (2006)

30 ÜRETİLEN YAN ÜRÜNLER VE ATIKLAR √ Aşağıdaki şekilde bir şeker fabrikasının yan ürün ve atık miktarları görülmektedir. Kaynak: IMPROVING THE ECONOMIC AND ENVIRONMENTAL PERFORMANCES OF THE BEET SUGAR INDUSTRY IN SLOVENIA (2006) kt/a: bin ton/yıl

31 Prof. Dr. Göksel N. Demirer, Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara TEMİZ ÜRETİM OLANAKLARI Yüzdürme ve Yıkanma √ Pancarın depolanması ve yüzdürme kanallarına taşınması sırasında üzerinde, kırıklar veya çatlaklar meydana gelebilir. Yüzdürme ve yıkanma esnasında bu çatlaklardan yıkanma sularına şeker kaybı gerçekleşir. Bu sular daha sonra atıksu arıtma tesisine iletildiği için, içerisindeki şeker miktarı arıtma tesisine fazladan organik yük gelmesine neden olur. √ Depolanma ve taşınma esnasında pancara verilen zarar azaltılırsa, şeker kaybı azaltılır. Bu azalma arıtma tesisine gelen organik yükün azalması anlamına gelmektedir. Arıtma tesisine gelen organik yükün azaltılması da arıtımı kolaylaştırmanın yanı sıra arıtma maliyetini de azaltacaktır.

32 Prof. Dr. Göksel N. Demirer, Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara TEMİZ ÜRETİM OLANAKLARI √ Yüzdürme ve yıkama öncesi pancara verilecek zararın azaltılabilmesi için kamyonlardan pancar boşaltılmasında ve silolarda saklanması esnasında gerekli özen gösterilmelidir. √ Taşıma ve yıkama suları çöktürme tanklarında çöktürülüp tekrar kullanılabilir. √ Taşıma ve yıkama sularından gelip çöktürme tanklarında biriken maddeler (taş, toprak vs.) yol yapımında ya da inşaat işlerinde değerlendirilebilir. Kıyılma ve Difüzyon √ Difüzyon besleme suyu olarak ham su kullanmak yerine, tephir aşamasında oluşan kondanse suyu ve küspenin preslenmesinden sisteme geri döndürülen su kullanılabilir. Kaynak: IPPC REFERENCE DOCUMENT ON BEST AVAILABLE TECHNIQUES IN THE FOOD, DRINK AND MILK INDUSTRIES (2006)

33 Prof. Dr. Göksel N. Demirer, Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara TEMİZ ÜRETİM OLANAKLARI √ Difüzyon esnasında kullanılan ısıl işlemin yerini alabilecek ve bu sayede enerjiden tasarruf sağlanabilecek sistemler geliştirilmektedir. Bu teknolojilerden birisi de “electroporation”dır. √ Konvansiyonel sistemlerde difüzyonun yüksek sıcaklıklarda (68-72 o C) yapılmasının nedeni, şekerin pancar hücrelerinin dışına çıkışını kolaylaştırmaktır. Electroporation sisteminde, kıyılma öncesinde pancar hücrelerini parçalamak için bütün haldeki pancarlara “elektrik akımı” uygulanır. Bu sayede difüzyon aşamasında yüksek sıcaklıklara gerek kalmadan difüzyon besleme suyuna şeker transferi kolaylıkla sağlanabilir. Kaynak: INNOVATIVE EXAMPLES OF ENERGY EFFICIENCY IN GERMAN SUGAR INDUSTRY (2002)

34 Prof. Dr. Göksel N. Demirer, Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara TEMİZ ÜRETİM OLANAKLARI √ Aşağıdaki resimde sırasıyla electroporation uygulanan ve uygulanmayan pancarlar karşılaştırılmıştır. Kaynak: INNOVATIVE EXAMPLES OF ENERGY EFFICIENCY IN GERMAN SUGAR INDUSTRY (2002)

