Et ve süt ürünleri atıklarının anaerobik fermantasyon yöntemi ile biyogaz ve elektrik enerji dönüşümünün analizi
Analysis of biogas and electric energy conversion of meat and milk wastes by anaerobic fermentation method
Yazar: OSMAN ALTUN
Danışman: DOÇ. DR. HALİL ŞENOL
Giresun Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yenilenebilir Enerji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Sanayi inkılabıyla başlayan endüstriyel üretim ve artan insan ihtiyacını karşılayabilmek için yenilenebilir ve yenilenemez enerji kaynakları kullanılmaya başlanmıştır. İlk bakışta daha verimli görünen yenilenemez enerji kaynakları, yarattığı çevre kirliliği ve tükenme tehlikesi ortaya çıktığında; gözler yenilenebilir enerji kaynaklarına çevrilmiştir. Yenilenebilir enerji kaynağı olarak rüzgar, güneş, biokütle ve biyogaz ağırlıklı olarak kullanılmaktadır. Küresel ısınmanın sebebi olarak görülen metan gazı salınımını engellemek için hayvansal ve organik atıklar biyogaz tesislerinde bakteriler sayesinde tüketilerek enerjiye dönüştürülmektedir. Son dönemde ilerleyen bilimsel çalışmalarla biyogaz verimi arttırılmıştır.
Bu çalışmada, Ordu ili Ünye ilçesinde bir bahçede kurulan ev yapımı biyo reaktörde et ve süt ürünü atıklarının anaerobik bozulma süreci incelenmiş ve bunun sonucunda, Organik Rankine Çevrimi (ORÇ) ile elde edilen elektrik üretimi karşılaştırılmıştır. Biyo reaktör ısı yalıtımı ve dayanıklılık için toprağa gömülmüştür. Biyo reaktörün çalışma prensibi kesikli/sürekli tip olup anaerobik sindirim süresi 21 gündür.  Numune olarak, son kullanma tarihi geçmiş ya da yaklaşmış 0,15 ton et ürünü ve 0,15 ton süt ürün kullanılmıştır. Anaerobik sindirim sonucunda 0,15 ton et ürünü için 32,4 Nm3/ton organik madde biyogaz çıkarken 0,15 ton süt ürünü için 6,3 Nm3/ton organik madde biyogaz çıkmıştır. Anaerobik sürecin biyogaz hacmi her 1 günde bir ölçüldü ve biyogaz içeriğindeki metan, karbondioksit ve hidrojen sülfür gazı portatif biyogaz ölçüm cihazıyla hacimsel bileşen olarak belirlendi. Böylece 0.15 ton et ürünü ve 0,15 ton süt ürün kullanılan biyo reaktörden elde edilen biyogazın metan oranı sırasıyla  %63,1 ve % 57,5'tır. Elde edilen biyogaz ORÇ sistemiyle elektrik enerjisine çevrildiğinde; 0,15 ton et ürününden 57 kW çıkarken, 0,15 ton süt ürününden için 10,5 kW elektrik elde edilmiştir. Bu sonuçlara göre et ve süt ürünü atıklarının yüksek biyogaz potansiyelinin olduğu açıktır ve gelecek çalışmalarda bu atıkların büyük ölçekli sürekli veya yarı sürekli biyo reaktör sistemlerinde kullanılması önerilmektedir.

Abstract:
Renewable and non-renewable energy sources have been used in order to meet the industrial production and increasing human needs that started with the industrial revolution. When non-renewable energy sources, which seem more efficient at first glance, created environmental pollution and the danger of depletion; eyes turned to renewable energy sources. Wind, solar, biomass and biogas are mainly used as renewable energy sources. In order to prevent the release of methane gas, which is seen as the cause of global warming, animal and organic wastes are converted into energy by being consumed by bacteria in biogas plants. Recently, biogas efficiency has been increased with advancing scientific studies.
In this study, the anaerobic degradation process of meat and dairy wastes in a homemade bioreactor established in a garden in Ünye district of Ordu province was investigated and the resulting electricity production was compared with the Organic Rankine Cycle (ORC). The bioreactor is buried in the ground for thermal insulation and stability. The working principle of the bioreactor is batch/continuous type and the anaerobic digestion period is 21 days. As samples, 0.15 tons of meat products and 0.15 tons of dairy products with expired or near expiry dates were used. anaerobic digestion , 32.4 Nm3/ton organic matter biogas was produced for 0.15 tons of meat product and 6.3 Nm3/ton organic matter biogas was produced for 0.15 tons of dairy product. The biogas volume of the anaerobic process was measured every 1 day and the methane, carbon dioxide and hydrogen sulfide gas in the biogas content were determined as volumetric components by a protative biogas meter. Thus, the methane content of the biogas obtained from the bioreactor using 0.15 tons of meat product and 0.15 tons of dairy product was 63.1% and 57. 5% , respectively. When the biogas obtained was converted into electrical energy with the ORÇ system; 57 kW of electricity was obtained from 0.15 tons of meat product, while 10.5 kW of electricity was obtained from 0.15 tons of dairy product. According to these results, it is clear that meat and dairy wastes have a high biogas potential and it is recommended to use these wastes in large-scale continuous or semi-continuous bioreactor systems in future studies.