Atık Sektöründe Geridönüşüm ve Gerikazanım Seçenekleri Prof. Dr. İzzet Öztürk İTÜ Çevre Mühendisliği Bölümü İstanbul Aydın Üniversitesi, 27 Kasım 2010

İÇERİK Kentsel Atıklardan Ambalaj Atıklarının Geri Kazanımının Durumu ve AB İle Uyumlu Sürdürülebilir Geri Dönüşüm İmkanları Organik Katı Atıklar, Arıtma Çamurları, Tarımsal Kaynaklı Atıklar ve Enerji Bitkilerinden Yenilenebilir Enerji (Biyometan) Geri Kazanımı 3. Atık Depo Gazından Enerji Gerikazanımı 4. Termal Dönüşüm Teknolojileri ile enerji geri kazanımı (Yakma, Gazlaştırma, Piroliz)

1. Kentsel Atıklardan Ambalaj Atıklarının Geri Kazanımının Durumu ve AB İle Uyumlu Sürdürülebilir Geri Dönüşüm İmkanları

Türkiye’de Evsel Atık Yönetimi 2003/8 sayılı Genelge Katı Atık Ana Planı Projesi I-II Eylem Planı(2008-2012) Ulusal Atık Yönetim Planı 2003 2007 2008 2009 2010 1991 Katı Atıkların Kontrolü Yönetmeliği *Atıkların Düzenli Depolanmasına Dair Yönetmelik *Atıkların Yakılmasına İlişkin Yönetmelik *Atıksu Altyapı Ve Evsel Katı Atık Bertaraf Tesisleri Tarifelerinin Belirlenmesinde Uyulacak Usul Ve Esaslara İlişkin Yönetmelik AB Entegre Çevre Uyum Stratejisi(UÇES) (2007 - 2023)

KAAP / Türkiye Alt Bölgelerinin Tanımlanması No Bölge Alt Bölge 1a Marmara / Ege Bölgesi İstanbul, İzmir (Büyükşehirler) 1b Diğer Büyükşehir Belediyeleri 1c Diğer Belediyeler (orta/küçük) 2a Akdeniz / Karadeniz / İç Anadolu Bölgesi Ankara (Büyükşehir) 2b Antalya / İçel (Turizm şehirleri) 2c 2d Diğer Belediyeler, Karadeniz (orta/küçük) 2e Diğer Belediyeler, Akdeniz / İç Anadolu (orta/küçük) 3a Doğu Anadolu / Güneydoğu Anadolu Bölgesi Gaziantep (Büyükşehir) 3b 3c

Temel Yöntemler ve Amaçlar Atık miktarını azaltmak Kaynağında ayırmak Ayrı toplamak Geri dönüşüm veya yeniden kullanı Doğal kaynakları korumak Ekonomik katkı sağlamak Atıkların kaynağında ayrı toplanarak, yeniden ekonomiye kazandırılması ve depolanacak atık miktarının azaltılması, atık yönetiminin önemli bir bileşenini oluşturmaktadır. Atık azaltımı ve geri kazanım çalışmaları ile doğal kaynaklar korunarak, kaynak israfının da önlenmektedir

Türkiye’de Kentsel Atıklardan Ambalaj Atıklarının Geri Kazanımının Durumu Türkiye’nin AB Çevre Mevzuatı ile uyumlu Kentsel Katı Atık (KKA) Yönetimi Stratejik Planları: Yüksek Maliyetli Çevre Yatırımlarının Planlanması için Teknik Yardım Projesi (EHCIP,2005) Katı Atık Ana Planı Projeleri (2006,2009) Atık Yönetimi Eylem Planı (2008-2012)

Türkiye’de Kentsel Atıklardan Ambalaj Atıklarının Geri Kazanımının Durumu T.C. Çevre ve Orman Bakanlığı (ÇOB,2008)’a göre Üretilen KKA: 65.000 ton/gün %15-20 ’si geri kazanılabilir atıklar ÇEVKO (2008)’e göre Üretilen KKA: 82.000 ton/gün %15’i geri kazanılabilir atıklar Metin v.d.’ye göre Üretilen KKA: 70.000 ton/gün seviyesinde olmaktadır. 11 ilde yapılan çalışmada KKA içerisindeki geri kazanılabilir atık miktarı %38 (ÇOB,2008). Üretilen KKA: 1 kg/kişi.gün %20-30 KKA geri kazanılabilir atıklar Türkiye’de, oluşan kentsel katı atık (KKA) ve KKA içerisindeki bileşenlerin kompozisyonunu belirleme çalışmaları halen devam etmektedir. Ülkemizde ortalama 1 kg/kişi-gün’lük (Metin v.d.’ye göre 0,95 kg/kişi-gün) atık oluşum değeri düşünüldüğünde, yıllık atık oluşumu 25.000.000 ton (70.000 ton/gün) seviyesinde olmaktadır. Düzenli depolama tesisi bulunan toplam 11 ilde yapılan karakterizasyon çalışmalarına göre KKA içerisindeki geri kazanılabilir atık miktarı %38’e ulaşmaktadır (ÇOB, 2008). Dolayısıyla Türkiye için 2008 yılı birim atık oluşum değeri 1 kg/kişi-gün, KKA içerisindeki geri kazanılabilir bileşen oranı ise %20-30 mertebesinde kabul edilebilir.