35 Prof. Dr. Göksel N. Demirer, Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara TEMİZ ÜRETİM OLANAKLARI Şerbetin Arıtılması √ Şerbetin arıtılmasında kullanılan kireç, kireç ocağında kireç taşının yakılması ile elde edilir. Bu işlem için fosil yakıtları kullanılır ve baca gazı emisyonları salınır. √ Kireç kullanımını minimuma indirmek, enerji tüketimini ve emisyon miktarını azaltacak ve arıtma verimini yükseltecektir. √ Fabrikanın Çevresel Performans Göstergeleri incelenerek, sistemin verimliliğini ve ürün kalitesini etkilemeden kireç kullanımı optimuma çekilmelidir. √ Proses kontrol ekipmanlarının düzenli kontrol, bakım ve onarımları sistemde gereğinden fazla kireç kullanımını engelleyerek kaynak kullanımını ve oluşan atık (karbonatlama çamuru) miktarını azaltacaktır.

36 Prof. Dr. Göksel N. Demirer, Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara TEMİZ ÜRETİM OLANAKLARI √ İtalya’daki bir şeker fabrikasında yapılan çalışmada, proseste ciddi bir modifikasyon yapmaksızın gerekli önlemler alınmış ve kireç kullanımı %25 mertebelerinde azaltılabilmiştir. Kaynak: ERIDANIA – FERRARA, ITALY

37 Prof. Dr. Göksel N. Demirer, Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara TEMİZ ÜRETİM OLANAKLARI √ Şerbetin arıtılmasından arta kalan karbonatlama çamuru, yüksek miktarda kalsiyum karbonat (CaCO 3 ) içerir. Ve kireç kullanımı gerektiren birçok endüstride kullanılabilir. √ Karbonatlama çamuru ‘toprak iyileştirici’ olarak ve asidik toprakların nötralizasyonu için de kullanılabilir. √ Karbonatlama çamuru, ayrıca toprak için yararlı ‘besin maddelerinden’ magnezyum, fosfat ve potasyum içerir. Bu nedenle gübre katkı maddesi olarak da kullanılabilir. √ Çamur, mantar üretiminde dahi denenmiş ve başarılı sonuçlar alınmıştır. Kaynak: www.britishsugar.co.uk

38 Prof. Dr. Göksel N. Demirer, Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara TEMİZ ÜRETİM OLANAKLARI √ Karbonatlama çamuru, aynı zamanda kağıt endüstrisi için ham madde olarak da kullanılabilmektedir. √ İngiltere’de 2003 yılında yapılan bir araştırmanın ilk aşamasında kağıt üretim ham maddesi olarak, %16 oranında karbonatlama çamuru kullanılmıştır.

39 Prof. Dr. Göksel N. Demirer, Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara TEMİZ ÜRETİM OLANAKLARI √ Aynı çalışmanın ikinci aşamasında ise kagıt üretimi ana ham maddesi olan selülozun yanı sıra, %23 karbonatlama çamuru ile %10 kurutulmuş küspe kullanılmıştır Kaynak: OVERVIEW OF THE ENVIRONMENTAL PROBLEMS IN BEET SUGAR PROCESSING: POSSIBLE SOLLUTIONS (2005)

40 Prof. Dr. Göksel N. Demirer, Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara TEMİZ ÜRETİM OLANAKLARI √ Araştırmanın sonucu olarak her iki denemede de, 1. kalitede beyaz kağıt olmasa bile, kullanılabilir kalitede kağıt üretilebilmiştir. √ 10 ton/gün pancar işleyen bir işletmenin bir yılda ambalajlama ve paketleme amaçlı 400 ton kağıt tükettiği düşünüldüğünde, kendi atıklarını kendi kullanımı için işlemesi olası görülmektedir.

