Biyodizel, kolza (kanola), ayçiçek, soya, aspir gibi yağlı tohum bitkilerinden elde edilen bitkisel 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. Biyodizel petrol içermez; fakat saf olarak veya her oranda petrol kökenli dizelle karıştırılarak yakıt olarak kullanılabilir. Saf biyodizel ve dizel-biyodizel karışımları herhangi bir dizel motoruna, motor üzerinde herhangi bir modifikasyona gerek kalmadan veya küçük değişiklikler yapılarak kullanılabilir.
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 Üretim Yöntemi
Biyodizel üretiminin çeşitli metodları olmakla birlikte, günümüzde en yaygın olarak kullanılan yöntem transesterifikasyon (alkoliz) yöntemidir. Transesterifikasyon reaksiyonunda hammadde olarak kullanılacak yağ, monohidrik bir alkolle (etanol, metanol), katalizör (asidik, bazik katalizörler ile enzimler) varlığında ana ürün olarak yağ asidi esterleri ve gliserin vererek esterleşir. Ayrıca esterleşme reaksiyonunda yan ürün olarak mono ve di-gliseridler, reaktan fazlası ve serbest yağ asitleri oluşur. Biyodizel üretiminde, kanola (kolza), ayçiçek, soya vb. yağlı tohum bitkilerinden elde edilen bitkisel yağlar, atık kızartmalık yağlar ve hayvansal yağlar ile alkol olarak metanol, katalizör olarak alkali katalizörler (sodyum hidroksit, potasyum hidroksit ve sodyum metilat) tercih edilmektedir.
Biyodizel Üretim Aşamaları
Biyodizel Yakıt Özellikleri
Biyodizelin alevlenme noktası, dizelden daha yüksektir (>110 °C). Bu özellik biyodizelin kullanım, taşınım ve depolanmasında daha güvenli bir yakıt olmasını sağlar. Biyodizel petrol kaynaklı dizel ile her oranda tam olarak karıştırılabilmektedir. Bu özellik petrol kaynaklı dizelin kalitesini yükseltir. Örneğin yanma sonucu oluşan çevreye zararlı gazların emisyon değerlerini düşürür, motordaki yağlanma derecesini artırır ve motor gücünü azaltan birikintileri çözer. Biyodizelin setan sayısı, dizelin setan sayısından daha yüksek olduğu için motor daha az vuruntulu çalışmaktadır. Biyodizel, dizel yakıt kullanan motorlarda herhangi bir teknik değişiklik yapılmadan veya küçük değişiklikler yapılarak kullanılabilir. 1996 yılı öncesinde üretilen bazı araçlarda kullanılan doğal kauçuk malzemesi biyodizel ile uyumlu kullanılamamıştır. Çünkü biyodizel, doğal kauçuktan yapılan hortum ve contaları tahrip etmiştir. Ancak, bu problemler B20 (%20 biyodizel – %80 dizel) ve daha düşük oranlı biyodizel/dizel karışımlarında görülmez. Biyodizel çözücü özelliği nedeniyle dizel yakıtın depolanmasından kaynaklanan yakıt deposu duvarlarındaki ve borulardaki kalıntıları-tortuları çözdüğü için filtrelerin tıkanmamasına yönelik önlemler alınmalıdır. Ayrıca yakıt istasyonları ve araç tamirhanelerinde herhangi bir değişikliğe gerek yoktur.
Biyodizel Çevresel Özellikleri
1- Biyodizel, tarımsal bitkilerden elde edilmesi nedeniyle, fotosentez yolu ile CO2 ‘i (karbon dioksit) dönüştürüp karbon döngüsünü hızlandırdığı için, sera etkisini arttırıcı yönde etki göstermez. Tükettiğimiz biyodizelden atmosfere verilen CO2 , biyodizel üretiminde kullanılacak olan yağ bitkisi tarafından en fazla bir yıl içinde geri alınacaktır. Bu açıdan bakıldığında: biyodizel üretimi, CO2 emisyonları için doğal bir yutak olarak nitelendirilebilir ve Dünya’nın en önemli çevresel sorunlarından olan ve fosil yakıtların geri alınamayan CO2 emisyonlarının yol açtığı sera etkisi sonucunda ortaya çıkan küresel ısınmadan kaynaklanan olumsuzlukların indirgenmesi bağlamında önemli katkılar sağlar.
