Biyodizel, organik yağların baz ve alkolle karıştırılarak dizel yakıta çevirilmesi sonucu elde edilen ürün.
Kolza (kanola), ayçiçek, soya, aspir gibi yağlı tohum bitkilerinden elde edilen yağların veya hayvansal yağların bir katalizör eşliğinde kısa zincirli bir alkol ile (metanol veya etanol) reaksiyonu sonucunda açığa çıkan ve yakıt olarak kullanılan bir üründür. Evsel kızartma yağları ve hayvansal yağlar da biyodizel hammaddesi olarak kullanılabilir. Hatta donmuş yağ ve balık yağı gibi hayvansal yağlar da biyodizel yakıt yapımında kullanılabilir.
Biyodizel gliserinin yağ veya bitkisel yağdan ayrıldığıi transesterleşme adı verilen bir kimyasal süreçle elde edilir. Bu işlem sonucunda geriye iki ürün kalır metil esterler (biyodizelin kimyasal adı) ve gliserin (genellikle sabun ve diğer ürünlerde kullanılmak üzere satılan değerli bir yan ürün).
Biyodizel petrol içermez; fakat saf olarak veya her oranda petrol kökenli dizelle karıştırılarak yakıt olarak kullanılabilir.
Dizel motorlarda kullanımı
Dizel motor biyodizelle çalışabilir, çünkü havanın önce sıkıştırıldığı, sonra da yakıtın ultra-sıcak, ultra-basınçlı yanma bölümüne püskürtüldüğü sıkıştırma ile başlatma ilkelerine göre çalışır. Yakıt/hava karışımını ateşlemek için bir kıvılcım kullanan benzinli motorların tersine dizel motorlarda sıcak havayı ateşlemek için yakıt kullanılır. Bu basit işlem sayesinde de dizel motorlar kalın yakıtlarda çalışabilir.Biyodizel kimyasal olarak dizel yakıtlara benzediği için herhangi bir dizel aracın yakıt deposuna doğrudan biyodizel katılabilir. Bir taşıt yakıtı olarak biyodizel kullanmanın birçok avantajları vardır. Biyodizelde daha az emisyon bulunur, dışa bağımlı olmadan kendi ülke kaynakları ile üretilebilir, motorun performansını etkilemez ve bitkilerden elde edilir. Bitkiler güneş enerjisi ile büyüdüğü için biyodizel güneş enerjili sıvı yakıtlar olarak tanımlanabilir.
Saf biyodizel ve dizel-biyodizel karışımları herhangi bir dizel motoruna, motor üzerinde herhangi bir modifikasyona gerek kalmadan veya küçük değişiklikler yapılarak kullanılabilir.
Üretimi
bir biodizel hammaddesi olarak kullanılmaktadır.]Biyomotorin üretiminde seyreltme, mikroemilsiyon oluşturma, piroliz ve transesterifikasyon yöntemleri çoğunlukla kullanılan yöntemlerdir. Seyreltme yönteminde, bitkisel yağlar belli oranlarda diesel yakıtı ile karıştırılarak seyreltilmekte, böylece viskozite değeri belli oranlarda düşürülmektedir. Seyreltme yöntemi uygulamalarında en çok tercih edilen bitkisel yağlara örnek olarak, ayçiçek yağı, soya yağı, aspir yağı, kolza yağı, yer fıstığı yağı, kullanılmış kızartma atık yağları sayılabilir.
Mikroemilsiyon oluşturma yöntemi; metanol veya etanol gibi kısa zincirli alkollerle bitkisel yağın mikroemilsiyon haline getirilme işlemidir. Böylece viskozite değeri düşmektedir. Bu yöntemin sakıncası, alkollerin setan sayılarının düşük olması nedeniyle emilsiyonun setan sayısının düşük olması ve düşük sıcaklıklarda karışımın ayrışma eğilimi göstermesidir.
Piroliz yönteminde, moleküller yüksek sıcaklıkta daha küçük moleküllere parçalanmaktadır. Bu yöntem sayesinde viskozite oldukça düşürülmekte, fakat işlemler ilave masraf gerektirmektedir. Transesterifikasyon yöntemi ise bitkisel yağlar, bir katalizör vasıtasıyla alkolle reaksiyona sokularak yeniden esterleştirilmesi işlemidir. Bu yöntem viskoziteyi azaltmada en etkili yöntemdir. Fakat esterleştirme kimyası zordur. Örnek olarak hint yağında yapılan bir transesterifikasyon işleminde ham hint yağının viskozitesi 100 o F`da 1100 Redwood- saniye iken, transesterifikasyon işleminden sonra aynı sıcaklıkta 74 Redwood saniyeye düşmüştür.
