Biyoenerji, Biyoyakıtlar ve Biyokütle: Nedirler ve Bunları Nasıl Kullanıyoruz?
Burada muhtemelen birçok kişi biyoenerjiyi bioenerji ile karıştıracaktır.Fakat bioenerj insan vücudunun enerji dengelemesini sağlayan, tıbbi teşhisi yapılmış hastalığın enerji yolu ile tedavisini destekleyen bir alternatif bir bilim dalıdır. Biyoenerji ise biyolojik kaynaklardan elde edilen ürünlerle yenilebilir enerji üretmektir. Günümüzde biyoenerji olarak adlandırılan insanlar, ateşe hakim olduklarından beri biyokütle enerjisini kullandılar. Biyoenerji, hızla gelişen bir endüstridir ve yenilenebilir bir enerji kaynağı olduğu için fosil yakıtlara giderek daha uygulanabilir bir alternatiftir. Bugün sizlerle insanların biyoenerji, biyokütle ve biyoyakıt hakkında konuştuklarında ne anlama geldiklerini açıklayacağız. Ayrıca biyoenerjinin iklim değişikliğini azaltma potansiyeline, enerji üretimine ve yenilenebilir bir enerji kaynağı olarak rolüne de bakacağız. O zaman hazırsak başlayalım…
Biyoenerji Nedir?
Biyoenerji (genellikle biyoyakıt ile birbirinin yerine kullanılan bir kelimedir), yenilenebilir kaynaklardan alınan bitki ve hayvan bazlı malzemeler olan biyokütleden elde edilen enerjidir. Örneğin, gübre, otlar ve ahşap ürünler, insanların enerji üretmek için kullandığı erken biyoyakıtlardı. Bazı toplumlarda hala yaygın olarak kullanılmaktadırlar. Bugün, çoğu biyokütle hammaddesi, en aşina olduğumuz biyoyakıtlar haline geliyor; etanol (alkol) ve biyodizel (bir yağ). Hammaddeler birinci, ikinci ve üçüncü nesil olarak sınıflandırılır.
• Birinci nesil biyoyakıtlar etanol için mısır, şeker kamışı ve mısır gibi gıda ürünlerinden gelir ve biyodizel hammaddesi soya fasulyesi yağı ve kanola yağı gibi bitkisel yağlardan gelir.
• İkinci nesil hammaddeler, pamuk, ahşap, çimenler ve bitki lifleri gibi selülozik malzemelerden (selüloz, diğer adıyla kompleks şeker moleküllerinden yapılmıştır) gelir.
• Üçüncü nesil biyoyakıt alglerden gelir.
Biyokütle enerjisi, fosil yakıtlara giderek daha popüler ve yenilenebilir bir alternatif haline geliyor ve teknoloji hızla gelişiyor. Araştırmacılar, gelişmiş biyoyakıtlar oluşturmak için atıkları kullanan biyoyakıt üretim teknolojisini araştırıyorlar. Örneğin, çöp, hayvansal yağ ve kullanılmış yemeklik yağ, sıvı biyoyakıt üretmek için işlenir.
Biyokütle Enerjisi İlk Ne Zaman Kullanıldı?
Biyoenerji veya biyokütle enerjisi, insanların yemek pişirmek için bitki veya hayvan materyallerini yakmaya başladığı zamandan beri binlerce yıldır bizimle olmuştur. İnsanların 230.000 ila 1.5 milyon yıl önce biyokütle enerjisini kullanmaya başladığını gösteren çok sayıda kanıt var. İnsanlığın gezegendeki varlığının çoğu için, biyokütle kullanımı, pişirme ve ısıtma için selülozik veya odunsu, lifli malzemelerle sınırlıydı. Ancak, 12. yüzyılda insanlar alkolü damıtmaya başladıktan kısa bir süre sonra, yemek pişirmek ve aydınlatmak için etanol kullandılar. Tahıldan elde edilen, bol bir hammadde olan etanol, kolaylıkla temin edilebilirdi.
Madencilik ve sondaj ticari olarak uygulanabilir hale geldikçe, kömür ve ham petrol biyoyakıtlara göre popülerlik kazandı. Ardından, elektrifikasyonla birlikte, kömür ve gazla çalışan tesisler ucuz ham ve kömürden yararlandı ve biyoenerji üretimi arka planda kaldı. Karbon bazlı malzemeyi yakıt gazına dönüştüren bir teknoloji olan gazlaştırmanın ortaya çıkmasıyla birlikte, otomotiv endüstrisinin ilk yılları dışında etanol geri planda kaldı. Ham petrolü rafine etmeyi öğrenene kadar, yakıt kıtlığı biyoyakıtlara güvenmek anlamına geliyordu. Dünya savaşlarıyla ilgili yakıt sıkıntısı da etanol ve diğer biyoyakıtlara olan talebi artırdı.
1970'lerin gaz kıtlığı biyoenerjiye yeniden ilgiyi beraberinde getirdi. Buna ek olarak, bilim adamları iklim değişikliği, küresel ısınma ve sera gazı emisyonlarının etkisi konusunda alarm vermeye başladılar. Karbondioksit ve metan emisyonları ve fosil yakıt enerji kaynaklarımızın sürdürülebilirliği konusunda artan kamuoyu endişesi ile biyoenerji teknolojileri bir kez daha biyoekonomiye dönüşüyor.
Biyoenerji Nereden Gelir?
Biyoenerji, nihai kimyasal depolama pili olan biyokütle tüketiminden gelir. Ayrıca, biyoenerji yenilenebilir. Çoğu biyokütle, fotosentez geçirmiş bitki materyallerinden gelir. Okuldaki fen derslerinden hatırlayacağın gibi fotosentez, bitkilerin güneş ışığını, karbondioksiti ve suyu oksijen ve glikoza dönüştürmek için geçirdikleri süreçtir.