Geri kazanılabilir atıkların toplam KKA miktarına oranı Kağıt / Karton % 10-25 Plastik % 5-15 Cam % 2-7 Metal % 1-7 Geri kazanılabilir atıkların toplam KKA miktarına oranı, kağıt/karton için 10-25%, plastik için %5-15, cam için %2-7 ve metal için %1-7 aralığındadır (KAAP, 2006). Kaynak: KAAP, 2006

Cam %95 Plastik %33 Metal %30 Kağıt Karton Geri Kazanılabilir Atık Ambalaj Atığı Cam %95 Plastik %33 Metal %30 Kağıt Karton Bu noktada ambalaj atığının geri kazanılabilir atık bileşenin bir alt kümesi olduğuna dikkat çekilmelidir. Geri kazanılabilir atık camın %95’i, plastiğin %33’ü, metalin %30’u, kağıdın %33’ü ve kartonun %95’i ambalaj atığı olarak düşünülmektedir (EHCIP, 2005). Buna örnek olarak atık dosya kağıdı veya cam bardak verilebilir; her ikisi de geri kazanılabilir atık olup ambalaj atığı değildir. Kaynak: EHCIP, 2005

Türkiye Ambalaj Atığı İstatistikleri (ÇOB, 2005)’e göre, KAKY’nin yürürlüğe girmesini ile 12 yıllık dönemde toplam 1.2 mil. ton 2005 yılı içerisinde ise ~750.000 ton ambalaj atığı geri kazanılmıştır. ÇOB Çevre çalışmaları ve Yatırımları Raporu’na göre ise, kayda alınmış ambalaj atığı geri kazanım miktarı 2003 yılında 350.000 ton iken, 2008 yılında 2.500.000 ton’a çıkmıştır (ÇOB, 2003-2008). 2008 Kaynak: ÇOB, 2005

AB ile Uyumlu Sürdürülebilir Geri Dönüşüm İmkanları Mukayeseli AB ve Ulusal mevzuat ambalaj atığı geri kazanım hedefleri Türk mevzuatında tüm bileşenler için 2020’de nihai %60’lık geri kazanım değerine ulaşılacak şekilde artan hedefler öngörülmüş olup, AB mevzuatında hedefler geçiş dönemi ile 2012’ye sabitlenmiştir.

Büyükşehir Belediyeleri için KKA Yönetimi Stratejik Planı (EHCIP; 2005) Bölge Tanım Ayrı toplama / ATM/MGT/Atık Termal Dönüşüm Düzenli İ&Y Geri Dönüşümü/ Kompostlaştırma Kumbaraları (Yakma/ Depolama Biyometanizasyon (Kentsel) Kentsel Kırsal Gazifikasyon)   1a İstanbul, İzmir (Büyükşehirler) 2010 (20%) 2008 / 2010 2010 / 2015 2013 - 2017 2008 / 2009 2008 / 2011 1b Diğer Büyükşehir Belediyeleri 2015 (30%) 2015 / 2020 2022 2011 / 2016 2a Ankara (Büyükşehir) 2012 (20%) 2018 2b Antalya/İçel (Turistik şehirler) 2012 (30%) 2019 2011 2009 / 2011 2c 2015 (20%) 2022 - 2023 2012 / 2016 3a Gaziantep (Büyükşehir) 2013 (20%) 2012 3b 2014 (100%) -

Büyükşehir Belediyeleri harici KKA Yönetimi Stratejik Planı (KAAP, 2006) Bölge Tanım Ayrı toplama / MGT ATM/Atık Kumbaraları Düzenli İ&Y Geri Kompostlaştırma Depolama Dönüşümü/ (Kentsel) Kentsel Kırsal   Biyometanizasyon 1c Marmara/Ege (Büyükşehirler hariç) 2015 (100%) 2015 2010 / 2015 - 2016 2014 / 2020 2d Karadeniz (Büyükşehirler hariç) 2016 / 2020 2e Akdeniz/İç Anadolu (Büyükşehirler hariç) 2015 (50%) 2015 / 2020 2011 2012 / 2016 3c Doğu /Güney Doğu An.[1]- ikili toplamalı (Büyükşehirler hariç) 2020 (100%) 2020 2017 / 2020 Doğu /Güney Doğu An.- ikili toplamasız Buna göre atık kumbaraları, atık toplama merkezleri (ATM) ile ikili (ayrı) toplama sistemi ve maddesel geri kazanma tesislerinin (MGT) kurulması gerekmektedir. Geri kazanılabilir atıkların ayrı toplanması için aşağıdaki sistemler gerçekleştirilecektir: Atık toplama merkezi (ATM): Başlangıçta pilot ve daha sonra tam kapasiteli Atık kumbaraları: Kağıt, karton, plastik, metal ve cam gibi geri kazanılabilir atıklar için başlangıçta pilot ve daha sonra tam kapasiteli Maddesel geri kazanma tesisi (MGT): İkili toplamayla işletmeye alınmak üzere İkili (ayrı) toplama sistemi: 2015-2020’de devreye alınmak üzere

