Biyodizel

Biyodizel, organik yağların baz ve alkolle karıştırılarak dizel yakıta çevrilmesi sonucu elde edilen ürün.
Kolza (kanola), ayçiçek, soya, aspir gibi yağlı tohum bitkilerinden elde edilen yağların veya hayvansal yağların bir katalizör eşliğinde kısa zincirli bir alkol ile (metanol veya etanol ) reaksiyonu sonucunda açığa çıkan ve yakıt olarak kullanılan bir üründür. Evsel kızartma yağları ve hayvansal yağlar da biyodizel hammaddesi olarak kullanılabilir. Hatta donmuş yağ ve balık yağı gibi hayvansal yağlar da biyodizel yakıt yapımında kullanılabilir.
Biyodizel gliserinin yağ veya bitkisel yağdan ayrıldığı transesterleşme adı verilen bir kimyasal süreçle elde edilir. Bu işlem sonucunda geriye iki ürün kalır metil esterler (biyodizelin kimyasal adı) ve gliserin (genellikle sabun ve diğer ürünlerde kullanılmak üzere satılan değerli bir yan ürün).
Tarihi Gelişimi
İlk olarak 1900 lü yıllarda Rudolf Diesel yer fıstığı yağıyla dizel motoru Dünya Fuarında çalıştırmış böylece sebze yağlarının yakıt olarak kullanılabileceğini göstermiştir. Ancak petrolün daha revaçta olması sebeyile ilgi görmemiştir. Ancak 1970'lere gelindiğinde petrol sıkıntısı nedeniyle alternatif enerji kaynakları aranmıştır. Biyodizel ismi ilkolarak 1992 yılında Amerika Ulusal SoyDiesel Geliştirme Kuruluşu tarafından kullanılmıştır.
Kullanım alanları
Biyodizel, araçlarda, ısınmada, havacılık sanayinde kullanılan bir üründür.
Büyük Britanyalı iş insanı Richard Branson Virgin Voyager isimli treni üretti ve bu dünya'nın ilk biyodizel ile çalışan treni oldu.
Havacılık sahasındaki ilk biyoyakıtlı uçuş ise 23 Şubat 2008 tarihinde Boeing - Virgin Atlantic Havayolu - General Electric işbirliği tarafından gerçekleştirilmiştir. 4 motorlu Boeing 747-400′ün tek motoruna %20 oranında hindistan cevizi ve babassu bitkisinden elde edilmiş biyoyakıt eklenmiştir. Uçuş başarılı olmuştur.
Üretimi
Almanya, İtalya, Avustralya başta olmak üzere tüm Avrupa ve Amerika'da biyodizel üretim ve tüketimi hızla çoğalmaktadır.2005'te Almanya 2 milyon tona ulaşmıştır. Kyoto protokolüne göre %2 2010'da %10 biyodizel kullanılması mecburi olmuştur. Birçok ülkede biyodizel yasal olarak vergiden muaftır.
Biyodizel üretiminde kullanılan en favori ürün soya fasulyesidir. Elde edilen bitkisel veya biyolojik yağlar metanol ile karıştırılıp sodyum hidroksitle tepkime hızlandırılır ve sonuç olarak ester ve gliserin oluşur. Ester yakıt olurken yan ürün gliserin ise diğer sektörlerde kullanılır.
Biyodizel üretiminde fotosentetik mikroalgler artık söz sahibi olmaya başlamıştır. Bitkisel kaynaklı üretilen biyodizel miktarına oranla üretimi daha fazla olmakta ve fabrikasyon otonomisi sağlanabilmektedir.
Standartları
Biyodizel, dizel ile karışım oranları bazında aşağıdaki gibi adlandırılmaktadır:
B5 : % 5 Biyodizel + %95 Dizel
B20 : % 20 Biyodizel + %80 Dizel
B50 : % 50 Biyodizel + %50 Dizel
B100 : %100 Biyodizel
Biyodizel için EN 14214 Avrupa Birliği Standardı ile ASTM D 6751 Amerikan Standardı yürürlüktedir. Türkiye'de EN 14214 Standardı temel alınarak TSE Standardı hazırlanmaktadır.
