Determination of gasification potential of municipal treatment plant sludge

Enerji sorunlarının yaşamın bir parçası haline geldiği günümüzde yenilenebilir enerji kaynaklarına olan ilgi ve araştırmalar gün geçtikçe artmaktadır. Fosil yakıtlarının büyük oranda çevre kirliliğine yol açması, dünyanın dengesini değiştirmesi ve nüfus artışıyla beraber enerjiye olan ihtiyacın artmasıyla alternatif enerji kaynaklarına olan ilgi daha da artmıştır. Yenilenebilir enerji kaynağı olarak kullanılan biyokütleden elde edilen yakıtların çevreye olumlu katkıları sebebiyle fosil yakıtlara alternatif olarak kullanılabileceği düşünülmektedir. Arıtma tesislerinde atıksu arıtımı sırasında oluşan arıtma çamurları atık olarak değerlendirilmektedir. Fakat çamurun sahip olduğu kalorifik değer ve yüksek karbon içeriği düşünüldüğünde, arıtma çamurları enerji geri kazanımı amaçlı yararlı kullanım alternatifleri yakma, piroliz, gazlaştırma, ek yakıt olarak kullanım- için en uygun materyallerden biri olarak görülmektedir. Arıtma çamurlarının yönetimine yönelik problemler tüm dünyada önemli çevre sorunlarından biri olarak yerini almıştır. Bu zorluk sıkılaştırılan çevre mevzuatı gereklerine göre uygun bertaraf etme seçenekleri göz önüne alındığında daha da artmaktadır. Bu nedenle arıtma çamurlarını da içeren atık materyallerin farklı amaçlarla yeniden kullanımı ve bunların enerji içeriğinden yararlanmaya yönelik atık stratejileri önem kazanmıştır. Gazlaştırma prosesi bir ileri dönüşüm teknolojisi olarak, biyokütle gibi katı yakıtların içerdiği kimyasal enerjiyi termal ve elektrik enerjisine dönüştüren bir prosestir. Bu prosesin sonunda üretilen sentez gazı ağırlıklı olarak CO, CO2, H2, N2, ve CH4 gazlarını içeren değerli bir karışımdır. Biyokütlenin ise geleceğin global enerji alt yapısında güç, ısı, kimyasal ve yakıt üretiminde önemli bir rol oynayacağı düşünülmektedir. Bu tez çalışmasında, İzmir'de bulunan bir kentsel atıksu arıtma tesisinden alınan kurutulmuş çamurdan gazlaştırma prosesi uygulamasıyla enerji geri kazanımı araştırılmıştır. Pilot ölçekli aşağı akımlı bir gazlaştırma reaktörü deneysel çalışmalarda kullanılmıştır. Üretilen sentez gazı, gaz kullanan bir elektrik motoru vasıtasıyla elektrik enerjisine dönüştürülmüştür. Deneysel çalışmalar kentsel çamurun gazlaştırılması ve gazlaştırma sonrası kalıntı maddeler olan kül ve camsı materyalin özelliklerinin belirlenmesi üzerinde yoğunlaşmıştır. Çamurun kalorifik değeri ve içerdiği karbon miktarı gazlaştırma için önemli parametrelerdendir. Deneysel çalışmalarda kullanılan çamurun kalorifik değeri 11.6 MJ/kg ve karbon içeriği yüzde 29.69 olarak bulunmuştur. Toplam azot ve toplam fosfor değerleri sırasıyla yüzde 2 ve 11418 mg/kg olarak belirlenmiştir. Araştırma sonuçları gazlaştırma uygulamasıyla arıtma çamurlarından enerji üretiminin mümkün olduğunu göstermiştir. Deneysel çalışmalarda kullanılan her 1 kg çamur için üretilen sentez gazından yaklaşık 1 kWh elektrik enerjisi üretilebilmiştir. Bu projenin ortaya konmasındaki çıkış noktası, organik içerikli atık materyallerden gazlaştırma teknolojisiyle verimli bir şekilde enerji elde edilmesinden hareketle, organik maddece zengin arıtma çamurlarının sahip olduğu ısıl değerin enerjiye dönüştürülmesidir. Arıtma çamurları zengin ısıl değeri nedeniyle çimento fabrikaları gibi tesislerde ek yakıt olarak değerlendirilebilmektedir. Bu projede, yeni ve temel bir araştırma yaklaşımıyla arıtma çamurlarından sentez gazı elde edilmiş ve elde edilen sentez gazı bir motor vasıtasıyla elektrik enerjisine dönüştürülmüştür. Bu tez çalışması Dokuz Eylül Üniversitesi Çevre Mühendisliği Bölümü'nde yapılmıştır. TÜBİTAK-ÇAYDAG tarafından desteklenen 113Y 166 No. lu, 'Arıtma Çamurlarının Gazlaştırılma Potansiyelinin Belirlenmesi' projesinden üretilmiştir.