Evsel atıktan enerji üretimi: Gaziantep örneği
Energy production from manucipal waste–study case: Gaziantep city waste
Yazar: MESUT CEM COŞKUNER
Danışman: PROF. DR. KADİR ALP
İstanbul Teknik Üniversitesi / Enerji Enstitüsü / Enerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Enerji = Energy ; Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Biyogaz = Biogas ; Biyogaz sistemleri = Biogas systems ; Biyokütle enerjisi = Biomass energy ; Depo gazı = Landfill gas ; Evsel atıklar = Domestic wastes ; Kentsel atıklar = Urban wastes ; Yenilenebilir enerji kaynakları = Renewable energy resources

Özet:
Atık yirminci yüzyılda  "sahibinin istemediği, arıtma ve uzaklaştırılması gerekli maddeler" olarak tanımlanmasına rağmen teknolojik ve çevresel gelişmelerin doğal sonucu olarak günümüzde ülkelerin en önemli kaynaklardan biri konumuna yükselmiştir. Bu gelişmeler, içinde bulunduğumuz yirmibirinci yüzyılda toplumlar ve ülkeler tarafından gezegenimizdeki doğal kaynakların sınırlı olduğunun algılanması kadar; atıkların "yenilenebilir" bir kaynak konumuna yükselmesi ve içerdikleri bileşenler bakımından hammadde olarak kullanılabilecek unsurlarının geri kazanılması önem kazanmıştır. Atık, gerek sahip oldukları enerji potansiyelinin kullanılması ve gerekse sera gazları gibi iklim değişikliğine yol açan çevresel risklerinin azaltılması gibi hususlar dolayısı ile bir değer olarak benimsenmesine imkân sağlamıştır. Gelişmiş ve gelişmekte olan toplumlarda "entegre çevre yönetimi" ve "sürdürülebilir kalkınma" gibi yeni kavramların ışığı altında atıkların yönetimi ifadesi ekonomik olarak karşılanabilir, sosyal olarak kabul edilebilir ve çevresel olarak da etkin bir yönetim anlayışına karşı gelmektedir. 
İnsan faaliyeti sonucunda, kaçınılmaz olarak atık oluşmaktadır. AB ülkelerinde 2000'li yılların başında kişi başına katı atık üretimi 430 kg/yıl iken;10 yıl kadar önce ülkemizde bu değer, ancak, 380 kg/yıl mertebelerinde idi. Nüfus ve ekonomik refah artışı ile ülkemizde de kişi başına katı atık üretimi hızla artmaktadır. Sonuç olarak bu atıkların bir şekilde zararsız hale getirilmesi kadar bir o kadar da ekonomiye ve çevreye olumlu katkı sağlayacak şekilde yönetilmesi gerekmektedir. 
Bu çalışmada, ülkemizde evsel katı atıklardan enerji geri kazanımı konusu incelenmiştir. Bu amaçla, ülke bazında evsel atık oluşumu ve karakteristiği incelenmiş, enerji geri kazanma potansiyelleri değerlendirilmiştir. Özel olarak da, Gaziantep şehrimize ait evsel atık depolama sahasından elde edilecek çöp gazından enerji üretimine ilişkin projenin temel mühendislik yaklaşımı verilerek; bu konuda örnek bir uygulama sunulmaya çalışılmıştır. Bu kapsamda, öncelikle katı atık oluşumu ve enerji geri kazanma teknolojileri üzerinde durulmuştur. Evsel atıklardan enerji geri kazanımı; entegre atık yönetimi çerçevesinde düzenli depolama tesislerinde çöpgazının toplanarak ısı ve elektrik enerjisi üretiminde kullanılması, veya atığın doğrudan biyomekanik (anaerobik çürütme ve biyogaz üretimi, kompostlaştırma, atıktan türetilmiş yakıt üretimi) veya termal yöntemlerle (kütlesel yakma, piroliz, gazlaştırma) sağlanmaktadır. Atıktan enerji geri kazanım potansiyellerinin belirlenmesinde pekçok faktör etkili olmaktadır. Bu faktörler arasında toplumun refah seviyeleri, yerleşim yerlerinde tüketim alışkanlıkları, ekonomik faaliyetler, topoğrafya ve iklim koşulları, mevsimsel değişimler, yanında kişi başına evsel atık oluşumu, atıkların madde grup analizleri, nem ve inert kısımlarının oranları, bileşenlerin ısıl değerleri önemlidir. Bu faktörler bakımından 2000'li yıllardan sonra yapılmış şehirlerimizdeki evsel katı atıkların 
karakterizasyonu verilerek genel olarak katı atık enerji potansiyellerimiz verilmiştir. Ulusal atık yönetimi strateji belgesine göre ülkemizin 2030'lu yıllara kadar benimsenen atık yönetim hedefleri, atık miktar ve karakterindeki değişiklik tahminleri irdelenmiştir. Özellikle düzenli depolama tesislerinin gelişimine bağlı olarak atık depolama ve çöp gazı oluşum miktarlarına yönelik tahminler değerlendirilmiştir.
Çalışmanın, Gaziantep EKA'dan enerji geri kazanılmasını içeren kısmında, şehrin atık miktarı ve kompozisyonu yardımıyla; Şahinbey Düzenli Depolama Tesisi'nden 2010-2039 yılları arasındaki 29 yıllık işletme dönemi ile 2039-2059 yılları arasındaki kapanma dönemi süresince elde edilecek depo gazının miktarı EPA'nın "Landfill Gas Emission Modeli (LandGem)"ile tahmin edilmiştir. Bu tahminle paralel olarak, teknik olarak içten yanmalı motorlar kullanılarak, depo gazından elde edilecek enerji miktarının yıllara göre değişimi bulunmuştur. Enerji geri kazanımına yönelik mevcut tesise ilişkin proje fizibilitesi verilmiştir. Fizibiliteler gaz toplama sistemi, enerji ekipmanı, inşaat faaliyetleri için ilk yatırım maliyetlerini, işletme maliyetlerini, geri ödeme süresini ve karlılık hesaplarını içermektedir.