AB ile uyumlu entegre KKA yönetimi akım şeması

Sonuç Sistematik bir geri kazanım uygulaması yapılmamaktadır. Kuruluşlar ile bireyler münferit geri kazanım faaliyetleri gerçekleştirmektedir. Türkiye’de halen geri kazanılabilir atıkların ayıklanma işlemi genel olarak hurdacılar ve sokak toplayıcıları tarafından gerçekleştirilmektedir. Türkiye’nin AB Müktesebatına Uyum Programına göre AAKY için ikinci bir düzenleme gerekli görülmektedir. Atık Birlikleri ve ~120 Bölgesel Atık Kompleksi üzerinden gerçekleştirmesi önerilmektedir. Katı Atık Ana Planı Projesi’ne uyulması durumunda, Ulusal ve AB atık hedefleri sağlanmış olacaktır. Ülke genelinde yeterli düzeyde sistematik bir geri kazanım uygulaması yapılmamaktadır. Kuruluşlar ile bireyler kendi imkanları dahilinde münferit geri kazanım faaliyetlerini gerçekleştirmeye çalışmaktadır. Türkiye’de halen geri kazanılabilir atıkların ayıklanma işlemi genel olarak hurdacılar ve sokak toplayıcıları tarafından gerçekleştirilmektedir. Türkiye’nin AB Müktesebatına Uyum Programına göre AAKY için ikinci bir düzenleme gerekli görülmektedir. Tüm Belediyelerin, AB çevre mevzuatı ile uyumlu KKA Yönetimi Stratejik Planlarını Ülke genelinde Atık Birlikleri ve ~120 Bölgesel Atık Kompleksi üzerinden gerçekleştirmesi önerilmektedir. ÇOB tarafından hazırlatılan ve Belediyeler için bir rehber niteliği taşıyan Katı Atık Ana Planı Projesi’ne uyulması durumunda, Ulusal ve AB atık hedefleri sağlanmış olacaktır.

2. Organik Katı Atıklar, Arıtma Çamurları, Tarımsal Kaynaklı Atıklar ve Enerji Bitkilerinden Yenilenebilir Enerji (Biyometan) Geri Kazanımı

Tarımsal Kaynaklı Atıklar ve Enerji Bitkilerinden Yenilenebilir Enerji (Biyometan) Geri Kazanımı Tarımsal Atıklar Çiftlik atıkları Mandıra atıksuları (yağlı atıklar, peynir altı suyu) Mezbaha ve et endüstrisi atıkları Enerji bitkileri Tarıma Dayalı Endüstriyel Proses Atıkları Prosesten çıkan katı ve sıvı atıklar Arıtma tesisi çamurları Kentsel Katı Atıkların Organik Kısmı Hal, pazaryeri atıkları Yemekhane atıkları - Restoran, pastane, yemek fabrikası atıkları Mutfak atıkları + kağıt/karton Arıtma Tesisinde Oluşan Biyokatılar Organik arıtma çamurları (biyolojik çamur) Endüstriyel atıksu arıtma tesisi çamurları

Organik Atıklardan Biyometan Geri Kazanım Potansiyeli (Tipik Değerler) Organik kentsel katı atık : 230 m3/ton UKMbeslenen Hayvansal atık : 130 m3/ton UKMbeslenen Endüstriyel atıksu : 350 m3/ton KOİgiderilen Arıtma tesisi çamuru : 130 m3/ton UKMbeslenen UKM : Uçucu (organik) katı madde KOİ : Kimyasal oksijen ihtiyacı

Organik Atıkları Birlikte Arıtma Yaklaşımı EOKA Arıtma Çamuru Hayvan Atıkları Endüstriyel Organik Atık Entegre Arıtma Tesisi Organik Gübre Biyogaz Atık B Atık A Makro ve mikro nütrientler C:N oranı pH İnhibitörler/toksik maddeler Biyolojik olarak ayrışabilir organik madde Kuru madde Anaerobik arıtma tesislerinde birlikte arıtım uygulamalarıyla başlıca aşağıdaki faydalar sağlanır: Metan geri kazanım verimi artar Proses stabilitesi artar Daha iyi bir atık yönetimi Farklı atık akımlarının tek bir entegre arıtma tesisinde toplanmasının getireceği ekonomik yararlar Büyük kapasitedeki merkezi arıtma tesisleriyle arıtılabilecek atık miktarının artması

Büyükbaş Hayvan Atıklarından Merkezi Biyometan ve Enerji Geri Kazanımı MBT’lerde yenilenebilir enerji geri kazanımı Merkezi biyogaz tesisleri kavramı

Biyometan Kullanımı Elektrik enerjisi üretimi : ~ 35 Verim (%) Elektrik enerjisi üretimi : ~ 35 Elektrik enerjisi + ısı üretimi ~ 75 – 80 Araçlarda yakıt olarak kullanımı > 95 En verimli kullanım toplu taşıma ve çiftlik araçlarında yakıt olarak (İsveç ve İsviçre)

Biyogazın Araç Yakıtı Olarak Kullanımı Atıklardan üretilen biyogazın araçlarda yakıt olarak kullanımının giderek yaygınlaşmasında başlıca aşağıdaki etkenler rol oynamaktadır: Yakın tarihli veriler itibarıyla ~14 Avrupa şehrinde biyogaz araç yakıtı olarak kullanılmaktadır. Bu alanda öncü konumundaki iki ülke İsveç ve İsviçre’dir. Araç kaynaklı hava kirliliğinin azaltılması Gürültü kirliliğinin azaltılması Dış kaynaklı petrole bağımlılığının azaltılması Atıklardan üretilen biyogazın, gaz yakma bacasında yakılarak heba edilmesinin önlenmesi Biyogazın araçlarda yakıt olarak kullanılması yoluyla gelir elde edilmesi Benzin ve dizel yerine atıklardan üretilen biyogaz kullanımı yoluyla ekonomik fayda temini

Biyogazın Araç Yakıtı Olarak Kullanımı

Türkiye’den Uygulama Örnekleri Patates ve Mısır Cipsi Üretimi Yapan Bir Fabrika İçin Katı Atık Bertaraf ve Enerji Geri Kazanım Tesisi