41 Prof. Dr. Göksel N. Demirer, Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara TEMİZ ÜRETİM OLANAKLARI √ Şerbetin arıtılması için günümüzde kullanılan kireçleme-karbonatlama prosesinin yerini alabilecek, inovatif teknolojiler içeren çevre dostu prosesler geliştirilmektedir. √ Bu prosesler: Direct crystallization of raw juice Crystallization of the micro-filtered raw juice Chromatographic separation Combination of the two previous technologies √ Prosesin tamamen değiştirilmesi hususunda daha detaylı araştırmalar ve fizibilite çalışmaları yapılmalıdır. Kaynak: OVERVIEW OF THE ENVIRONMENTAL PROBLEMS IN BEET SUGAR PROCESSING: POSSIBLE SOLLUTIONS (2005)

42 Prof. Dr. Göksel N. Demirer, Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara TEMİZ ÜRETİM OLANAKLARI Tephir (Şerbetin Koyulaştırılması) √ Tephirden çıkan kondanse suyu yıkama ve taşıma proseslerinde yeniden kullanılabilir. √ Literatürdeki bir çalışmada '5-6 m 3 /ton pancar' miktarındaki kondansör soğutma suyu prosesin başına verilerek yüzdürme ve yıkama suyu olarak kullanılabilmiştir.

43 Prof. Dr. Göksel N. Demirer, Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara TEMİZ ÜRETİM OLANAKLARI Santrifüj √ Santrifüj işleminin yan ürünü olarak üretilen melas bir çok endüstride kullanılabilecek değerli bir üründür. √ Melasın kullanım alanları: Fermantasyon endüstrisi İlaç yapımı Bio-alkol üretimi Maya üretimi Sitrik asit üretimi Hayvan besini √ Farklı kullanımların farklı kazanımlara yol açacağı çerçevesinde, olası alternatifler için fizibilite çalışmaları gerçekleştirilmelidir.

44 Prof. Dr. Göksel N. Demirer, Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara TEMİZ ÜRETİM OLANAKLARI Küspenin Preslenmesi √ Küspenin preslenmesinden kazanılan su, difüzörlere besleme suyu olarak döndürülebilir. √ Küspe kurutularak ya da kısmen melas ile karıştırılarak çiftlik hayvanları için besin olarak kullanılabilir. √ Şerbetin arıtılması kısmında da bahsedildiği gibi küspe karbonatlama çamuru ile birlikte kullanılarak kağıt üretimi için değerlendirilebilir.

45 Prof. Dr. Göksel N. Demirer, Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara TEMİZ ÜRETİM OLANAKLARI Küspenin Preslenmesi √ Difüzyon kısmında vurgulanan ‘electroporation’ teknolojisinin, küspenin preslenmesinde de verimliliği büyük ölçüde arttırdığı kanıtlanmıştır. √ Konvansiyonel sistemlerde, preslenerek küspenin kuru madde içeriği maksimum %30-35 seviyelerine arttırılabilirken, electroporation uygulanan sistemlerden çıkan küspe, preslenerek kuru madde içeriği %45 seviyelerine arttırılabilmektedir. √ Bu sayede küspe preslenmesinden sisteme döndürülen su miktarı %30-40 oranında arttırılmış olur. Kaynak: INNOVATIVE EXAMPLES OF ENERGY EFFICIENCY IN GERMAN SUGAR INDUSTRY (2002)

46 Prof. Dr. Göksel N. Demirer, Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara ÖRNEK UYGULAMALAR - CST Şeker Fabrikası √ 1993’te başlayan “Tunus Temiz Üretim Programı” nın bir parçası olan proje, United States Agency for International Development (USAID) ve United Nations Environment Program(UNEP) desteği ile sürdürülmüştür. √ CST Şeker Fabrikası, 658 çalışanı ile yılda 70 işgünü işletilmektedir. √ 36.000 ton/yıl şeker üretim kapasitesine sahip olan işletme, proje döneminde 18.000 ton şeker üretimi gerçekleştirmiştir. CST Şeker Fabrikasında Proses Optimizasyonu Projesi Tunus1993Tam Ölçek