2- Suya bırakıldığında 28 günlük bir sürecin sonunda biyodizelin yüzde 95’i çözülürken, dizelde bu oran yüzde 40 mertebelerine kadar düşmektedir. Bu nedenle, özellikle ABD’nde birçok eyalette, göller ve nehirler gibi sucul alanlarda kullanılan ulaşım araçlarında ve teknelerde saf biyodizel kullanımı zorunlu kılınmıştır
3- Bakteriler tarafından kolayca ayrıştırabildiği için çevre dostu olarak kabul edilen biyodizelin içerdiği kükürt miktarı, dizele oranla çok daha düşüktür. Bu da dizel yerine biyodizelin kullanılması durumunda, asit yağmuru gibi olumsuz çevresel etkilerin oluşmasını önler.
4- Ayrıca CO emisyonlarının düştüğü, partikül madde ve yanmamış hidrokarbonların (HC) da daha az salındığı kanıtlanmıştır.
5- Saf biyodizel ve dizel-biyodizel karışımı kullanımı ile CO, PM, HF, SOx ve CH 4 emisyonlarında azalma, NOx ve HCl emisyonlarında ise artma görülmektedir.
6- Biyodizel biyolojik karbon döngüsü içinde fotosentez ile karbondioksiti dönüştürür, karbon döngüsünü hızlandırır, ayrıca sera gazı emisyonunu arttırıcı yönde etkisi yoktur.
7- Biyodizel, dizel yakıttan daha düşük egzoz gazı emisyonu vermektedir. Egzoz gazı emisyonu yönünden incelendiğinde CO, HC, SOx , PM emisyonlarının dizel yakıttan daha az, NOx emisyonlarının ise fazla olduğu görülmektedir.
8- Sülfür emisyonu saf biyodizel kullanımında tamamen bertaraf edilebilmektedir. Dizel yakıtla kıyaslandığında biyodizel kullanımıyla birlikte sülfür oksit ve sülfat emisyonuyla oluşan kirlilik temizlenmekte ve yok olmaktadır.
9- Dizel yakıtlara göre biyodizel kullanımlarındaki karbon monoksit salınımı % 48 daha azdır
10- Partiküllü ortamda gerçekleşen solunum insan sağlığını tehlikeye atmaktan öte değildir. Dizel yakıtlara göre biyodizel kullanımlarında açığa çıkan partikül miktarı % 47 daha azdır
11- Biyodizel kullanımında dizel yakıta göre yanmamış hidrokarbon oranı, % 67, CO 2 emisyonu %80, kanserojen etkisi olan aromatik hidrokarbonlar ise %75 – %90 oranında daha azdır.
12- Biyodizel kükürt içermez. Bu yüzden egzoz emisyonu azaltma ve NOx kontrol teknolojileri biyodizel yakıtı kullanan sistemlerde rahatlıkla uygulanabilir. Konvansiyonel dizel yakıtı kükürt içerdiği için NOx kontrol teknolojilerine uygun değildir.
13- Biyodizel kükürt içermediğinden kükürt dioksit emisyonu oluşturmaz. Bu çok önemli bir avantajdır. Bu emisyon özellikleri ile kanser yapıcı etkenler azalmakta ve kanser riski % 90’a varan oranlarda düşmektedir.
14- Ozon tabakasına olan olumsuz etkiler biyodizel kullanımında dizel yakıta nazaran % 50 daha azdır. Asit yağmurlarına neden olan kükürt bileşenleri biyodizel yakıtlarda yok denecek kadar azdır.
