Eşleştirme Projesi tr 08 ib en 03

7.15 Atık su arıtımı

Bu konuyla ilgili yeni teknikler (CWW BREF) Ortak Atık Su BREF’te verilmiştir.

7.16 Diğer yaklaşan teknikler

7.16.1 Hava emisyonları ve atık su boşaltımının azaltılması ve mikro alg yetiştiriciliği ile biyoyakıt üretimi

Bir petrol rafineri kompleksinin yakınına mikro alg üretim tesisi kurulmasının en önemli faydaları şunlardır:

Fotobiyoreaktörleri beslemek için CO₂’li atık gaz ve diğer hava kirleticileri kullanılabilir. Eğer konu buysa, gelecekte biyoyakıtlar yakıldığında neredeyse sıfır CO₂ emisyonu ile ilişkilendirilebilir.

Reaktörleri doldurmak veya besin olarak farklı atık su fraksiyonları kullanılabilir. Dolayısıyla daha az atık su üretilir ve daha az taze su tüketilir.

Birçok farklı petrol rafineri tesisi ve santrali, mikro alg üretim tesislerine hizmet verebilir (laboratuar, tesisler, taşıma…)

Öncelikle şunu açıklamak gerekir ki bu teknik, petrol rafineri alanındaki özel bir teknik değildir. Ancak bu ikilinin bir arada bulunmasından en iyi şekilde faydalanılması durumunda, petrol rafineri sitelerinin yakınına daha sıklıkla mikro alg çiftlikleri kurulacaktır.

Biyoyakıt üretimi fosil yakıtlarına ilginç bir alternatif olmaktadır. Mikro alg yetiştiriciliği ise diğer biyoyakıtlarla karşılaştırıldığında bazı avantajları olduğu için farklı bir konudur.

Mikro alg, fotosentez yapan ve aşağıdaki avantajları sahip olan tek hücreli organizmadır:

Gıda piyasası fiyatları üzerinde etkisi yoktur. Yaygın olarak kullanılan biyoyakıtların hammaddeleri gıda piyasası ile bağlantılıdır, ancak mikro alg çiftlikleri bu piyasaya bağlı değildir.

Tarımsal arazilerin mikro alg çiftlikleri kullanılmasına gerek yoktur, bu çiftlikler çok kurak alanlarda dahi kurulabilir.

Yetiştirilmesi sırasında mikro algler CO₂ ve diğer kirleticileri yakalayabilir.

Şuana kadar sanayi düzeyde çok az deneme gerçekleştirildi ve bu teknik, laboratuarlarda geliştirildi. Tek bir pilot tesis için bile büyük bir alan gerekmektedir.

Proses, foto sentetik bir reaksiyonu takiben güneşten alınan ışık enerjisinin kimyasal enerjiye dönüştürerek biyokütle üretimini içermektedir:

6CO2 + 6H2O + ışık --> C6H12O6 + 6O2

CO₂, ışık ve suyun yanı sıra, suda nitrojen, fosfor ve demir gibi inorganik tuzların bulunması gerekir ve 20ºC ve 30ºC arasındaki sıcaklığı korumak önemlidir(alge bağlı olarak değişir).

Tarragona’da pilot ünite olan Repsol Rafinerisinin endüstriyel süreci şu şekilde dört aşamada gerçekleşmiştir:

İnokülasyon hazırlığı: Bu aşama, organik içerikli su ve deniz suyunun doğru karışımını içeren alglerin büyüyeceği sıvının hazırlanma safhasıdır. Laboratuarda bu karışımın içinde alg tohumlanır ve CO₂ ve besin verilmesiyle gelişir. Bu proses, inokülasyon fotobiyoreaktöründe, yani karışımla doldurulmuş şeffaf uzun bir tüpte gerçekleştirilir, bu tüpün içindeki karışım çok düşük hızda hareket etmektedir.

Toplu halde alglerin üretimi: Daha büyük bir fotobiyoreaktörde karışım bir önceki aşamadaki gibi hazırlanır ve ilk safhada hazırlanan inokülasyon karışımı ile doldurulur. Amaç, alglerin hızlı bir şekilde çoğalması ve daha sonra büyümesidir.

