Hayvansal atıklardan biyogaz eldesi ve Diyarbakır kapsamında potansiyelinin incelenmesi
Biogas production from animal vastes and investigation of the potential in Diyarbakir
Yazar: BÜLENT BAL
Danışman: PROF. DR. HALUK AYDIN
Dicle Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Enerji = Energy ; Kimya = Chemistry

Özet:
Bu çalışmada, büyükbaş hayvan gübresinden elde edilen biyogazın, su ve silikajeller kullanılarak saflaştırılması, saflaştırma öncesi ve sonrası gazın yanma kalitesinin ölçülmesi ve Diyarbakır tarım il müdürlüğünün verilerine dayanarak Diyarbakır ilinin biyogaz potansiyelinin hesaplanması amaçlanmıştır. Biyogaz üretimi temelde 3 aşamadan oluşmaktadır, hazırlık, fermantasyon ve saflaştırma. Hazırlık aşamasında, deneyler için dayanıklı sanayi malzemeleri ile yapılan fermentör sistemine 1/1 oranında sulandırılan 1 kg büyükbaş gübresi kullanıldı. Fermantasyon aşamasında, fermentör sisteminin pH 6.8 olarak ayarlandı ve 38 ºC sıcaklıkta, 30 devir/dakika hızla, belli aralıklarla karıştırılarak 30 gün boyunca metanojen bakteriler tarafından biyogaz sentezlendi. İşlem sonunda 34.80 litre biyogaz elde edildi. Saflaştırma işlemi için su tankı ile nem ve silikajellerin bulunduğu filtrelerden oluşturulan saflaştırma düzeneği kullanılarak ham biyogaz saflaştırıldı. Saflaştırma öncesi ve sonrası biyogazın yanma deneyleri yapılarak alevlerin fiziksel özellikleri karşılaştırıldı. Sonrasında Diyarbakır Tarım İl Müdürlüğünün 2020 yılı verileri dikkate alınarak Diyarbakır İlinin hayvan gübresinden elde edilecek biyogaz potansiyeli hesaplandı. Hesaplamalara göre Diyarbakır için yıllık toplam elde edilebilir biyogaz miktarı 23 703 443.67 m3 ve buna karşılık gelen yıllık toplam enerji miktarı da 110 742 126.70 kWh olarak hesaplandı. Bu enerji miktarı aylık ortalama 200 kWh, yıllık ortalama 2400kWh elektrik tüketen 46 142 hanenin bir yıllık elektrik enerjisi ihtiyacını karşılamaktadır. Elde edilen veriler doğrultusunda, büyükbaş ve küçükbaş hayvan sayısı bakımından Türkiye'de dördüncü sırada bulunan Diyarbakır İlinin hayvansal gübre kaynaklı biyogaz potansiyelinin yüksek olduğu anlaşıldı. İlin bu potansiyelinin, hem enerji hem de organik gübre temini konusunda istihdam ve katma değer sağlayacağı düşünülmektedir. Sonuç olarak, kurulacak biyogaz tesisleri için Çınar, Ergani, Silvan, Bağlar ve Kayapınar ilçelerinin konumlarından ve potansiyellerinden dolayı en uygun yerler olacağı belirlenmiştir. 

Anahtar kelimeler: Biyogaz, Saflaştırma, Sığır gübresi, Diyarbakır

Abstract:
In this study, it was aimed to purify the biogas obtained from cattle manure by using water and silica gels, to measure the combustion quality of the gas before and after purification and to calculate the biogas potential of Diyarbakır Province based on the data of Diyarbakır provincial directorate of agriculture. Biogas production basically consists of 3 stages, preparation, fermentation and purification. In the preparation phase, 1 kg of  cattle manure diluted in a ratio of 1/1 was used for the experiments which are done in the fermentation reactor system made with durable industrial materials. During the fermentation phase, the pH of the sludge in the fermentation reactor system was adjusted as 6.8, and biogas was synthesized by methanogen bacteria for 30 days at 38 ºC temperature, 30 rev/min. At the end of the process, 34.80 liters of biogas was obtained. For the purification process, crude biogas was purified by using a water tank and a purification system formed from filters containing moisture and silica gels. Before and after purification, the physical properties of the flames were compared by making biogas combustion experiments. Afterwards, the biogas potential of Diyarbakır Province from the cattle manure was calculated, taking into account the 2020 data of Diyarbakır Provincial Directorate of Agriculture. According to the calculations, the annual total available biogas amount for Diyarbakır Province was calculated as 23 703 443.67 m3 and the corresponding annual total energy amount was 110 742 126.70 kWh. This amount of energy meets the annual electrical energy requirement of 46 142 households that consume an average of 200 kWh per month and an average of 2400 kWh per year. Based upon the data obtained, cattle, sheep and goats in terms of the number of animals in Diyarbakir, which ranks fourth in Turkey, biogas of cattle manure is understood that a high potential as well as it is thought that the province will provide employment and add value in terms of both energy needs and organic fertilizer supply. As a result, it has been determined that Çınar, Ergani, Silvan, Bağlar and Kayapınar districts will be the most suitable locations for the biogas plants to be established due to their location and potential.

Keywords: Biogas, Purification, Cattle manure, Diyarbakır