15- Biyodizel, dizel yakıt kullanımından kaynaklanan ve insan sağlığını tehdit eden bir çok çevresel faktörü ortadan kaldırmaktadır. Biyodizel emisyonlarında, potansiyel kanser nedeni olan polisiklik aromatik hidrokarbon ve türevlerinden (PAH) kaynaklanan emisyonlarda % 80-90 oranlarda azalmalar belirlenmiştir.
Biyodizelin Depolama Koşulları
1- Dizel yakıt için gerekli dağıtım ve 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.
2- Depolama, taşıma ve motor malzemelerinde bakır, kurşun, çinko kullanılmaması önerilmektedir. Bazı elastomerlerin, doğal ve butil kauçukların kullanımı da sakıncalıdır; çünkü biyodizel bu malzemeleri parçalamaktadır. Bu gibi durumlarda biyodizelle uyumlu Viton B tipi elastomerik malzemelerin kullanımı önerilmektedir.
3- Depolama tanklarının bileşiminde alüminyum, çelik, florlanmış polietilen, florlanmış polipropilen ve teflon bulunabilir ancak; bakır, pirinç, kurşun, kalay ve çinko bulunmamasına dikkat edilmelidir.
Biyodizelin Dizel Motorlarda Kullanımı
Biyodizelin alevlenme sıcaklığı dizel yakıta nazaran daha yüksektir. Bu nedenle taşınması ve depolanması daha güvenli bir yakıttır. 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. Dizel motorlar biyodizel kullanarak da çalışabilirler. Dizel motorlar, havanın önce sıkıştırıldığı, sonra da yakıtın ultra-sıcak, ultra-basınçlı yanma bölümüne püskürtüldüğü sıkıştırma ile başlatma ilkelerine göre çalışırlar. Yakıt/hava karışımını ateşlemek için bir kıvılcım kullanan benzinli motorların tersine dizel motorlarda sıcak havayı ateşlemek için yakıt kullanılır. Bu basit işlem sayesinde de dizel motorlar kalın yakıtlarda da çalışabilir.
Biyodizel kimyasal olarak dizel yakıtlara benzediği için herhangi bir dizel aracın yakıt deposuna doğrudan biyodizel katılabilir. Biyodizel, dizel yakıt kullanan motorlarda herhangi bir teknik değişiklik yapılmadan veya küçük değişiklikler yapılarak kullanılabilir. Ancak biyodizel, 1996 yılı öncesinde üretilen bazı araçlarda kullanılan doğal kauçuk ile uyumlu değildir. Çünkü biyodizel, doğal kauçuktan yapılan hortum ve contaları tahrip eder. Ancak bu problemler B20 (% 20 biyodizel / % 80 dizel) ve daha düşük oranlı biyodizel/dizel karışımlarında görülmez. Bununla birlikte, biyodizelin çözücü özelliği nedeniyle dizel yakıtının depolanmasından kaynaklanan yakıt deposu duvarlarındaki ve borulardaki kalıntıları ve tortuları çözdüğü için filtrelerin tıkanmamasına yönelik önlemler alınmalıdır. Ayrıca yakıt istasyonları ve araç tamirhanelerinde herhangi bir değişikliğe gerek yoktur.
Almanya’da 1996 yılından itibaren piyasaya sürülen VW ve AUDI motorlu araçların hepsinde ve Mercedes kamyonlarında biyodizel kullanımı tamamiyle serbest bırakılmıştır. Taksi amaçlı kullanılan Mercedes otomobiller de kullanımda serbesttir. Diğer Mercedes ve BMW 5 serisi için ek 300 DM’ lık bir dönüşüme ihtiyaç vardır.
Fransa’da Sofiproteol, Rouen, Novaol gibi biyodizel üreticileri, Peugeot, Citroen, Renault gibi otomotiv üreticileri ve Elf, Total gibi petrol firmaları genelinde Avrupa Birliği politik desteği ile gerçekleşen biyodizel üretimi kanola yağından sağlanmaktadır.