Türkiye’den Uygulama Örnekleri Süt ve Süt Ürünleri Üreten Fabrika Atıksuyu Arıtma ve Enerji Geri Kazanım Tesisi

Türkiye’den Uygulama Örnekleri Sağmal BB Hayvan Çiftliği İşleten, Süt ve Süt Mamülleri Üreten ve Enerji Bitkisi Yetiştiren Bir İşletme Örneği

Büyükbaş Hayvan Atıklarından Merkezi Biyometan ve Enerji Geri Kazanımı (Suluova) Tesisin Genel Yerleşimi

Toplam 3,5 modül için gerekli yatırım bedeli ~ 12.000.000 € Büyükbaş Hayvan Atıklarından Merkezi Biyometan ve Enerji Geri Kazanımı (Suluova) Yaklaşık maliyet tahmini (10.000 BBH’lık modül için) Mekanik ekipman, entrüman, elektrik ekipmanları ve tesisatı, montaj/borulama işleri 1.300.000 € İnşaat işleri 1.500.000 € Proje, Mühendislik / Müşavirlik ve etütler 230.000 € Toplam Maliyet 3.030.000 € Mütahit Karı + Nakliye + Vergi + Sigorta 757.000 € Toplam Yatırım Maliyeti 3.800.000 € Toplam 3,5 modül için gerekli yatırım bedeli ~ 12.000.000 €

Büyükbaş Hayvan Atıklarından Merkezi Biyometan ve Enerji Geri Kazanımı (Suluova) Geri ödeme süresi için teşviğe bağlı hassasiyet analizi Yatırım Teşviği (%) Enerji Teşviği (%) 20 50 100 150 18,9 - 10,4 16 - 8,8 13 - 7,2 9,9 - 5,5 8 - 4,4 15,8 - 8,3 13,3 - 7,1 10,8 - 5,7 8,3 - 4,4 6,7 - 3,5 30 14,2 - 7,3 12 - 6,2 9,8 - 5 7,4 - 3,8 6 - 3,1 40 12,7 - 6,3 10,7 - 5,3 8,7 - 4,3 6,6 - 3,3 5,3 - 2,6 İlk değer: Faiz + Amortisman dahil geri ödeme süresi İkinci değer: Faiz + Amortisman hariç geri ödeme süresi

Kentsel Atıksularla Katı Atıkların Entegre Yönetim Yaklaşımı

Kentsel Atıksularla Katı Atıkların Entegre Yönetim Yaklaşımı Kentsel AAT’leri (C, N, P giderimli aktif çamur sistemi) ortalama maliyet tahminleri (100.000 – 1.000.000 EN) 100.000 – 1.000.000 EN’li şehirler için önerilen EBMT maliyet tahminleri

Biyogazın Araç Yakıtı Olarak Kullanımı 100000 EN’li bir Şehir için Entegre Biyometan Tesisinde Üretilen Biyogazın Araç Yakıtı Olarak Kullanımı Entegre biyometan tesisine beslenen 60 g TKM/EN.gün (Birincil Çamur) + 100 g TKM/EN.gün (O-KKA) ile üretilen biyogazın %95 CH4 içermek üzere ıslak gaz arıtma (scrubber) teknolojisi ile zenginleştirildikten sonra araç yakıtı olarak kullanılması halinde kullanımı önlenebilecek dizel yakıt ve benzin miktarları sırasıyla 810.590 L dizel/yıl ve 1.019.370 L benzin/yıl olarak tahmin edilmektedir. 1 m3 zenginleştirilmiş biyogaz (%95 CH4) takriben 0,8 L dizel yakıt veya 1 L benzine eşdeğer yakıt tasarrufu sağlamaktadır. Zenginleştirilmiş biyogaz günde 34 adet dizel yakıtlı ağır vasıta ya da 723 adet benzinli araçta kullanılabilir.

Dünya’da Yenilenebilir Enerji Üretimi Konusunda Yaklaşım ve Uygulamalar Yenilenebilir Enerji Teşvikleri Yatırım hibesi : Proje bedelinin %20 – 40’ı Elektrik enerjisi teşviği : Ortalama piyasa satış fiyatının %50-100 fazlasına yenilenebilir elektrik enerjisi alımı Enerji tüketim vergisinden muafiyet Diğer organik atıkları bertaraf izni (atık bertaraf ücreti tahsili yetkisi)

Dünya’da Yenilenebilir Enerji Üretim Tahmini 2000-2050 Kaynağına Göre Birincil Enerji (Shell, 2008)

Dünya’da Yenilenebilir Enerji Üretim Tahmini AB Ülkeleri Hedefleri Atık Tipi Bugünkü Seviye (*106 m3/gün CH4) Tahmin edilen potansiyel (*106 m3/gün CH4) Katı atıkların organik kısmı 4,5 15 Arıtma çamurları 1,7 4 Endüstriyel atıklar 0,8 3 Çiftlik atıkları 0,5 10 Toplam 7,5 32 100-150 m3 CH4/ton atık AB ülkeleri 2010 yılına kadar toplam enerjilerinin %12,5’ini yenilenebilir enerji kaynaklarından (biyogaz, rüzgar) üretmeyi hedeflemektedir.