Özellikleri
Biyodizel orta uzunlukta C16-C18 yağ asidi zincirlerini içeren metil veya etil ester tipi bir yakıttır. Biyodizel verim olarak mazota yakın ve motor performansı olarak eşdeğerdir.
Zehirli atıklar içermez, şeker gibi doğada hızlı çözünür ve nitrojen tutma özelliği sayesinde fertilize ihtiyacını azaltır.
Ozon tabakasına olan olumsuz etkiler diğer yakıta göre %50 azdır.
Biyobozunabilirlik
Biyodizeli oluşturan C16-C18 metil esterleri doğada kolayca ve hızla parçalanarak bozunur, 10,000 mg/l'ye kadar herhangi bir olumsuz mikrobiyolojik etki göstermezler. Suya bırakıldığında biyodizelin 28 günde %95'i, motorinin ise %40'ı bozunabilmektedir. Biyodizelin doğada bozunabilme özelliği dekstroza (şeker) benzemektedir.
Toksik Etki
Biyodizelin olumsuz bir toksik etkisi bulunmamaktadır. Biyodizel için ağızdan alınmada öldürücü doz 17.4 g biyodizel/kg vücut ağırlığı şeklindedir. Sofra tuzu için bu değer 1.75 g tuz/kg vücut ağırlığı olup, tuz biyodizelden 10 kat daha yüksek öldürücü etkiye sahiptir. İnsanlar üzerinde yapılan elle temas testleri biyodizelin ciltte %4'lük sabun çözeltisinden daha az toksik etkisi olduğunu göstermiştir. Biyodizelin toksik olmamasına karşın, biyodizel ve biyodizel-dizel karışımlarının kullanımında; dizel için zorunlu olan standart koşulların (göz koruyucular, havalandırma sistemi vb.) kullanılması önerilmektedir.
Depolama
Motorin için gerekli depolama yöntem ve kuralları biyodizel için de geçerlidir. Biyodizel temiz, kuru, karanlık bir ortamda depolanmalı, aşırı sıcaktan kaçınılmalıdır. Depo tankı malzemesi olarak yumuşak çelik, paslanmaz çelik, florlanmış polietilen ve florlanmış polipropilen seçilebilir. Depoloma, taşıma ve motor malzemelerinde bazı elastomerlerin, doğal ve butil kauçukların kullanımı sakıncalıdır; çünkü biyodizel bu malzemeleri parçalamaktadır. Bu gibi durumlarda biyodizelle uyumlu Viton B tipi elastomerik malzemelerin kullanımı önerilmektedir.
Soğukta Akış Özellikleri
Biyodizel ve biyodizel-dizel karışımları, dizelden daha yüksek akma ve bulanma noktasına sahiptir; bu durum yakıtların soğukta kullanımında sorun çıkarır. Akma ve bulanma noktaları uygun katkı maddeleri (anti-jel maddeleri) kullanımı ile düşürülebilmektedir. Biyodizel-dizel karışımları 4 C üzerinde harmanlama ile hazırlanmalıdır. Soğukta harmanlamada biyodizelin dizel üzerine eklenmesi, sıcakta harmanlama da ise karışımda daha fazla olan kısmın az kısım üzerine eklenmesi önerilmektedir. Eğer harmanda soğumaya bağlı olarak kristal yapılar oluşursa, harmanın tekrar normal görünümünü kazanması için bulutlanma noktası üzerine ısıtılması ve karıştırılması gerekmektedir.
Motor Yakıtı Özellikleri
Biyodizel ısıl değeri motorinin ısıl değerine oldukça yakın değerde olup, biyodizelin setan sayısı motorinin setan sayısından daha yüksektir. Biyodizel kullanımı ile motorine yakın özgül yakıt tüketimi, güç ve moment değerleri elde edilirken, motor daha az vuruntulu çalışmaktadır. Biyodizel motoru güç azaltıcı birikintilerden temizleme ve motorinden çok daha iyi yağlayıcılık özelliklerine sahiptir.