Bitkisel yağlardan transesterifikasyon reaksiyonu (alkoliz) ile biyodizel elde edilmektedir. Transesterifikasyon reaksiyonunda yağ, monohidrik bir alkolle (etanol, metanol), katalizör (asidik, bazik katalizörler ile enzimler) varlığında ana ürün olarak yağ asidi esterleri ve gliserin vererek esterleşir. Ayrıca esterleşme reaksiyonunda yan ürün olarak di- ve monogliseridler, reaktan fazlası ve serbest yağ asitleri oluşur. Biyodizel üretiminde bitkisel yağ olarak kolza, ayçiçek, soya ve kullanılmış kızartma yağları, alkol olarak metanol, katalizör olarak alkali katalizörler (sodyum veya potasyum hidroksit) tercih edilmektedir. Havsansal yağlar da biyodizel üretiminde kullanılabilir. Üretim teknolojisinde zorluk bulunmamaktadır. Üretimdeki en önemli nokta biyodizelin saflık derecesidir. Bu nedenle rafinasyon aşaması önem kazanmaktadır. Biyodizel %99 değeri üzerinde saf üretilmelidir.
Herkes biyodizel üretebilir. Üretimi basittir. Mutfağınızda bile biyodizel üretebilirsiniz. Hatta bu ürettiğiniz biyodizel; benzin istayonlarında satılan dizel yakıtlardan bile daha kaliteli olabilir. Kendi üretmiş olduğunuz bu biyodizelle motorunuzun ömrünün uzama imkanı da mevcuttur. Çünkü biyodizelin yağlama özelliği de mevcuttur. Ayrıca çevreye ve insan sağlığına hiçbir zararınızın dokunmadığını bilmek sizi iyi hissettirebilir. Eğer biyodizeli atık yağlardan üretmek isterseniz; sadece ucuz yakıt elde etmekle kalmayıp atık maddeleri de geri kazanmış olursunuz.
Standartları
Biyodizel, dizel ile karışım oranları bazında aşağıdaki gibi adlandırılmaktadır:- B5 : % 5 Biyodizel + %95 Dizel
- B20 : % 20 Biyodizel + %80 Dizel
- B50 : % 50 Biyodizel + %50 Dizel
- B100 : %100 Biyodizel
Özellikleri
Biyodizel orta uzunlukta C16-C18 yağ asidi zincirlerini içeren metil veya etil ester tipi bir yakıttır. Oksijene zincir yapısı, biyodizeli, petrol kökenli motorinden ayırır. Biyodizel:- Çevre dostu
- Yenilenebilir hammaddelerden elde edilebilen
- Atık bitkisel ve hayvansal yağlardan üretilebilen
- Anti-toksik etkili
- Biyolojik olarak hızlı ve kolay bozunabilen
- Kanserojenik madde ve kükürt içermeyen
- Yüksek alevlenme noktası ile kolay depolanabilir, taşınabilir ve kullanılabilir
- Yağlayıcılık özelliği mükemmel
- Motor ömrünü uzatan
- Motor karakteristik değerlerinde iyileşme sağlayan
- Kara ve deniz taşımacılığında kullanılabilen
- Isıtma sistemleri ve jeneratörlerde kullanıma uygun
- Stratejik özelliklere sahip
- Mevcut dizel motorlarında hiçbir tasarım değişikliği gerektirmeden kullanılabilen
- Ticari başarıyı yakalamış bir yeşil yakıttır.
Biyobozunabilirlik:
Biyodizeli oluşturan C16-C18 metil esterleri doğada kolayca ve hızla parçalanarak bozunur, 10,000 mg/l`ye kadar herhangi bir olumsuz mikrobiyolojik etki göstermezler. Suya bırakıldığında biyodizelin 28 günde %95`i, motorinin ise %40`ı bozunabilmektedir. Biyodizelin doğada bozunabilme özelliği dekstroza (şeker) benzemektedir.
Toksik Etki:
Biyodizelin olumsuz bir toksik etkisi bulunmamaktadır. Biyodizel için ağızdan alınmada öldürücü doz 17.4 g biyodizel/kg vücut ağırlığı şeklindedir. Sofra tuzu için bu değer 1.75 g tuz/kg vucüt ağırlığı olup, tuz biyodizelden 10 kat daha yüksek öldürücü etkiye sahiptir. İnsanlar üzerinde yapılan elle temas testleri biyodizelin ciltte %4`lük sabun çözeltisinden daha az toksik etkisi olduğunu göstermiştir. Biyodizelin toksik olmamasına karşın, biyodizel ve biyodizel-dizel karışımlarının kullanımında; dizel için zorunlu olan standart koşulların (göz koruyucular, havalandırma sistemi v.b.) kullanılması önerilmektedir.