Biyodizel Yakıtın Toplumsal Faydaları
- Biyodizel, dizel yakıta eşdeğer olarak kullanılabilen temiz, yerli ve yenilenebilir alternatif bir yakıt
- Kırsal kesimin sosyo-ekonomik yapısında iyileşme ve yerel iş imkanı
- Göçün önlenmesine katkı
- Yeni iş imkanları yaratması
- Yabancı kaynaklı petrole bağımlılığı azaltmasıyla ülkeye ekonomik ve stratejik katkı
- Daha temiz yanma ürünleri nedeniyle sürdürülebilir gelecek ve toplum sağlığına katkı
- Ekonomiye katma değer sağlaması, yan sanayinin gelişmesine katkı
- Dışalımla harcanan dövizlerin ülke ekonomisine dönmesi
- İmalat sanayinin gelişmesine katkı
- Doğal enerji kaynaklarının ve çevrenin korunması
- Sürdürülebilir enerjiye destek
- Enerji tarımının (yağlı tohum tarımının) geliştirilmesi
- Sınırlı ve tükenebilir enerji kaynaklarına alternatif
- Zararlı sera gazları emisyonunda azalma
- Hava kirliliği ve toplum sağlığı risklerinde azalma
Biyodizelin Tüketim Alanları
- Biyodizelin sahip olduğu özellikler, alternatif yakıtın dizel motorları dışında da yakıt olarak kullanımına olanak vermektedir.
- Biyodizel, ‘Acil Durum Yakıtı’ ve ‘Askeri Stratejik Yakıt’ şeklinde adlandırılabilmektedir.
- Biyodizelin jeneratör yakıtı ve kalorifer yakıtı olarak da değerlendirilmesi mümkündür.
- Kükürt içermeyen biyodizel, seralar için mükemmel bir yakıt olabilir.
- Ayrıca yeraltı madenciliğinde, sanayide (gıda işleme sanayii de dahil) kullanımı önerilmektedir.
- Ülkemizde biyodizel çok soğuk bölgelerimizin dışında dizelin kullanıldığı her alanda kullanılabilecek bir yakıttır.
- Biyodizel motorin yakıtı yerine motorlu kara taşıtları ve deniz taşıtları gibi ulaştırma sektörünün yanı sıra, konut ve sanayi sektörlerinde de belirli karışım oranlarında yakıt olarak kullanılabilmektedir.
Dünya Biyodizel Üretimi
AB Biyodizel Üretimi(2010)
Türkiye Biyodizel Üretimi
Resmi gazetede yayımlanan 25 Şubat 2011 tarih ve 27857 tarihli Bakanlar Kurulu Kararı ile Oto Biyodizel ve Yakıt Biyodizeline 0,9100 TL/Lt ÖTV uygulaması getirilmiştir. Biyodizel üretiminde maliyetin büyük bölümünü hammadde oluşturmaktadır. Üreticiler tarafından ÖTV uygulamasının getirilmesi ile biyodizel üretiminin maliyeti kurtarmadığı belirtilmiştir. Halihazırda da ülkemizde bu sektör duraklamış vaziyettedir. Çoğu üretici lisanslarını iptal ettirmiş, lisansı olanlarda üretim yapamaz duruma gelmiştir. Ülkemizde sadece bir firma tarafından 20 bin tonluk bir üretim yapıldığı bilinmektedir. Ülkemizde 2012 yılı itibari ile 34 adet biyodizel üretimi için İşleme Lisansı almış tesis bulunmaktadır. Bu tesislerin toplam biyodizel üretim kapasitelerinin 561.217 ton olduğu EPDK tarafından bildirilmiştir.
Resmi gazetede yayımlanan 27 Eylül 2011 tarih ve 28067 sayılı “Motorin Türlerine İlişkin Teknik Düzenleme Tebliğinde Değişiklik Yapılmasına Dair Tebliğ”e göre Piyasaya akaryakıt olarak arz edilen motorin türlerinin, yerli tarım ürünlerinden üretilmiş yağ asidi metil esteri (YAME) içeriğinin: 1/1/2014 tarihi itibariyle en az %1, 1/1/2015 tarihi itibariyle en az %2, 1/1/2016 tarihi itibariyle en az %3 olması zorunludur.