Kentsel katı atık bertaraf tesislerinin sera gazı emisyonları açısından karşılaştırılması
Comparison of urban solid waste disposal facilities in terms of greenhouse gas emissions
Yazar: ÇAĞLA AYDIN
Danışman: DOÇ. DR. EBRU KOCA AKKAYA
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Çevre Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Dünyada hızla artan nüfus, kentleşme ve yaşam standartlarındaki iyileşme, her yıl daha fazla atık üretilmesine neden olmaktadır. Küresel sera gazı emisyonlarının %3,2'si, Türkiye'deki emisyonların ise %3'ü atıklardan kaynaklanmaktadır. Atıkların oluşturduğu sera gazı emisyonlarının azaltılması için şehrin coğrafi yapısına, özgünlüklerine ve atık yapısına uygun doğru ve sürdürülebilir teknoloji seçimi oldukça önemlidir. 
Atık oluşumunu önleme, azaltma, yeniden kullanım, geri dönüşüm ve bertaraf aşamalarını içeren atık yönetim hiyerarşisi, uygun teknoloji seçimi açıdan önemli bir çerçeve sağlamaktadır. Atık yakma tesisleri, enerji geri kazanımını sağlayarak atık hacmini azaltırken, biyometanizasyon tesisi kaynağında atık ayrıştırmaya dayanan ve organik atıkları biyogaza dönüştürerek enerji üretimi sağlayan tesislerdir. Düzenli depolama sahaları ise nihai bertaraf ile bu hiyerarşinin en alt basamağında yer almaktadır. 
Biyokütlenin yanması veya biyolojik olarak ayrışması ile oluşan CO2 emisyonlarını kapsayan biyojenik kaynaklı emisyonların, toplam emisyonun %56'sını oluşturduğu düzenli depolama tesislerinde emisyon azaltımı, oluşan depo gazının gaz motorlarında yakılarak elde edilmesiyle sağlanmaktadır. Alt yapı eksikliği, yasal düzenlemelerin ve denetimlerin yetersizliği ve ekonomik zoruluklar gibi pek çok nedenden dolayı atıkların kaynağında ayrıştırılmasının yetersiz olması sonucu, kentsel katı atık içeriğinin yaklaşık olarak yarısı organik maddelerden oluşmaktadır. Bu durum, metan gazı oluşumunun da artmasına neden olmaktadır. Geniş arazilere ihtiyaç duyulan düzenli depolama tesislerinde atık taşıma esnasında oluşan emisyonlar da önemli bir dezavantajdır.
Atık yakma tesislerinde toplam emisyonun %57'sini biyojenik emisyonlar %43'ünü ise biyojenik olmayanlar emisyonlar oluşturmaktadır. Bu tesislerde düzenli depolama sahalarına kıyasla aynı miktarda atıktan 7-8 kat daha fazla enerji üretebilmektedirler. Atık yakma tesisleri, fosil yakıtlardan elde edilen enerjiye bağımlılığı azaltarak sera gazı emisyonlarının azaltımına katkıda bulunmaktadır. Ancak, yüksek ilk yatırım ve işletme maliyetleri ile tehlikeli uçucu kül ve hava kirleticilerini yönetme zorlukları göz önünde bulundurulmalıdır. 
Biyometanizasyon tesisleri, kaynağında ayrıştırılmış organik atıkların işlenmesiyle diğer tesislere kıyasla en düşük sera gazı emisyonuna neden olmaktadır. Bu tesislerde oluşan toplam emisyonun neredeyse tamamı biyojenik kaynaklıdır. Ancak İstanbul'da kaynağında ayrıştırılmış organik atık oranının düşük olması, biyometanizasyon tesislerinin etkin kullanımını sınırlandırmaktadır. 
İstanbul'da kentsel katı atık bertaraf teknolojilerinin sera gazı emisyonlarına etkilerini değerlendiren bu çalışmada, üç farklı atık bertaraf metodu; düzenli depolama, atık yakma ve biyometanizasyon teknolojileri ele almıştır. IPCC metodolojisine göre her üç teknolojide de 1.000.000 ton atık bertaraf edildiği varsayılarak hesaplamalar yapılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre düzenli depolama tesislerinde yıllık toplam 1.037.939,71 ton CO2e, atık yakma tesisinde 1.064.254,93 ton CO2e ve biyometanizasyon tesisinde 801.582,91 ton CO2e sera gazı emisyonu oluştuğu görülmektedir.
Bu çalışmanın, katı atık bertaraf teknolojilerinin sera gazı emisyonları bakımından karşılaştırılması sayesinde atık kaynaklı sera gazı emisyonlarının azaltılması konusunda geliştirilen stratejilere kaynak teşkil etmesi hedeflenmiştir.

Abstract:
The rapidly increasing population, urbanization, and improving living standards worldwide lead to the generation of more waste each year. This increasing amount of waste accounts for 3.2% of global greenhouse gas emissions and 3% of emissions in Turkey. Selecting appropriate and sustainable technologies tailored to the city's geographical structure, specific characteristics, and waste composition is crucial for reducing greenhouse gas emissions caused by waste. The waste management hierarchy, which includes waste prevention, reduction, reuse, recycling, and disposal stages, provides a significant framework for selecting suitable technologies. Waste incineration plants reduce waste volume through energy recovery, while biometanization plants convert organic waste into biogas for energy production based on waste separation at the source. Landfills, on the other hand, represent the lowest tier of this hierarchy, involving final disposal.
Emission reduction in landfill facilities where biogenic emissions, which include CO2 emissions generated by the combustion or biodegradation of biomass, constitute 56% of total emissions, is achieved by combusting the landfill gas in gas engines. Due to inadequate separation of waste at its source resulting from various factors such as infrastructure deficiencies, differing levels of awareness, insufficient legal regulations and inspections, and economic challenges, approximately half of urban solid waste content consists of organic materials. This situation contributes to an increase in methane gas formation. Additionally, emissions during waste transport in sanitary landfill facilities requiring extensive land area are also a significant disadvantage.
In waste incineration plants, 57% of total emissions are biogenic emissions and 43% are non-biogenic emissions. These facilities can produce 7-8 times more energy from the same amount of waste compared to landfill sites. Waste incineration plants contribute to the reduction of global greenhouse gas emissions by reducing dependence on energy from fossil fuels. However, high initial investment and operating costs and difficulties in managing hazardous fly ash and air pollutants should be taken into account.
Biomethanization plants cause the lowest GHG emissions compared to other plants by processing source-separated organic waste. Almost all of the total emissions from these plants are biogenic. However, the low rate of source-separated organic waste in Istanbul limits the effective use of biomethanization plants.
In this study evaluating the effects of municipal solid waste disposal technologies on greenhouse gas emissions in Istanbul, three different waste disposal methods; landfill, waste incineration and biomethanisation technologies were considered. According to IPCC methodology, calculations were made assuming that 1.000.000 tonnes of waste was disposed in all three technologies. According to the results obtained, it is seen that a total of 1.037.939,71 tonnes CO2e, 1.064.254,93 tonnes CO2e and 801.582,91 tonnes CO2e greenhouse gas emissions occur in landfill, waste incineration and biomethanisation facilities, respectively.
The aim of this study is to compare solid waste disposal technologies in terms of greenhouse gas emissions and to serve as a source for the strategies developed to reduce greenhouse gas emissions from waste.