Abstract:
Waste is defined as the material which is not wanted and/or a material needed to be removed from society. This definition especially in the twentieth century, is changed in the favor of the waste itself. 
By means of the technological and the environmental developments, waste becomes an important material, simply a source of energy. These developments put a different view on the term of the waste and the meaning of waste is elevated to the level of "renewable energy sources" in the current century. 
The main reason for this new definition is the public awareness of limited nature of the energy in the world. 
Chemically the components of waste can be reused and/or recovered as raw materials. This allows not only to decrease the greenhouse gas emission but also to introduce a "valuable goods" meaning to the waste definition. 
With the help of other improvements summarized in the title of  "sustainable development" and "environmental management", waste management became an acceptable term economically, socially and environmentally, in the developed and developing countries.
Waste is produced inevitably as a result of any human activity. In years of 2000s, while the the production of waste was 430 kg/years per person in EU countries, Turkish one was only at around 380 kg/year per person. 
However these values are increasing with the increase in the population and the wealth of societies due to the economical developments. 
Consequently the management of waste becomes a requirement which involves elimination and processing steps. 
This not only is essential for environmental health but also is a necessity for economic improvement. 
In this thesis, the subject of municipality waste recovery as an energy source is studied.  
Mainly the production of household waste and its characteristics were examined and the potential of recovery mechanics were investigated. 
As a particular case; the engineering approach to generate energy from landfill gases from the landfill areas of the city of Gaziantep is given.  
This energy which is generated from municipal waste is recovered by systematic processed which can be summered under the name of "the integrated waste management". 
This involves the usage of landfill gasses in the generation of electric and thermal energy, direct biomechanical method (anaerobic decomposition and biogas production), composting (waste-derived fuel production) and thermal methods (mass incineration, pyrolysis and gasification) processes. 
Several factors involve in choosing the effective process for waste recovery and energy production.  
Of these factors, the people's wealth, consumption patterns, economic activities, topographical and climatic conditions, seasonal changes, municipal waste generation per capita, waste material group analysis, humidity and solid waste concentrations, calorific values of the components of waste can be count.
The characterization of domestic municipal solid waste production after years of 2000s is determined within the frame work of these factors. The Turkish waste-to-energy potential is tried to be identified. 
According to a "National Waste Management Strategy Document" of our country up to 2030 years; waste management targets, estimates changes in waste quantity and its characters are discussed. 
In particular, the estimated values of waste deposition and gas generation respect to the landfill developments were evaluated. 
In the chapters of this thesis where Gaziantep EKA's recovery subject is given, the landfill gas amounts which is obtained from Sahinbey Lanfill Area is estimated using "Landfill Gas Emission Model" for the periods of [2010 to 2039] and [2039 to 2059]. 
The later period is going to be the shutdown years for this particular landfill area. The yearly variation of the energy amounts which will be created from the burning of waste gasses is given. 
These values are calculated/estimated by using internal combustion engine methods. 
Then, present and future perspectives were made for solid waste Gaziantep. Analysis of the energy production potential is estimated by making certain assumptions.
According to these estimates, from one ton of the original MSW, 113 m3 of landfill gas can be obtained by calculation. However, due to the lack of data taken into account essential, considering the average values of the solid waste in Turkey, the results have been revised. As landfill gas production potential for the revised value of 170 m3per tonne it was used to store waste gas values.
The above-mentioned calculated with the help of LandGEM method, with the actual amount of electricity generation from landfill gas production with another production facility, which began in year 2010 are quite compatible.
In the study, the project planning stage and on completion, is shown in detail. In particular, the realistic figures on the cost of the project are used. The payback period is calculated and the profitability of the project.
These and other projects, and to local governments an arrow contribute. These benefits, cheap way to dispose of municipal solid waste creates environmental problems, trade opportunities in the carbon market, and also greenhouse gases (methane) is useful in reducing.
Providing electrical energy from a renewable resource; significant contributions to environmental care, improvements can be made. Therefore, this type of project, in the feasibility stage, realistic data to perform calculations with the help of the event, of the feasible projects for other cities will be able to implement and will constitute the first step of such projects.
The data obtained with the approach (LandGEM), making the company the confirmation of the data, the project is important to hit the accepted value basis. However, as seen so far this election with the current results provide reasonably possible to obtain. The energy obtained from urban solid waste, in particular, has a great importance in meeting the local energy needs.
Urban solid waste from energy production, with changing world conditions, then the developed countries, it has now been entered into the agenda of developing countries.
In terms of developing countries, the benefit of a major investment in this area is that the employment created. Turkey is also developing a consciousness about it. This issue turned into a national project, the waste analysis, depending on the seasons, quantity and quality made and periodically updated is important to establish a data bank. In addition, investors and related industries by encouraging the principal to be directed to this type of investment should be maintained as an economic as well as social responsibility projects.
The existing facilities for energy recovery from landfill gas, first and second stage are given regarding the feasibility of the project.
The feasibility for the investment costs including the gas collection system, energy equipment, construction activities, operating costs, re-payment period and profitability calculations.
The feasibility of this waste management facility is given with respect to the values of the current energy recovery potentials. 
Those feasibility projects involve the cost calculations for a gas collection systems and installation of related equipment's and tools, pre-investment studies, management expenses, repayment plan and the probability studies.