AB Ülkelerinde Biyometan Kaynaklı Yenilenebilir Enerji Üretimi Türkiye *26 AB ülkesinde merkezi biyogaz tesislerine getirilebilir sıvı formdaki hayvan atıklarından net biyometan enerjisi üretim potansiyeli (2005 yılı Kyoto deklerasyonu verilerine göre)

Türkiye’deki Durum Kanun No: 5346 – Yenilenebilir Enerji Kanunu (10.05.2005) Kanun No: 5627 – Enerji Verimliliği Kanunu (18.04.2007) Kanun No: 5784 – Elektrik Piyasası Kanunu’nda Değişiklik (09.07.2008) Resmi Gazete No : 25956 – Yenilenebilir Enerji Kaynak Belgesi Verilmesi İle İlgili Yönetmelik (04.10.2005) Üretilen yenilenebilir elektrik enerjisinin (biyogaz enerjisi) 10 yıl süre ile bir önceki yıla ait Türkiye ortalama enerji toptan satış fiyatı üzerinden alım garantisi (bu bedel 0,05 – 0,055 Avro/kw-sa aralığında) Sadece kendi ihtiyacını karşılayan ve kurulu gücü 200 kw’tan az olan tesislere YEK (Yenilenebilir Enerji Kaynak) Belgesi alım muafiyeti

Türkiye’deki Durum Türkiye için 2008 yılı biyometan enerjisi üretim potansiyeli tahmini Sektör Yenilenebilir Enerji Üretim Potansiyeli (109 kW-sa/yıl) Önlenen Sera Gazı (106 m3/yıl) Eel Eısı Metan Biyogaz Organik KKA (1) 2,3 2,8 644 920 Hayvansal Atık (2) * 1,3 1,6 377 535 Endüstriyel Atıksu (3) ** 0,18 0,22 50 71 Kentsel Atıksu Arıtma Tesisi Biyolojik Arıtma Çamuru (4) 0,20 0,24 54 77 Toplam ~4,0 4,8 1,125 1603 (1) ~ 10x106 t organik KKA/yıl (50x106 kişilik kentsel nüfus) (2) ~ 10x106 t yaş atık/yıl (%12 KM, ~ 11x106 adet BB hayvan ve ~ 240x106 adet kümes hayvan atığının %67’lik kısmı üzerinden) (3) KOİ = 5000 mg/L, debi = 1000 m3/gün’lük ~ 100 adet endüstriyel tesis dikkate alındı (4) 50x106 kişilik kentsel atıksu arıtma tesisi çamurlarının anaerobik olarak çürütülmesi hali için * Modern hayvancılık tekniği ile bu değerler ~ 2 misline çıkabilecek durumda ** Yaygın uygulama durumunda bu potansiyel 2 misline çıkartılabilir

Türkiye İçin Yenilenebilir Enerji Teşviği Önerisi Proje tutarının ilk 10 yılda %40 ikinci 10 yıllık dönemde ise %20’den az olmamak üzere 2009 - 2029 dönemi yatırım hibesi uygulaması Üretilen yenilenebilir enerjinin bir önceki yıl ortalama enerji toptan satış fiyatının ilk 10 yılda %100 ikinci 10 yılda ise % 50’nin üzerinde bir fiyatla satın alınması Merkezi biyometan tesislerinde ısı geri kazanımı ve satışı halinde, ısı enerjisinin elektrik enerjisi eşdeğeri MW-sa karşılığı üzerinden ısı geri kazanım teşviği Bu tesislerde ücreti karşılığı diğer organik atıklara da bertaraf izni verilmesi

3. Atık Depo Gazından Enerji Geri Kazanımı

Klasik Düzenli Depolama Tesisi Şematik Görünümü

Katı Atık Düzenli Depolama Tesisi İşletmede : 46 İnşaat ve ihale safhası : 30 Plan-proje safhasında : 20 Metan gazından elektrik üretimi: 3 (51,73 MW, E CO2:1,600,000 ton~18,330,000 $ )

TÜRKİYE’deki DURUM-Sera Gazı Salımı Atık sektörü, başlıca sera gazları olan metan (CH4) ve karbondioksit (CO2) gazlarının salımına yol açan ana sektörlerden biri olarak iklim değişikliği ve küresel ısınmada önemli rol oynamaktadır. Türkiye’nin 1990-2008 yılları arası toplam sera gazı emisyonu ve sektörlere göre dağılımı Tablo 1.’de verilmiştir (TÜİK, 2010). Atık Sektörü 1990-2004 döneminde Türkiye’nin üçüncü büyük sera gazı emisyonu kaynağıdır.

TÜRKİYE’deki DURUM- Sera Gazı Salımı Türkiye'nin sektörlere göre toplam sera gazı emisyonları (milyon ton CO2 eşdeğeri), 1990-2008 Milyon Ton 1990 1995 2000 2005 2007 2008 Enerji 132,13 160,79 212,55 241,75 288,70 277,71 Endüstriyel İşlemler 15,44 24,21 24,37 28,75 29,26 29,83 Tarımsal Faaliyetler 29,78 28,68 27,37 25,84 26,31 25,04 Atık 9,68 23,83 32,72 33,52 35,71 33,92 Toplam 187,03 237,51 297,01 329,87 379,98 366,50 Kaynak: TUİK (2010) Not: Arazi kullanımı ve arazi kullanım değişimlerinden kaynaklanan emisyonlar envantere dahil edilmemiştir.