Emisyonları
Aşağıdaki tabloda B100 ve B20 emisyonlarının (Life Cycle Emissions) motorin emisyonları ile karşılaştırılması verilmektedir. Biyodizel ve dizel- biyodizel karışımı kullanımı ile CO, PM, HF, SO x, ve CH 4 emisyonlarında azalma, NO x, HCl ve HC emisyonlarında ise artma görülmektedir. Biyodizel biyolojik karbon döngüsü içinde fotosentez ile karbondioksiti dönüştürür, karbon döngüsünü hızlandırır, ayrıca sera etkisini arttırıcı yönde etkisi yoktur.
HCl ve HF emisyonları motorin ve biyodizel için oldukça düşük seviyede ve kömür emisyonlarından çok daha düşük değerde olup, çevre için asit tehlikesi oluşturmazlar. Biyodizelin HC emisyonu, motorininkinden yüksektir. Bu değer biyodizel üretim süreç aşamalarından (yağlı tohumun ziraati ve işlenmesi) kaynaklanmaktadır. Ancak biyodizel, motorinden daha düşük HC egzoz gazı emisyonu vermektedir. Egzoz gazı emisyonu yönünden incelendiğinde CO, HC, SO x, PM emisyonlarının motorinden daha az, NO x emisyonlarının ise fazla olduğu görülmektedir. NO x emisyonu katalitik konvertör kullanımı ile azaltılabilir.
Avantajları
Benzin ve Dizelin çok pahalı olduğu ülkelerde örneğin Türkiye gibi alternatif yakıt olarak kullanılarak rekabetin arttırılması ve akaryakıt fiyatlarında düşüş saglamasında büyük rol oynaması.
Petrol dizelin depolanma koşullarında depolanabilir.
Küçük işletmelerde lokal olarak üretimi mümkündür.
Biyodizel, petrol dizeline oranla daha iyi bir yağlayıcı olduğundan motorun ömrünü uzatır.
Biyodizel, taşınması ve depolanması güvenli bir yakıttır. Ayrıca yüksek alevlenme noktasına (149 C) sahiptir. Bu diğer petrol dizeli için 125 C'dir.
Yanmamış hidrokarbon oranı, petrol dizeline göre %90, kanserojen etkisi olan aromatik hidrokarbonlara göre ise %75 - %90 oranında daha azdır.
Üretimin tamamıyla yerli olabilmesi sebebiyle ithal bağımlılığı ortadan kaldırır.
Kanola ve soya tarımına önem verilmesiyle tarım üreticisi bir yandan kendi ihtiyacı olan ucuz dizel yakıtı üretirken öte yandan artan üretim gücü ve kapasitesiyle ekonomiye katkı sağlar.
Amerikada, Çevre Koruma Ajansı (EPA) Temiz Hava Kanunları (Clean Air Act) tarafından, çevre ve insan sağlığına diğer yakıtlara kıyasla daha az zarar verdiği kabul edilmiştir.
Biyomotorin geleneksel ve motoru üzerinde herhangi bir değişime gidilmemiş diesell motorlarda kullanılabilecek bilinen tek alternatif yakıttır. Biyomotorin, motorine benzer koşullarda taşınabilir, kullanılabilir ve depolanabilir.
Biyomotorin doğrudan (% 100) veya motorin ile karışımları halinde kullanılabilir. En yaygın kullanılan karışım oranı ( % 20 biyomotorin ve % 80 motorin) şeklindedir.
Biyomotorin kullanımı ile, motorine kıyasla; CO2 emisyonunda %80, yanmamış hidrokarbon emisyonunda %90, aromatik hidrokarbon emisyonunda ise %75-90 oranlarında azalma saptanmıştır. Biyomotorin kükürt içermediğinden kükürtdioksit emisyonu oluşturmaz. Bu çok önemli bir avantajdır. Bu emisyon özellikleri ile kanser yapıcı etkenler azalmakta ve kanser riski % 90a varan oranlarda düşmektedir.
Biyomotorin ağırlıkça % 11 oksijen içerir. Biyomotorin, motorine göre daha iyi bir yağlayıcı olduğundan motor ömrünü uzatır.