Depolama:
Motorin için gerekli depolama yöntem ve kuralları biyodizel için de geçerlidir. Biyodizel temiz, kuru, karanlık bir ortamda depolanmalı, aşırı sıcaktan kaçınılmalıdır. Depo tankı malzemesi olarak yumuşak çelik, paslanmaz çelik, florlanmış polietilen ve florlanmış polipropilen seçilebilir. Depoloma, taşıma ve motor malzemelerinde bazı elastomerlerin, doğal ve butil kauçukların kullanımı sakıncalıdır; çünkü biyodizel bu malzemeleri parçalamaktadır. Bu gibi durumlarda biyodizelle uyumlu Viton B tipi elastomerik malzemelerin kullanımı önerilmektedir.
Soğukta Akış Özellikleri:
Biyodizel ve biyodizel-dizel karışımları, dizelden daha yüksek akma ve bulanma noktasına sahiptir; bu durum yakıtların soğukta kullanımında sorun çıkarır. Akma ve bulanma noktaları uygun katkı maddeleri (anti-jel maddeleri) kullanımı ile düşürülebilmektedir. Biyodizel-dizel karışımları 4°C üzerinde harmanlama ile hazırlanmalıdır. Soğukta harmanlamada biyodizelin dizel üzerine eklenmesi, sıcakta harmanlama da ise karışımda daha fazla olan kısmın az kısım üzerine eklenmesi önerilmektedir. Eğer harmanda soğumaya bağlı olarak kristal yapılar oluşursa, harmanın tekrar normal görünümünü kazanması için bulutlanma noktası üzerine ısıtılması ve karıştırılması gerekmektedir.
Motor Yakıtı Özellikleri:
Biyodizel ısıl değeri motorinin ısıl değerine oldukça yakın değerde olup, biyodizelin setan sayısı motorinin setan sayısından r daha yüksektir. Biyodizel kullanımı ile motorine yakın özgül yakıt tüketimi, güç ve moment değerleri elde edilirken, motor daha az vuruntulu çalışmaktadır. Biyodizel motoru güç azaltıcı birikintilerden temizleme ve motorinden çok daha iyi yağlayıcılık özelliklerine sahiptir.
Emisyonları
Aşağıdaki tabloda B100 ve B20 emisyonlarının (Life Cycle Emissions) motorin emisyonları ile karşılaştırılması verilmektedir. Biyodizel ve dizel- biyodizel karışımı kullanımı ile CO, PM, HF, SO x , ve CH 4 emisyonlarında azalma, NO x , HCl ve HC emisyonlarında ise artma görülmektedir. Biyodizel biyolojik karbon döngüsü içinde fotosentez ile karbondioksiti dönüştürür, karbon döngüsünü hızlandırır, ayrıca sera etkisini arttırıcı yönde etkisi yoktur.| +Biyodizel ve dizelin emisyonlarının (Life Cycle Emissions) karşılaştırılması. |
| Emisyonlar!!!!B20!!B100 |
|---|
| |Karbonmonoksit||-6.90%||-34.50% |
| |Partikül Madde||-6.48%||-32.41% |
| |Hidroflorik Asit||-3.10%||-15.51% |
| |Kükürt Oksitler||-1.61%||-8.03% |
| |Metan||-0.51%||-2.57% |
| |Azot Oksitler||2.67%||13.35% |
| |Hidroklorik Asit||2.71%||13.54% |
| |Hidrokarbonlar||7.19%||35.96% |
HCl ve HF emisyonları motorin ve biyodizel için oldukça düşük seviyede ve kömür emisyonlarından çok daha düşük değerde olup, çevre için asit tehlikesi oluşturmazlar. Biyodizelin HC emisyonu, motorininkinden yüksektir. Bu değer biyodizel üretim süreç aşamalarından (yağlı tohumun ziraati ve işlenmesi) kaynaklanmaktadır. Ancak biyodizel, motorinden daha düşük HC egzoz gazı emisyonu vermektedir. Egzoz gazı emisyonu yönünden incelendiğinde CO, HC, SO x , PM emisyonlarının motorinden daha az, NO x emisyonlarının ise fazla olduğu görülmektedir. NO x emisyonu katalitik konvertör kullanımı ile azaltılabilir.