TÜRKİYE’deki DURUM- Sera Gazı Salımı Mevcut durumda atık sektörü sera gazı salımlarının kaynakları büyük oranda Düzenli ve Kontrolsüz Depolama alanlarından açığa çıkan depo gazı (~%50-55 CH4 içerikli) olup, Türkiye’deki 1990-2008 dönemi CH4 emisyonu durumu Tablo 2’de ayrıca verilmiştir (TÜİK, 2010). Türkiye'de atık sektörü CH4 emisyonu, 1990-2008 SERAGAZI KAYNAKLARI 1990 1995 2000 2005 2007 2008 (1000 ton) Atık 397,01 1.065,54 1.483,25 1.516,66 1.618,97 1.532,78 Katı Atık Bertarafı 304,12 967,32 1.382,98 1.416,78 1.516,65 1.436,66 1. Düzenli Depolama 0,00 111,18 548,83 545,02 725,73 842,95 2. AtıklarınKontrolsüz Depolanması 856,14 834,15 871,76 790,93 593,70 Kaynak: TUİK (2010)

Bir Tür Biyoreaktör Olarak Atık Depolama Tesisleri Düzenli depolama tesislerinde oluşan depo gazlarından enerji üretimi uygulamaları giderek yaygınlaşmaktadır. Almanya’daki düzenli depolama tesisleri rehabilite edilmek suretiyle, mevcut tesislerin % 65’ine depo gazından elektrik enerjisi dönüşüm sistemi uygulanmıştır. Türkiye’de, İstanbul, Bursa, Gaziantep, Ankara ve Adana’da depo gazından enerji geri kazanım uygulamaları mevcuttur.

Bir Tür Biyoreaktör Olarak Atık Depolama Tesisleri Düzenli depolama tesislerinden 20 yıla yakın süreyle ekonomik olarak depo gazı temin edilebilmektedir. Klasik Düzenli Depolama Tesisleri, depo üzerine sızıntı suyu geri devri yapılarak bir tür biyoreaktör olarak planlanıp işletilebilir. Biyoreaktör Depolama Tesisleri (BRDT) olarak adlandırılan bu tür tesisler anaerobik, kısmi aerobik veya aerobik olarak işletilebilmektedir. Biyoreaktör Depolama Tesislerinde organik atıkların stabilizasyon süresi klasik DDT’ne göre %50-75 oranında daha kısa olmakta ve biyogazdaki CH4 oranları da 1,5-1,7 kat daha yüksek değerlere ulaşabilmektedir.

Depo Gazı Üretimini Etkileyen Başlıca Faktörler Atık Bileşimi ve Yönetim Sistemi Su Muhtevası Besi Maddesi İçeriği pH Sıcaklık Oksidasyon Redüksiyon Potansiyeli Partikül Boyutu Depolanmış Atık Yoğunluğu

Depo Gazı Üretimini Etkileyen Başlıca Faktörler Değişim CH4 Üretim Hızına Etkisi Üst Örtü Tabakası Kalınlığın arttırılması; Sızma Atığı izole eder O2 (ORP) - + Toplamda + Atık Dolgusu Yüksekliği Arttırılırsa; Biyokütle ile organik madde teması Sızıntı Suyu Geridevri ile Su İlavesi Biyokütle ile organik madde/nütrient teması Katkı Maddeleri Eklenmesi Kireç veya başka tampon sıvısı Fosfat Çözünmüş çamur ve/veya çürütücü üst sıvısı

Kentsel Katı Atıklardan Biyometan Üretim Potansiyeli Pratikte Ulaşılabilecek Verim: YCH4/KKA= 200-250 (225) kg TOKx1.868 m3/kg TOKKKA=420 m3/t.atık Biyobozunur Org. Madde Oranı: CC/CӨ = 0,014 Ө + 0,28 , Ө (°C) Ө =25°C için biyobozunur TOK oranı: 0,63 Genelde UKM’nin ~%65’i (2/3) biyobozunur kabul edilebilir. T= 25°C için YCH4/KKA= 0,63x225x1,868 =265 m3/t.KKA Üretilen Biyometanın 0,33 ~0,70’i ancak gerikazanılabilir.

Örnek: İstanbul Atık Verimi: 14.000 t/gün (5,1x 106 t/yıl) Su Muhtevası: ~ %50 UKM/TKM: 0,75 TOK ≈14.000x(1-0,50)x0,75/1,8 =2917 kg/gün Biyobozunur atık oranı: ~ %65 Biyometan Üretim Potansiyeli: QCH4/KKA = 2917x0,65x420 m3 CH4/t.TOKKKA= 796.250 m3/t. TOKKKA 796.250 ≈ 57 m3 CH4/t.KKAyaş 14.000 Qgaz/KKA ≈ 57/0,55=103x100 m3 /t.KKAyaş Gerikazanılabilecek biyogaz miktarı: 30 ~ 70 m3 /t.KKAyaş Bu atığın 20 yıl süreyle depolandığı bir depolama alanından gerikazanılabilecek biyogaz potansiyeli: 5,1 x 106 x 20 yıl x 100 m3/t.KKAyaş = 1.02 x 1010 m3 /20 yıl 5-10 m3/t. KKA.yıl Gerikazanılabilecek biyometan miktarı: 0,2 ~0,4 x 1010 m3 CH4/ 20 yıl (108 ~ 2x108 m3 CH4/yıl)

Türkiye için Tahmin Katı atık hizmeti verilen nüfus: Kentsel: 72x106x0,76x1,0 = 54.720.000 Kırsal: 72x106x0,24x0,85 = 14.688.000 Toplam 69.408.000 Kişi Üretilen karışık KKA ≈ 1.1 kg/N. günx 69.408.000x 365x10-3 ≈ 27.9 x 106 t/yıl Su Muhtevası: ~ %55 UKM/TKM: 0,75 Biyobozunur Atık Oranı : ~ %65 QCH4= 27.9x 106 x (1-0,55) x 0,75 x 0,65 x 1.2 KOİ/UKM x 350 m3 CH4/t KOİ = 2.57 x 106 m3/yıl Merkezi/Bölgesel Düzenli Depolama Tesislerinde Gerikazanılabilecek CH4 miktarı, 0,77~1.80x109 m3/yıl AB ile uyumlu Entegre AYP dolayısıyla bu potansiyelin elde edilmesi mümkün değil ! İkili (Ayrık) Toplama Sistemi: Ambalaj atıkları geridönüşümü D. Depolama tesislerine giden biyobozunur atık miktarının azaltımı