Biyokütle besleme stoğu şunları içerir:
• Odun peletleri, talaşlar , talaş, yakacak odun ve siyah likör (kağıt hamuru ve kağıt fabrikalarından gelen zehirli bir kalıntı)
• Otsu bitkiler, şalt otu, soya fasulyesi, şeker kamışı, yosun, mısır ve mahsul ve gıda işlemeden kalan artıklar
• Kağıt, pamuk ve yün ürünleri ile gıda, bahçe ve odun atıkları
• Hayvan gübresi ve insan lağımı
Biyoenerji Nasıl Üretilir?
Biyoenerji üretimi, doğrudan yanma (yakma) ve termokimyasal, kimyasal ve biyolojik dönüşümü içerir. Termokimyasal dönüşüm katı, sıvı ve gaz yakıtları oluştururken, diğer iki dönüştürme yöntemi sıvı ve gaz yakıtları oluşturur.
Birkaç termokimyasal dönüşüm yöntemi vardır:
• Piroliz, biyokütle besleme stoklarını neredeyse vakumda 800–900℉ (400–500℃) sıcaklığa kadar ısıtır.
• Hidrotermal işlem, yüksek basınç altında bir katalizör kullanarak hızlı piroliz yoluyla biyo-yağ üretir.
• Gazlaştırma, hammaddeyi 800-900 dereceye kadar ısıtır ve serbest oksijen veya buhar içerir. Sonuç, sentez gazı olarak da adlandırılan sentez gazıdır, yani anlayacağınız hidrojen açısından zengin bir gaz.
Biyodizel üreticileri, biyodizel yapmak için bu sentezlenmiş gazı (syngas) kullanır. Hidrojeni yakıt hücrelerinde sentez gazından veya yakıt olarak çıkarmak da mümkündür.
Transesterifikasyon, bitkisel yağları, hayvansal yağları ve gresleri yağ asidi metil esterlerine (FAME) dönüştüren kimyasal bir dönüşüm işlemidir.
Biyoenerji Nasıl Kullanılır?
Dünyanın her yerinde hayvan gübresi, turba yosunu ve odun hala birçok insana yemek pişirmek ve ısıtmak için sürdürülebilir biyoenerji sağlıyor. Neyse ki, biyoenerji teknolojileri, ocakların ve ispirto lambalarının kullanıldığı günlerden bu yana önemli ölçüde ilerlemiştir. Belediye atıklarından elde edilen küçük bir kısım hariç, kalan enerji çıkışı, birincil biyoyakıt kaynağı olarak etanol ile biyoyakıtlardan geldi. Biyoenerjinin birçok uygulaması vardır: Isı, sıvı yakıtlar, ulaşım yakıtları ve enerji üretimi. Biyoenerji, nihai kullanıma bağlı olarak doğrudan (ısı ve elektrik) veya dolaylı olarak (biyoyakıtlar) kullanılabilir. Ulaştırma ve sanayi sektörleri üretilen biyoenerjinin çoğunu tüketir. Biyoenerji sistemlerinin ve üretim tekniklerinin yükselişi, uygulanabilir, yenilenebilir enerji kaynaklarından enerjiye sahiptir.
Biyoenerjinin Faydaları ve Avantajları Nelerdir?
Biyokütlenin birincil avantajı, güneş enerjisi ile başlayan yenilenebilir bir enerji kaynağı olmasıdır. Ek olarak, sürdürülebilir bir şekilde yetiştirilen ağaçlar ve enerji bitkileri nispeten hızlı bir şekilde yeniden büyür ve sürekli bir biyokütle besleme stoğu kaynağı olarak bulunur. Ek olarak, biyokütle besleme stokları karbon emisyonlarını dengeler, çünkü fotosentezin bir parçası olarak karbon dioksiti hapsederler, hatta bazen hammaddeler işlendiğinde veya kullanıldığında salınan karbon emisyonlarını bile aşarlar.
Biyoenerjinin Dezavantajları Nelerdir?
Hammaddelerin zamanında mevcudiyetini sağlamak için ormancılık ve mahsul yönetimi gereklidir. Büyüyen biyokütle hammaddesi için arazi kullanımı tartışmalı olabilir. Tarımda, enerji bitkileri ve gıda bitkileri bazen ekilebilir arazi için rekabet eder. Mısır, etanol için birincil hammaddedir; ayrıca hayvancılık ve insan tüketimi için yetiştirilir. Biyoyakıtlar için bir bitkisel yağ kaynağı olarak yetiştirildiğinde, soya fasulyesi insanların ve hayvanların yemesi için o kadar kolay bulunmuyor. Biyokütle, fosil yakıtlarla eşit düzeyde sera gazı salarak kötü hava kalitesine, iklim değişikliğine ve küresel ısınmaya katkıda bulunur. Hava kirliliğini önlemek ve iklim değişikliğini azaltmak için bu gazlar tutulmalı ve geri dönüştürülmelidir. Odunsu hammaddelerin dikkatli yönetimi, karbon emisyonlarının tutulmasına yardımcı olabilir. Biyokütlenin enerji yoğunluğu fosil yakıtlardan daha düşüktür. Biyokütlenin briket veya pelet halinde işlenmesi, enerji yoğunluğunu arttırır ve nakliyeyi daha ekonomik hale getirir. Isınmak için odun yakan herkes, taze kesilmiş odunun yüksek su içeriği nedeniyle çok fazla ısı üretmediğini bilir.