Türkiye`de kullanımı
Biyodizel Türkiye`de mevcut olanaklarla uygulamaya alınabilecek en önemli alternatif yakıt seçeneklerinden biridir. Türkiye`de kara taşımacılığının önemli bölümünde ve deniz taşımacılığında Diesel motorlu taşıtlar kullanılmaktadır. Ayrıca endüstride jeneratörler için önemli miktarda motorin kullanılmaktadır. Petrol tüketimimizin ancak %15`i yerli üretimle sağlanabilmektedir. Petrol ürünleri tüketimi içinde ise, en büyük pay %34 değeri ile motorine aittir. Biyodizel kullanımı ile petrol tüketiminde ve egzoz gazı kirliliğinde azalma gerçekleşecektir. Biyodizel üretmek ve kullanmak için Türkiye yeterli ve uygun alt yapıya sahiptir. Türkiye`de kolza (kanola) , ayçiçek, soya, aspir gibi yağlı tohum bitkilerinin enerji amaçlı tarımı mümkündür. Türkiye hükümetinin aldığı son tasarruf önlemleri kapsamında tarımda sadece kanola ve soya ekimine destek verilme kararı alınmıştır. Kanola ve soya ekimi ek bir bedelle desteklenmektedir. Kışı ılıman geçen bölgelerde kanola ikinci ürün olarak da ekilebilir. Tarımı sorunsuz ve maliyeti buğday ve ayçiçeğinden az olan kanola, Türk çiftçisi için önemli bir kurtarıcı olacaktır. GAP Bölgesi`nde 10 Milyon Dekar alanda sulu tarım olanağı vardır; bölgede pamuk yanı sıra dönüşümlü olarak kanola ve/veya soya ekimi olumlu olacaktır. Çok genel bir hesaplama ile, GAP Bölgesi`nde kanola ve/veya soya ekimi ve biyodizel üretimi ile yılda 1.5 Milyon Ton biyodizel üretilebileceği söylenebilir.Avantajları
- Petrol dizelin depolanma koşullarında depolanabilir.
- Küçük işletmelerde lokal olarak üretimi mümkündür.
- Biyodizel, petrol dizeline oranla daha iyi bir yağlayıcı olduğundan motorun ömrünü uzatır.
- Biyodizel, taşınması ve depolanması güvenli bir yakıttır. Ayrıca yüksek alevlenme noktasına (149 °C) sahiptir. Bu diğer petrol dizeli için 125 °C`dir.
- Yanmamış hidrokarbon oranı, petrol dizeline göre %90, kanserojen etkisi olan aromatik hidrokarbonlara göre ise %75 - %90 oranında daha azdır.
- Üretimin tamamıyla yerli olabilmesi sebebiyle ithal bağımlılığı ortadan kaldırır.
- Kanola ve soya tarımına önem verilmesiyle tarım üreticisi bir yandan kendi ihtiyacı olan ucuz dizel yakıtı üretirken öte yandan artan üretim gücü ve kapasitesiyle ekonomiye katkı sağlar.
Biyomotorin geleneksel ve motoru üzerinde herhangi bir değişime gidilmemiş diesell motorlarda kullanılabilecek bilinen tek alternatif yakıttır. Biyomotorin, motorine benzer koşullarda taşınabilir, kullanılabilir ve depolanabilir. Biyomotorin doğrudan (% 100) veya motorin ile karışımları halinde kullanılabilir. En yaygın kullanılan karışım oranı (% 20 biyomotorin ve % 80 motorin) şeklindedir.
Biyomotorin kullanımı ile, motorine kıyasla; CO2 emisyonunda %80, yanmamış hidrokarbon emisyonunda %90, aromatik hidrokarbon emisyonunda ise %75-90 oranlarında azalma saptanmıştır. Biyomotorin kükürt içermediğinden kükürtdioksit emisyonu oluşturmaz. Bu çok önemli bir avantajdır. Bu emisyon özellikleri ile kanser yapıcı etkenler azalmakta ve kanser riski % 90`a varan oranlarda düşmektedir.
Biyomotorin ağırlıkça % 11 oksijen içerir. Biyomotorin, motorine göre daha iyi bir yağlayıcı olduğundan motor ömrünü uzatır. Biyomotorinin biyolojik olarak kolay ve hızlı parçalanabilir olması, kullanım ve taşımada emniyet sağlar; sofra tuzundan 10 kat daha az toksiktir.