4. Termal Dönüşüm Teknolojileri ile enerji geri kazanımı (Yakma, Gazlaştırma, Piroliz)

Termal Dönüşüm Teknolojileri (Atık Yakma ve Gazlaştırma) Katı atık yönetiminde, bir arıtma seçeneği olan yakma ile enerji geri kazanımı da sağlanır. Doğrudan yakma Ön işleme tabi tutmak Ön işleme tabi tutulmuş atık, diğer yakıtlarla birlikte (örneğin kömür) ısı geri kazanımlı yakma tesislerinde yakılabilir. Teorik olarak, üretilen kentsel katı atığın yakılması ile kentin elektrik ihtiyacının yaklaşık %20’si karşılanabilir. Ayrıca ülke geneli itibariyle de KKA’ların tamamı termal yöntemlerle enerji geri kazanımlı olarak işlendiğinde toplam enerji ihtiyacının % 5-10’u aralığında bir yenilenebilir enerji geri kazanımı mümkün olabilmektedir.

Kütlesel Atık Yakma Prosesi Atık yakma teknolojileri (Termal Arıtma Prosesleri) kademeleri yakma prosesi baca gazı arıtma atıksu arıtma Enerji geri kazanımlı kütlesel yakma için kentsel atığın ortalama ısıl değeri 1.600 kcal/kg civarında olmalıdır. Zengin ülkelerde evsel atığın ısıl değeri 2.400 kcal/kg düzeyindedir. KKA (Kentsel Katı Atık) gibi heterojen bir yakıt genellikle kütlesel yakma tesisleri olarak bilinen sistemlerde yakılır. Atığın organik madde içeriği ne kadar fazla ise yanmaya o derece elverişlidir. Bu şartı sağlayan başlıca atıklar : Evsel katı atık Ticari atık (alışveriş merkezleri, ofisler) Endüstriyel atık Atıksu arıtma tesisi çamurları Tehlikeli atıklar Organik atıklarla kirlenmiş toprak

KKA’tan enerji üretimi için kullanılan sürekli beslemeli kütlesel yakma prosesi

KKA bileşenlerinin tipik ısıl değerleri Isıl değer, kJ/kg kuru ağırlık Gıda atıkları Kağıt Karton Plastikler Tekstil atıkları Kauçuk Deri Bahçe atıkları Tahta Cam Demir içermeyen metaller Demir içeren metaller Toz, kül ve benzer yapıda diğer atıklar 4.640 16.704 16.240 32.480 17.400 23.200 6.496 18.560 139 696 6.960

Kütlesel Atık Yakma Tesisi KKA, çok heterojen bir yakıt olduğundan ısıl değerini belirlemek güçtür. Tecrübelerden hareketle 1 ton KKA’nın 2.270 kg buhar oluşturacağı ve bu buharın 500 kWsa elektrik enerjisi üreteceği, ilk yaklaşımda pratik bir değer olarak esas alınabilir. Baca Gazı 650 MWsa/gün ısı 1000 ton/gün Kütlesel Atık Yakma Tesisi 500 MW sa/gün elektrik Türbin+ Jenaratör Karışık KKA (HL≥ 1600 kcal/kg) ~20 MW kurulu güç Kül + Cüruf (125~150 ton/gün, %100 KM)

İşletme/Bakım (106 $/yıl) KOCAELİ B.B. ENTEGRE AYP Yatırım, İşletme/Bakım ve Birim Maliyetleri Tesis Adı Maliyetler İlk Yatırım (106$) İşletme/Bakım (106 $/yıl) Birim ($/ton atık) Yakma/Gazlaştırma** 170×2 7,59 (-2,7)* ×2 89 (59)* Reaktörde Kompost 6 2,4 53 Aktarmalı Yığınlı Kompost 0,18×2 0,11×2 24 Toplam 340,36 17,8** 166 Üretilen enerjiye %100 yenilenebilir enerji teşviki uygulanması halinde ** 240.000 ton/yıl x 2 adet kurulu kapasite Tablodan da görüldüğü üzere yakmadan geri kazanılan enerjiye %100 oranında yenilenebilir enerji teşviği uygulandığı taktirde söz konusu ek bedel 59$/ton atık (yada 100$/hane.yıl) düzeyine inecektir.

Evsel Katı Atık Yakma Tesisleri Sağlanması gereken şartlar: İyi planlanmış ve oturmuş bir entegre atık yönetim sisteminin varlığı Atıkların iyi işletilen düzenli depolama tesislerinde depolanmakta olması Yanabilir özellikte asgari 50.000 t/yıl miktarında kentsel atığın sürekli temin garantisi Yakılacak atığın ortalama ısıl değerinin asgari 1.600 kcal/kg civarında olması ve hiçbir şekilde 1.400 kcal/kg altına düşmemesi Halkın, yakma dolayısı ile artacak atık bertaraf tariflerini ödeme kapasite ve isteğinin varlığı Yakma tesislerini işletecek kalifiye teknik personelinin bulunabilmesi Yakma tesisi projeleri ile ilgili asgari 15 yıl ve üzerinde bir dönem için master planlama yapılabilmesi.

