Kaynak yoğun sektörler arasında endüstriyel simbiyoz yaklaşımı ile akış modellemesi ve optimizasyonu

Temiz üretim uygulamaları, tüm dünyada yaygınlaşmakla beraber gerek çevresel etkilerin azaltılmasında, gerekse ekonomik kazanımlar konusunda tek başına yeterli olamamaktadır. Bu nedenle, 'endüstriyel simbiyoz' kavramı gündeme gelmektedir. Bu kavram, birbirinden bağımsız işletmelerin, doğadaki ekosistem gibi, karşılıklı fayda sağlayacak bir ortaklık içerisinde çalışması olarak tanımlanmaktadır. Bu ortaklık ihtiyaca göre, malzeme, enerji, lojistik gibi birçok kullanımı kapsayabilir. Dünyada mevcut sanayi bölgelerinde bu kavramın hayata geçirilmiş örneği olan birçok eko-endüstriyel park oluşturulmaktadır. Bu parklarda, malzeme ve enerji akışlarının kapalı bir döngüde çevrimi sağlanarak, başta kaynak verimliliği olmak üzere, temiz üretim, maliyet etkinliği, bölgesel kalkınma gibi kazanımlar elde edilmekte ve dolayısıyla dünyada en çok odaklanılan konulardan biri olan döngüsel ekonomiye katkıda bulunulmaktadır. Bu izlenim doğrultusunda açık literatürdeki çok sayıda çalışma gözden geçirilmiştir. Bu amaçla oluşturulan sistemlerin modellenmesiyle ilgili çeşitli çalışmalar olduğu görülmüştür. Ancak 'kaynak yoğun sektörler' olarak tanımlanan; mineral, kimyasal, çelik, çimento, seramik, demir esaslı olmayan metaller ve inşaat sektörlerini kapsayan, kaynak verimliliğini artırmaya yönelik böyle bir çalışmaya rastlanmamıştır. Farklı sektörlerdeki mevcut çalışmalarda da tesisler arası akışlar tasarlanırken, son ürünün teknik özelliklerinde belirleyici olan bir konunun; 'atıklarla hammadde ikame oranları'nın tam olarak analiz edilmediği görülmüştür. Bu nedenle, bu çalışmada dünyanın çevre stratejilerinde yer verdiği öncelikli sektörler olan kaynak yoğun sektörlerde, kaynak verimliliğine ilişkin bir yaklaşım olan endüstriyel simbiyoz metodolojisinin kullanımıyla, örnek bir model olabilecek organize sanayi bölgesi tasarlanması ve böyle bir uygulamanın sağlayacağı kazanımların görülmesi amaçlanmıştır. Bu motivasyonla, Avrupa atık yönetim stratejilerinde belirtilen kaynak yoğun sektörler araştırılmıştır. Bu çalışmanın gelecekte yapılacak uygulamalara ışık tutması arzu edildiğinden, çalışmanın ilk adımında bu sektörlerin üretim ve atık miktarları ve gelecekteki eğilimleri belirlenmiştir. Ardından, üretim proseslerindeki kütle girdi- çıktıları araştırılmıştır. Bu verilerle toplamda, oluşan atık miktarları verileri dikkate alınarak ilgili tesislerin yer aldığı bir organize sanayi bölgesi tasarlanmış ve atıklarının, çalışmada iki ana ürün olarak belirlenen çimento ve beton üretiminde kullanılmak üzere, farklı ikame oranlarıyla üretim/akış senaryoları oluşturulmuştur. Bu senaryolar, maliyetleri de belirlenerek, matematiksel olarak modellenmiş ve istenilen ürün miktarını en az maliyetle karşılayacak şekilde optimize edilmiştir. Matematiksel model çözüldüğünde, senaryoların, toplamda yıllık ürün talebini karşılayabilecek üretim miktarları belirlenmiştir. Buna göre çimento tesisi yaptığı yıllık üretimin, %50'sini çelik üretiminden gelen elektrik ark ocağı cürufuyla, %39'unu yine çelik üretiminden gelen pota cürufuyla, %11'ini ise inşaat yapım ve yıkım atıklarından gelen cam ile gerçekleştirebilecektir. Beton üretim tesisi ise yıllık üretiminin %70'ini çelik üretiminden gelen elektrik ark ocağı cürufuyla, %24'ünü dolaylı olarak ikincil alüminyum üretiminden gelen alüminyum oksit ile, %7'sini ise seramik sektöründen gelen kalsine kille gerçekleştirebilecektir. Oluşan bu yeni üretim senaryoları ile kaynak tüketiminde, atık kullanımında ve üretim maliyetinde kazanımlar elde edilmiştir. Kaynak tüketiminde, çimento tesisi %16; beton tesisi %38 olmak üzere toplamda %54'lük bir azalma meydana gelmiştir. Tasarlanan sistem, oluşan atıkları ikincil hammadde olarak kullanarak Avrupa genelinde bertaraf edilen atık miktarını %35 azaltmıştır. Ayrıca, bu şekilde bir üretimde çimento tesisindeki üretim maliyetinin %4; beton tesisindeki üretim maliyetinin de %5 azaldığı görülmüştür.