47 Prof. Dr. Göksel N. Demirer, Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara ÖRNEK UYGULAMALAR - CST Şeker Fabrikası √ İşletmenin üretim prosesi genel anlamda Türkiye’de kullanılan prosesler ile paralellik göstermekte ve 7 ana üniteden oluşmaktadır: Yüzdürme ve Yıkanma: Şeker pancarları, yüzdürme kanalları ile yıkama teknelerine ulaştırılmaktadır. Kıyılma: Yıkanmış pancarlar pancar bıçakları ile difüzyona hazır kıyımlar haline getirilmektedir. Difüzyon: 85 o C sıcaklıkta ters akım prensibiyle difüzyon gerçekleştirilmektedir.

48 Prof. Dr. Göksel N. Demirer, Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara ÖRNEK UYGULAMALAR - CST Şeker Fabrikası Şerbetin Arıtılması: Kireçleme-karbonatlama işleminden sonra, ion-exchange yöntemi ile şeker dışı maddeler sistem uzaklaştırılmaktadır. Şerbetin Koyulaştırılması: Arıtılmış şerbet 4 kademeli bir tephir sisteminde koyulaştırılmaktadır. Kristalizasyon: 3 aşamalı kristalizasyon sistemi kullanılmaktadır. Santrifüj: Kristal şeker, son aşama olan santrifüj ile elde edilmektedir.

49 Prof. Dr. Göksel N. Demirer, Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara ÖRNEK UYGULAMALAR - CST Şeker Fabrikası √ CST Şeker Fabrikası, çevresel problemlerini çözmek, üretim prosesini optimize etmek ve atıklarını azaltabilmek için “Temiz Üretim” programı başlatmayı karar almıştır. √ Temiz üretim olanaklarını belirlemeye yönelik yapılan “Atık Denetimi” sonucu fabrikanın sorunları 4 ana başlıkta listelenmiştir: Atık suda standartların üzerinde BOİ ve KOİ değerleri Aşırı enerji ve su kullanımı Tehlikeli madde (hazardous material) kullanımı Düşük üretim verimliliği

50 Prof. Dr. Göksel N. Demirer, Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara ÖRNEK UYGULAMALAR - CST Şeker Fabrikası √ Gerekli çalışmalar yürütülerek, temel işlemlerin bir bölümünü kapsayan “Temiz Üretim Olanakları” belirlenmiş ve belirlenen opsiyonlar kısa sürede uygulamaya konulmuştur. Geri Kazanım: Çalışmaz durumdaki geri kazanma sistemi sistemi onarılarak devreye alınmıştır. Bu sayede üretime iletilemeyen ve şeker içeren pancar parçaları atık olmaktan çıkmıştır. Difüzyon ve Şerbet Arıtımı: Difüzör sıcaklığı gibi bazı işletim parametreleri kontrol edilerek optimizasyonu sağlanmıştır.

51 Prof. Dr. Göksel N. Demirer, Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara ÖRNEK UYGULAMALAR - CST Şeker Fabrikası Eşanjör ve Buharlaştırma: işletim parametrelerinin düzenli izlenmesi ve kontrolü sayesinde tephir işlemi optimize edilerek proses etkinliği arttırılmıştır. Şeker Saflık Kontrolü: melasın saflığı kristalizasyon prosesinin optimize edilmesi ile azaltılmıştır. Bilinmeyen kayıplar: Boruların ve pompaların bakımları yapılarak sızıntılar engellenmiştir. Bu sayede kayıplar önlenmiştir.

52 Prof. Dr. Göksel N. Demirer, Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara ÖRNEK UYGULAMALAR - CST Şeker Fabrikası Sonuçlar A- Çevresel Kazanımlar √ Belirtilen önlemlerin alınması sonucunda 1.690 ton/yıl şeker, geri kazanılarak atık olmaktan kurtulup, şeker üretim verimliliğinde %6.5 artışa neden olmuştur. √ Yıllık fuel-oil tüketimi 150 ton azaltılabilmiş, bu sayede enerji tüketiminde %2.1 azalma gerçekleştirilmiştir. √ 2000 ton/yıl pancar parçasının atık olarak katı atık depolama sahalarına gönderilmesinin önüne geçilmiştir.