KKA’nın yakıt olarak kalitesinin buhar üretimiyle ilişkisi Buhar üretiminin miktarı yakılacak yakıtın kalitesine de bağlıdır. Tabloda görüldüğü üzere, buhar üretimi yakıttaki nemin ve inert maddelerin oranının artması ile azalmaktadır. KKA’nın yakıt olarak kalitesinin buhar üretimiyle ilişkisi Isıl değeri, kJ/kg 15080 13920 11600 9280 6960 Atık Nem, % Yanamaz (inert) atık, % Yanabilir atık, % Buhar üretimi, ton/ton atık 15 14 71 4,3 18 16 66 3,9 25 20 55 3,2 32 24 44 2,3 39 28 33 1,5

Piroliz Piroliz, kuru damıtma veya oksijensiz ortamda yakmadır. Piroliz prosesi ürünleri katı, sıvı ve gaz olabilir. Uygulamada organik bir atığa dışarıdan ısı enerjisi aktarılır. Örneğin, yakıtın saf selüloz olması durumunda dengelenmemiş piroliz reaksiyonu aşağıda verildiği gibidir; C6H10O5 + ısı enerjisi → CH4 + H2 + CO2 + C2H4 (etilen) + C (katı) + H2O Denklemden de görüleceği gibi, piroliz sonucunda katı madde olarak karbon, sıvı madde olarak etilen, gaz olarak da metan+hidrojen elde edilebilmektedir. Tüm bu maddeler yakıt olarak kullanılabilirler. Pirolizde iki önemli değişkenden biri ısınma hızı (yakıtın ne kadar hızlı bir şekilde yüksek sıcaklığa getirildiği) diğeri ise son sıcaklıktır.

İspanya : 1000 lt/gün Sentetik Dizel Üretim Kapasiteli Tesis Isı 280°C ila 350°C (-0,9bar veya -0,5 bar basıç) Kurutulmuş (≥ %90 KM) Kaba RDF’den Katalitik Depolimerizasyon Prosesi ile Sentetik Dizel Üretimi son yıllarda atık sektöründe teknik ölçekte uygulanmaya başlanmıştır.

Pirolizdeki Ana Proses Değişkenleri Isınma hızı °C/s Sıcaklık °C Düşük <1 500-750 Orta 5-100 750-1000 Hızlı 500-106 Yüksek 1000-1200 Çok hızlı >106 Çok yüksek >1200 Bu değişkenlerin (ısınma hızı ve sıcaklık) seçimi, piroliz sisteminden hangi ürünün elde edileceğini belirlemede rol oynar

Gazlaştırma Pirolizin bir başka şekli ise gazlaştırmadır . Gazlaştırmada stokiyometrik ihtiyacın altında sınırlı miktarda oksijen, saf oksijen ya da hava olarak sisteme verilir ve bunun sonucunda oluşan kısmi oksidasyon ile sistem kendi kendinin sürekliliğini sağlayabilecek miktarda ısı üretir. Reaksiyon, ilave edilen ısı ya da oksijen miktarına bağlı olarak ekzotermik ya da endotermik olabilir. Plazmalı gazlaştırma teknolojisi ile yanma sonucu geriye kalan kül de eritilerek tamamen inert bir son ürün (slag) haline dönüştürülmektedir. Bu teknolojide yanma sıcaklığı çok yüksek (1500-5500°C) olduğu için dioksin ve furan emisyonları da sorun olmaktan çıkartılmaktadır. Plazmalı gazlaştırma teknolojisi ile KKA bertarafında özellikle <1600°C ısıl değerli atıklar için destekleyici ek yakıt (kömür, petrokok v.b.) kullanımı gerekebilmektedir.

Kütlesel Yakma ve AKY Yakma Tesisleri Kıyaslaması Yakma sistemleri, kütlesel yakma tesisleri ve atıktan kazanılan yakıtla (AKY) beslenen tesisler olmak üzere iki ana grupta sınıflandırılırlar. Kütlesel yakma tesislerine beslenen kentsel katı atık, herhangi bir ön işleme tabi tutulmadan doğrudan yakma ünitesine verilir. AKY işleyen tesislerde ise, katı atık içerisindeki inert maddeler, yakma tesisine beslenmeden önce ayıklanır ve böylece yanabilir kısmın hacmi azaltılmış olur. Bunun sonucunda, daha yüksek ısıl değere sahip yakıt üretilmiş olur. Atık Yakmada Maliyet Analizi Genelde atık yakıcılar, tek ünitede 20~30 t/sa kapasiteye kadar imal edilir. Tavsiye edilen birim kapasiteler 10~20 t/sa’tir. Atık yakma tesislerinin ilk yatırım maliyeti büyük oranda üretilecek enerjinin hangi türde olacağına bağlı olarak değişir. En ucuz tesisler yalnız sıcak su kazanı ile donatılmış (sıcak su üretilen) atık yakma tesisleridir. Elektrik ve buhar geri kazanımlı atık yakma tesislerinin ilk yatırım maliyeti, sıcak su geri kazanımlı tesislere göre ~%40 daha yüksektir. Bu tür tesislerde işletme ve bakım maliyetleri de daha yüksektir.

Tesis kapasitesi (1000 t/yıl) Tesis kapasitesi (t/gün) Toplam Yatırım/kapasite milyon US$ 1.000 US$/t.gün Ekipman İnşaat Tesis kapasitesi (1000 t/yıl) Yakma tesislerinin tahmin edilen yatırım maliyetleri

Teşekkürler... İletişim için: ozturkiz@itu.edu.tr