Yerli üretim bitkisel yağlardan (ayçiçek yağı, soya yağı, kolza yağı) kolaylıkla elde edilebilir. Ayrıca kullanılmış ve çevre için zararlı olan kızartma atık yağlarından da biyomotorin üretilebilmektedir.
Biyomotorin Amerika Birleşik Devletleri`ndeki 10 milyon mil`lik kullanımda ve 20 yıldır Avrupa ülkelerinde olan kullanım ile başarısını ispatlanmış en önemli diesel motor yakıtı alternatifidir.
Biyomotorin kullanımı ile ham petrole olan bağımlılık ortadan kalkmakta ve ülkelerin dış kaynakların kullanımı zorunluluğu azalarak ekonomileri rahatlamaktadır. Biyomotorin kullanımı ile yeni istihdam olanakları yaratılmakta ve ülke ekonomisine küçümsenmeyecek katkılar gerçekleşmektedir.
Biyomotorinin Çevresel Etkileri Yönüyle Değerlendirilmesi
Biyomotorin, Amerikan Çevre Koruma Ajansı (EPA) Temiz Hava Kanunu Bölüm 211 (b) programı çerçevesinde zararlı emisyonlar ve potansiyel sağlık etkileri açısından tam olarak değerlendirilen ve olumlu görüşlerin ortaya çıktığı tek alternatif enerji kaynağı olarak saptanmıştır. Biyomotorin için yapılmış değerlendirme sonuçlarını aşağıdaki gibi sıralayabiliriz:
Toplam kirli hava kütlesi oluşturma potansiyeli motorinden % 50 daha azdır.
SO2 emisyonu ve bu emisyona bağlı olarak oluşan asit yağmuru gerçekleşmemektedir.
CO egzoz emisyonu motorinine göre % 50 daha az oranda tespit edilmiştir.
Parçacık emisyonu solumanın insan sağlığı açısından zararı bilinmektedir. Biyomotorin, motorinine göre % 30 daha az oranda parçacık emisyonu ortaya çıkarmaktadır.
Azot oksit emisyonu, motor tipine bağlı olarak artmakta veya azalmaktadır. Yapılan testlerde azot oksit emisyonunun % 13 oranında arttığı görülmüştür. Ancak, biyomotorinde kükürt olmamasından ötürü, motorin için kullanılamayan bazı egzoz emisyonu azaltma teknolojileri biyomotorine rahatlıkla uygulanmakta ve azot oksit emisyonlarının kontrol edilmesi mümkün olmaktadır.
Biyomotorin, motorin kullanımından kaynaklanan ve insan sağlığını tehdit eden bir çok çevresel faktörü ortadan kaldırmaktadır. Biyomotorin emisyonlarında, potansiyel kanser nedeni olan polisiklik aromatik hidrokarbon ve türevlerinden (PAH) kaynaklanan emisyonlarda % 80-90 oranlarda azalmalar belirlenmiştir. Bu azalma değeri dikkate alınması gereken bir orandır ve biyomotorinin çevre dostu özelliğini pekiştirmektedir.
Biyomotorin İçin Çevre ve Emniyet Bilgileri
- Akut Oral Toksite: Biyomotorin toksik olmayan bir yakıttır ve sofra tuzundan 10 kat daha az toksiktir.
- İnsanlarda Deri İrritasyonları: 24 saat süren insan testinde çok hafif irritasyona sebep olduğu belirlenmiştir. İrritasyon % 4 sabun-su çözeltisinin etkisinden daha az olmuştur.
- Akuatik Toksite: 96 saatlik ölümcül konsantrasyon (LC) test sonuçların 1000 mg/lt`den büyüktür. Bu seviyelerdeki ölümcül konsantrasyon önemsiz olarak değerlendirilmektedir.
- Biyolojik Parçalanabilirlik: Biyomotorin, motorinine göre 28 günde 4 kat daha hızlı ve kolay parçalanabilmektedir.
- Alevlenme Noktası: Motorininin alevlenme noktası 175 °F iken biyomotorin alevlenme noktası 250-300 °F civarındadır, bu değer taşınım-kullanım ve depolamada emniyet sağlar.
Kaynak
- Acaroğlu, M., 2003. Alternatif Enerji Kaynakları, Atlas Yayın Dağıtım, 2003, İstanbul
- Biomotorin ve Türkiye, Doç.Dr. Filiz KARAOSMANOÄLU, 30 Eylül 2004
- Biyodizel Türkiye, Ayrıntılı bilgi ve forum