Biyogaz/biyometan kullanım senaryolarının karşılaştırılması
Comparison of biogas/biomethane usage scenarios
Yazar: RANA TAŞKIN
Danışman: PROF. DR. NURİ AZBAR
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Bilimleri Ana Bilim Dalı / Çevre Bilimleri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering
Dizin: Biyogaz = Biogas ; Biyometanizasyon = Biomethanization ; Yaşam döngüsü = Life cycle

Özet:
Bu çalışmada, biyogazdaki atık CO2'nin biyometana ex-situ (hidrojenotrofik) yöntemle dönüştürülmesi senaryosu Yaşam Döngüsü Analizi yöntemiyle değerlendirilerek elde edilen sonuçların yenilenebilir enerji kaynakları kullanımı ile oluşturulan senaryolarla karşılaştırılarak çevresel etkilerin saptanması amaçlanmaktadır. Oluşturulan her bir senaryo için çevresel etkiler sayısal olarak ortaya konulmasında Yaşam Döngüsü Analizi (YDA) kapsamda Simapro 9.4.0.3 yazılımı kullanılmıştır. YDA çalışması kapsamında İzmir'de bulunan ve günlük 28560 m3 üretim kapasitesine sahip bir biyogaz tesisi üretim verileri referans alınarak bir model oluşturulmuştur. Yaşam Döngüsü Analizinde 18 adet etki katagorisi incelenmiştir. Çalışmada, şebeke enerji ile üretilen 1 m3 biyometanın karbon ayak izi 8,66 kg CO2 eq olarak belirlenmiştir. İklim değişikliği kategorisinde şebeke elektriğinden hidrojen üretimi 10,3 kg CO2 eq iken güneş enerjisi kullanımı ile 1,27 kg CO2 ve rüzgar enerjisi kullanımı ile 0,199 kg CO2 eq'e düzeyine kadar azalmıştır. Toplam karbon ayak izi ise 8,66 kg CO2 eq'den sırasıyla; -0,494 kg CO2 eq'ye ve -1,57 kg CO2 eq'ye kadar gerilemiştir. Güneş ve rüzgar enerjisi kullanımıyla toplam karbon ayak izi sırasıyla; %105,7 ve %118,13 oranında azaltılmıştır. Çalışan iki senaryo, baz senaryo olan şebeke elektriği kullanımıyla karşılaştırıldığında, rüzgar enerjisinin biyometan üretimi üzerinde olası çevresel etkilerinin daha az olduğu saptanmıştır.  Biyogaz ve biyometan kullanımı, uzun geçmişi ve çevresel-ekonomik faydalarına rağmen ülkemizde hala geniş çapta sürdürülebilir bir enerji kaynağı olarak kullanılmamaktadır. Mevcut çalışmaların olumlu sonuçlarıyla yenilenebilir enerjiye yönelik artan ilgi, biyolojik biyogaz yükseltme uygulamalarıyla biyogaz üretimini teşvik etme ve yeşil enerji sektörününün geliştirilmesine olanağı verecektir.

Abstract:
The objective of this research is to ascertain the environmental impacts through an assessment of the ex-situ (hydrogenotrophic) method's conversion of waste CO2 in biogas to biomethane using the life cycle analysis method. The outcomes will be compared with scenarios developed using renewable energy sources. Using Simapro 9.4.3.0 software, the environmental effects of each designed scenario were presented quantitatively inside the Life Cycle Analysis (LCA) scope. A 28560 m3 per day biogas facility in Izmir provided production data that was used to build a model as part of the Life Cycle Assessment (LCA) study. Eighteen effect categories were examined in the life cycle analysis. The study found that the carbon impact of 1 m3 of biomethane produced with grid energy is 8.66 kg CO2 equivalent. In relation to climate change, 10.3 kg CO2 equivalent of hydrogen was produced from grid electricity; however, this amount decreased to 1.27 kg CO2 and 0.199 kg CO2 equivalent when solar and wind energy were employed. The total carbon footprint is 8.66 kg CO2 equivalent; it decreased to -1.57 kg CO2 equivalent and -0.494 kg CO2 equivalent from that amount. The total carbon footprint was reduced by 105.7% and 118.13%, respectively, by using solar and wind energy. It was demonstrated that the two investigated scenarios had less potential environmental impact on the production of biomethane than the main scenario, which entails using grid electricity. Despite having a long history and providing benefits for the environment and economy, biogas and biomethane are still not widely used as sustainable energy sources in our country. The green energy industry will expand and biogas production through biological biogas upgrading applications can be advanced thanks to the encouraging results of current research on renewable energy.