Biyogaz Tesisinin Temel Çalışma Prensibi

Biyogaz tesisi, organik atık maddeleri (biyokütle) oksijensiz ortamda ayrıştırarak iki ana ürün elde etmeyi amaçlayan bir enerji üretim tesisidir: Biyogaz (temel olarak metan) ve Biyo-gübre (dijestat).

İşte bir biyogaz tesisinin adım adım nasıl çalıştığı:

🏭 Biyogaz Tesisinin Temel Çalışma Prensibi

Biyogaz tesisinin kalbindeki süreç, anaerobik çürütme (oksijensiz sindirim) olarak adlandırılır. Bu süreçte, belirli mikroorganizma grupları, organik materyali oksijen yokluğunda parçalayarak metan gazı üretir.

1. Hammadde Temini (Besleme)

Biyogaz üretiminin ilk adımı, hammaddenin (substratın) temin edilmesi ve tesise beslenmesidir.

• Hammadde Kaynakları (Biyokütle):

  • Hayvansal Atıklar: Büyükbaş, küçükbaş ve kümes hayvanı gübreleri (en yaygın kaynak).

  • Bitkisel Atıklar: Mısır silajı, saman, enerji bitkileri (yüksek verimli tesislerde).

  • Endüstriyel Atıklar: Gıda işleme tesislerinin atıkları (meyve, sebze, yağ atıkları).

  • Evsel ve Belediye Atıkları: Organik evsel atıklar, arıtma çamurları.

• Hazırlık: Hammaddeler, tesisin girişinde homojen bir karışım oluşturmak ve sindirimi kolaylaştırmak için genellikle parçalanır ve karıştırılır (ön-muamele).

2. Anaerobik Çürütücü (Tank)

Hazırlanan karışım, tesisin ana yapısı olan anaerobik çürütücüye (reaktör) pompalanır. Bu tanklar, içerideki koşulları sabit tutmak için tasarlanmıştır.

• Oksijensiz Ortam: Tank, kesinlikle hava (oksijen) girişine kapalıdır.

• Sıcaklık Kontrolü: Tank içindeki mikroorganizmaların en verimli çalıştığı sıcaklıkta (genellikle mezofilik $30-40^{\circ}\text{C}$ veya termofilik $50-55^{\circ}\text{C}$) tutulur.

• Karıştırma: Karışımın homojen kalması ve mikroorganizmaların besine sürekli erişimi için tank içeriği düzenli olarak mekanik karıştırıcılarla karıştırılır.

3. Biyogaz Üretimi (Mikrobiyal Aşamalar)

Organik madde, çürütücünün içinde dört ana mikrobiyal aşamadan geçer:

1. Hidroliz: Karmaşık organik polimerler (protein, yağ, karbonhidrat) enzimler aracılığıyla daha basit moleküllere (amino asitler, yağ asitleri) parçalanır.

2. Asit Oluşumu (Asidojenez): Basit moleküller, asit üreten bakteriler tarafından daha da parçalanarak uçucu yağ asitleri (asetik asit, propiyonik asit vb.) ve alkoller üretilir.

3. Asetat Oluşumu (Asetojenez): Uçucu yağ asitleri, asetojenik bakteriler tarafından asetat, hidrojen ($H_2$) ve karbondioksit ($CO_2$) haline getirilir.

4. Metan Oluşumu (Metanojenez): Son aşamada, metanojenik arkeler adı verilen özelleşmiş mikroorganizmalar, asetattan ve $H_2$/$CO_2$'den metan gazını ($CH_4$) üretir.

Biyogazın kimyasal bileşimi genellikle: $50-75\%$ Metan ($CH_4$) ve $25-50\%$ Karbondioksit ($CO_2$)'dir.

4. Gazın Kullanımı ve Enerji Üretimi

Üretilen biyogaz, çürütücünün tepesinde toplanır.

• Temizleme (Opsiyonel): Biyogaz, genellikle yakıt olarak kullanılmadan önce hidrojen sülfür ($H_2S$) ve nemden arındırılır. Metan oranının çok yükseltildiği biyogaza biyometan denir ve doğal gaz şebekesine verilebilir.

• Enerji Üretimi: Biyogaz, genellikle kojenerasyon (CHP) tesislerinde yakılarak hem elektrik hem de tesisin ısıtılması için gerekli olan ısı enerjisi elde edilir.

5. Atık Yönetimi (Biyo-gübre Eldesi)

Çürütme işleminden sonra tankın dibinde kalan stabilize olmuş sıvı ve katı maddeye dijestat (biyo-gübre) denir.

• Değerli Yan Ürün: Dijestat, orijinal gübredeki patojenleri ve yabancı ot tohumlarını büyük ölçüde yok etmiş, ancak bitki besin elementleri (özellikle Azot ve Fosfor) açısından zengin bir üründür.

• Tarımda Kullanım: Bu biyo-gübre, kimyasal gübre yerine tarlalarda kullanılarak toprak verimliliğini artırır ve tesisin döngüsel ekonomisini tamamlar.

Biyogaz tesisleri, hem enerji krizine çözüm sunan hem de atık yönetimi sorununu çözen, çevre dostu bir teknolojidir.