Biyomotorinin biyolojik olarak kolay ve hızlı parçalanabilir Yerli üretim bitkisel yağlardan (ayçiçek yağı, soya yağı, kolza yağı ) kolaylıkla elde edilebilir. Ayrıca kullanılmış ve çevre için zararlı olan kızartma atık yağlarından da biyomotorin üretilebilmektedir.
Biyomotorin Amerika Birleşik Devletlerindeki 10 milyon millik kullanımda ve 20 yıldır Avrupa ülkelerinde olan kullanım ile başarısını ispatlanmış en önemli diesel motor yakıtı alternatifidir.
Biyomotorin kullanımı ile ham petrole olan bağımlılık ortadan kalkmakta ve ülkelerin dış kaynakların kullanımı zorunluluğu azalarak ekonomileri rahatlamaktadır.
Biyomotorin kullanımı ile yeni istihdam olanakları yaratılmakta ve ülke ekonomisine küçümsenmeyecek katkılar gerçekleşmektedir.
Biyomotorinin Çevresel Etkileri Yönüyle Değerlendirilmesi
Biyomotorin, Amerikan Çevre Koruma Ajansı (EPA) Temiz Hava Kanunu Bölüm 211 (b) programı çerçevesinde zararlı emisyonlar ve potansiyel sağlık etkileri açısından tam olarak değerlendirilen ve olumlu görüşlerin ortaya çıktığı tek alternatif enerji kaynağı olarak saptanmıştır. Biyomotorin için yapılmış değerlendirme sonuçlarını aşağıdaki gibi sıralayabiliriz:
ØToplam kirli hava kütlesi oluşturma potansiyeli motorinden % 50 daha azdır.
ØSO2 emisyonu ve bu emisyona bağlı olarak oluşan asit yağmuru gerçekleşmemektedir.
ØCO egzoz emisyonu motorinine göre % 50 daha az oranda tespit edilmiştir.
ØParçacık emisyonu solumanın insan sağlığı açısından zararı bilinmektedir. Biyomotorin, motorinine göre % 30 daha az oranda parçacık emisyonu ortaya çıkarmaktadır.
ØAzot oksit emisyonu, motor tipine bağlı olarak artmakta veya azalmaktadır. Yapılan testlerde azot oksit emisyonunun % 13 oranında arttığı görülmüştür. Ancak, biyomotorinde kükürt olmamasından ötürü, motorin için kullanılamayan bazı egzoz emisyonu azaltma teknolojileri biyomotorine rahatlıkla uygulanmakta ve azot oksit emisyonlarının kontrol edilmesi mümkün olmaktadır.
Biyomotorin, motorin kullanımından kaynaklanan ve insan sağlığını tehdit eden birçok çevresel faktörü ortadan kaldırmaktadır. Biyomotorin emisyonlarında, potansiyel kanser nedeni olan polisiklik aromatik hidrokarbon ve türevlerinden (PAH) kaynaklanan emisyonlarda % 80-90 oranlarda azalmalar belirlenmiştir. Bu azalma değeri dikkate alınması gereken bir orandır ve biyomotorinin çevre dostu özelliğini pekiştirmektedir.
Biyomotorin İçin Çevre ve Emniyet Bilgileri
Akut Oral Toksite: Biyomotorin toksik olmayan bir yakıttır ve sofra tuzundan 10 kat daha az toksiktir.
İnsanlarda Deri İrritasyonları: 24 saat süren insan testinde çok hafif irritasyona sebep olduğu belirlenmiştir. İrritasyon % 4 sabun-su çözeltisinin etkisinden daha az olmuştur.
Akuatik Toksite: 96 saatlik ölümcül konsantrasyon (LC) test sonuçların 1000 mg/ltden büyüktür. Bu seviyelerdeki ölümcül konsantrasyon önemsiz olarak değerlendirilmektedir.
Biyolojik Parçalanabilirlik: Biyomotorin, motorinine göre 28 günde 4 kat daha hızlı ve kolay parçalanabilmektedir.
Alevlenme Noktası: Motorininin alevlenme noktası 175 F iken biyomotorin alevlenme noktası 250-300 F civarındadır, bu değer taşınım-kullanım ve depolamada emniyet sağlar.