53 Prof. Dr. Göksel N. Demirer, Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara ÖRNEK UYGULAMALAR - CST Şeker Fabrikası B- Ekonomik Kazanımlar √ Toplam 35.000 USD yatırım maliyeti gerektiren projenin, fabrikaya yıllık getirisi 1.400.000 USD olmuştur. √ Bu getirinin %85 civarı proses ve ürün verimliliğinin arttırılmasından kaynaklanmıştır. √ Geri kalan %15’lik pay ise ham madde ve enerji kullanımındaki tasarruftan kaynaklanmaktadır. Kaynak: MANUFACTURE OF FOOD PRODUCTS AND BEVERAGES # 41 UNEP IE (1997)

54 Prof. Dr. Göksel N. Demirer, Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara ENERJİ VERİMLİLİĞİ- Almanya

55 Prof. Dr. Göksel N. Demirer, Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara Şeker Üretiminde “Sıfır Atık” Kavramı- Slovenya

56 Prof. Dr. Göksel N. Demirer, Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara kt/a: bin ton/yıl Şeker Üretiminde “Sıfır Atık” Kavramı- Slovenya

57 Prof. Dr. Göksel N. Demirer, Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara

58 Prof. Dr. Göksel N. Demirer, Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara Şeker Üretiminde “Sıfır Atık” Kavramı- Slovenya Yaprak, sap, kabuk, vb. (4500 ton/yıl) Toprak (36300 ton/yıl) Taş (4800 ton/yıl) Küspe (19100 ton/yıl) Melas (12400 ton/yıl) Karbonatlama Çamuru (21500 ton/yıl) Atıksu (546500 ton/yıl) Sıcak su Hava Emisyonları (12400 ton/yıl) ?

59 Prof. Dr. Göksel N. Demirer, Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara Şeker Üretiminde “Sıfır Atık” Kavramı- Slovenya

60 Prof. Dr. Göksel N. Demirer, Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara Entegre Kirlilik Önleme ve Kontrolü Direktifi

61 Prof. Dr. Göksel N. Demirer, Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara Entegre Kirlilik Önleme ve Kontrolü Direktifi Yiyecek, İçecek ve Süt (YİS) Endüstrileri için En İyi Teknikler (EİT) Referans Dökümanı Tüm YİS Endüstrileri için genel EİTler Sektörel EİTler

62 Prof. Dr. Göksel N. Demirer, Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara ◊Şeker pancarının temizlenmesi (üzerindeki toprağın azaltılması) ◊ Küspenin kurutulması ◊ Su ve enerji kullanımının azaltılması ◊ Su ve hava emisyonlarının düşürülmesi ◊ Suyun proses içinde yeniden kullanılması Konularında En İyi Teknikler içermektedir. Entegre Kirlilik Önleme ve Kontrolü Direktifi Yiyecek, İçecek ve Süt (YİS) Endüstrileri için En İyi Teknikler (EİT) Referans Dökümanı

63 Prof. Dr. Göksel N. Demirer, Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara ÇEVRESEL PERFORMANS İNDİKATÖRLERİ (ÇPİ) ∆ Herhangi bir Temiz Üretim Çalışmasının ilk aşaması ilgili sektör için ÇPİ’lerin belirlenmesidir. ∆ Şeker Endüstrisi için birkaç ÇPİ aşağıdaki tablolarda verilmektedir.

64 ÇEVRESEL PERFORMANS İNDİKATÖRLERİ (ÇPİ)

65 TEŞEKKÜRLER Prof. Dr. Göksel N. Demirer Çevre Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi Tel: 210 58 67, 210 26 41 Faks: 210 26 46 e.posta: goksel@metu.edu.trgoksel@metu.edu.tr