Konsantrasyon: Bir zaman sonra (hava koşullarına ve algin türüne bağlı olmak koşuluyla) sıvı karışımı ve yetişmiş olan algler fotobiyoreaktörden alınır ve kitle halindeki algler çöktürme, Filtreleme ve/veya santrifüjleme prosesleri ile konsantre edilir. Bu safhanın amacı neredeyse tamamen kurumuş alglerin elde edilmesidir.

Analitik kontrol ve biyoyakıt üretimi kapasite değerlendirmesi: Son olarak algler bazı kalite parametrelerinin belirlenmesi için analiz edilir ve analiz sonuçlarına bağlı olarak, biyoyakıt üretimi için alglerin kapasitesi değerlendirilir.

Şunu belirtmek gerekir ki halen araştırılması gereken birçok alg türü bulunmaktadır ve prosesin geliştirilmesi için halen test edilmesi gereken proses çeşitleri için birçok kombinasyon mevcuttur. Şuana kadar, fotobiyoreaktörde her metre küpte 1 kg algin çok altındaki üretim yapılmıştır ve tüketilen CO₂ miktarı ise üretilen algin her kilosu için yaklaşık 2 kg’dir (kullanılan alge ve sudaki CO₂ absorpsiyonuna bağlı olmak üzere).

Fotobiyoreaktördeki karışımın çok yüksek veya çok düşük sıcaklıklara ulaşmasını engellemek için, normalde fotobiyoreaktörler içerisinden güneşin geçmesine olanak tanıyacak kadar derinlikte dış suyla kaplıdırlar. Bu proseslerde o bölgenin hava şartları da oldukça önem arz etmektedir, zira algler bölgenin iklim şartlarına uyum sağlayabilmelidir, örneğin, Akdeniz bölgesinde Akdeniz algleri kullanılmalıdır.

7.16.2 Bir Rafineri Ortamında Karbon Fertilizasyonu ile Açık ve Yarı Kapalı Sistemlerde Hızlı Büyüme ve Yüksek Biyoenerji Potansiyeli olan Bitki Türlerinin Yetiştirilmesi

Bu teknoloji, daha sonra enerji üretimi için kullanılacak olan biyokütleyi oluşturan enerji ürünlerinin karbon fertilizasyonu ile endüstriyel proseste CO₂ tutma potansiyelini göstermeyi amaçlar.

Atmosferdeki sera gazlarını azaltmanın bir yolu da özellikle sanayi ve taşımacılık tarafından üretilen CO₂’nin tutulması ve farklı bitki türleriyle biyokütleye dönüştürülmesidir. Ayrıca bu biyokütle daha sonra yakma ile doğrudan enerji üretiminde veya taşımacılık amaçlı biyoyakıt üretiminde kullanılabilir.

Diğer araştırma projeleri sera gazına enjekte edilmiş karbondioksitin ürün çıktısını arttırdığını göstermiştir. Puertollano Rafinerisindeki Repsol pilot projesinin getirdiği yenilik, rafineri proseslerinde CO₂’nin yanı sıra diğer yabancı maddelerden de sera gazına enjekte etmesi ve biyokütle üretimi için gıda dışı enerji ürünleri kullanmasıdır.

CO₂ Hunileri projesi, karbon fertilizasyonlu Akdeniz sera gazında yüksek biyokütle verimliliği ile kısa döngülü ürünlerin verimliliğini incelemektir.

Çalışma, farklı koşullarda her ürün için havaya ve suya CO₂ akımını değerlendirmeyi amaçlamaktadır. 6 tür üzerinde çalışılmaktadır: renkli Guinea otu, spurge, sorghum, camelina, triticale, Arabidopsis thaliana, yardımcı maddelerle birlikte doğal atmosferden CO₂ ve saf CO₂’nin atmosfere eklenmesine karbon fertilizasyonu ile ilgili çeşitli senaryolar altında incelenmektedir. Biyokütle üretimi veya enerji değeri gibi parametreler üzerindeki etkisinin yanı sıra, fotosentetik aktivite, gaz değişimi ve bitkinin genel metabolizması dahil olmak üzere sistem biyolojik açıdan da incelenir.

Damla sulama sistemleri, CO² enjeksiyonu için boru hattı, sıcaklığı, nemi ve CO² konsantrasyonunu izleyen sensörler ve havaya ve toprağa olan CO² akımını ölçen ekipman, 5 adet 400 m² tünel şeklindeki sera gazı ile kuruldu.