Enerji Verimliliği için Biyoetanol

Dünya nüfusunun artmasıyla birlikte kömür, petrol ve doğal gaz gibi yenilenemez yakıtlara olan talep yükselmiştir. Bu artış; sera gazı salınımı, hava kirliliği, asit yağmurları ve mevsim değişiklikleri gibi çevresel sorunlara yol açmıştır. Aynı zamanda bu yakıtların hızla tükenmesine de neden olmuştur. Hem çevreye verdikleri zarar hem de kaynakların giderek azalması, alternatif yakıt türlerine olan ilgiyi artırmıştır.
Yenilenebilir enerji kaynakları arasında güneş, rüzgâr, hidroelektrik enerji, dalga ve biyokütle öne çıkmaktadır. Bu kaynaklar, kısa sürede kendilerini yenileyebildikleri için giderek daha fazla tercih edilmektedir. Bu bağlamda “Biyoetanol nedir?” sorusuna, tarımsal ürünler veya bitkisel atıklardan elde edilen, yenilenebilir ve çevre dostu bir biyoyakıt türüdür yanıtı verilebilir.

Biyoetanol Nedir?

Biyoetanol; rüzgâr, güneş, dalga ve hidroelektrik enerji gibi yenilenebilir enerji türleri arasında yer alır. Ana hammaddesi biyokütledir. Biyokütle; canlı veya yakın geçmişte canlı olan organik maddeleri ifade eder. Mısır, sorgum, buğday, şeker pancarı ve şeker kamışı gibi nişasta ve şeker içeriği yüksek tarımsal ürünlerden elde edilir.

Biyoetanol üretim süreci temel olarak şu adımlardan oluşur:

• Ön Muamele: Üretimin ilk aşamasıdır. Kullanılacak hammaddenin hacmini artırmak ve işlenmesini kolaylaştırmak için eleme, kesme gibi boyut küçültme işlemleri yapılır. Gerekli durumlarda sıvılaştırma da uygulanabilir.
• Hidroliz: Fiziksel işlemlerin ardından, nişasta ve selüloz gibi bitkisel polimerler daha basit şekerlere dönüştürülür. Bu aşamada kimyasal ya da enzimatik yöntemler kullanılarak maddeler fermantasyona uygun hâle getirilir.
• Fermantasyon: Ayrıştırılan şekerler, Zymomonas, Candida ve Kluyveromyces gibi mikroorganizmalar sayesinde etanole dönüştürülür.
• Distilasyon: Elde edilen karışım, farklı bileşenlerin ayrılması amacıyla ısıtılır. Böylece buharlaşan ve yoğunlaşan maddeler ayrıştırılarak etanol bakımından zengin bir karışım elde edilir.

Biyoetanolün Kullanım Alanları

Elde edilen biyoetanol enerjisinin kullanım alanları sektörlere göre değişiklik gösterir. Ulaştırma sektöründe benzinle karıştırılarak yakıt olarak kullanılır. Üstelik tarım makineleri, teknolojik araçlar ve dizel motorlarda katkı maddesi olarak görev görür. Kimya sektöründe ise etilen üretimi başta olmak üzere; etil akrilat, asetik asit, asetaldehit, etil eter ve etil klorür gibi kimyasal bileşiklerin üretiminde kullanılır. Aynı zamanda hidrojen üretiminde de biyoetanolden faydalanılır.

Ev tipi uygulamalarda ise küçük ev aletlerinin çalıştırılmasında, aydınlatma sistemlerinde, fırınlarda ve soğutma teknolojilerinde enerji kaynağı olarak kullanılır. Gıda muhafazasında soğutma sistemlerinde tercih edilir.

Sanayi tesislerinde, kojenerasyon ünitelerinde biyoetanol önemli bir enerji girdisidir. CO₂ ticareti, kombine çevrimli güç santralleri, fosil yakıta bağlı NOx emisyonlarının azaltılması, buhar enjeksiyonlu gaz türbinleri, deniz suyunun tuzluluğunun giderilmesi ve küçük ölçekli Stirling kojenerasyon sistemlerinde de biyoetanolden yararlanılır.

Biyoetanol Kullanımının Getirdiği Faydalar

Diğer yenilenemez enerji kaynaklarının aksine, biyoetanol kullanımı çevre dostudur. Üretiminde kullanılan bitkiler, büyüme süreçlerinde atmosferdeki karbondioksiti fotosentez yoluyla emer. Böylece hava temizlenir ve sera gazı salınımı azaltılır. Araçlarda yakıt olarak kullanıldığında havaya salınan karbondioksit miktarını düşürür, bu da oksijen seviyesinin artmasına katkı sağlar.
Biyoetanolün herhangi bir bitkisel kaynaktan üretilebilmesi, fosil yakıtlar gibi sınırlı rezervlere ihtiyaç duymadan enerji elde edilmesini mümkün kılar. Bu durum, ülkelerin enerji alanındaki dışa bağımlılığını azaltır. Özellikle kırsal bölgelerde yaşayan bireylerin tarım faaliyetleri yoluyla enerji üretimine katkı sağlaması, hem yerel kalkınmaya hem de istihdama olumlu etkide bulunur. Biyoetanol avantaj ve dezavantajları şu şekildedir:

Biyoetanolün Avantajları:

● Atmosferdeki karbondioksiti emerek hava kirliliğini ve küresel ısınma riskini azaltır.

● Bitkisel üretim sırasında ortaya çıkan atıklar da enerjiye dönüştürülerek çevresel kirlilik önlenir.

● Rezerve gerek duyulmaksızın sürdürülebilir şekilde üretilebilir.

● Tarım temelli üretim modeli yeni istihdam alanları yaratır.

● Araçlarda kullanımı motor ömrünü uzatabilir.

● Doğada çözünmesi sırasında kalıcı bir zarara neden olmaz.

● Esnek üretim yapısı sayesinde sürdürülebilir enerji modeli oluşturur.

Biyoetanolün Dezavantajları:

● Elde edilmesi için tarım arazisi, sulama ve iş gücü gibi ek kaynaklara ihtiyaç vardır.

● Diğer yenilenebilir enerji kaynaklarına kıyasla verimliliği daha düşüktür.

● Tarımsal üretim için gereken su tüketimi çevresel yük oluşturabilir.

● Yakıldığında belirli miktarda karbondioksit salınımı olur; bu da kontrolsüz üretim durumunda iklim değişikliği riskine sebebiyet verebilir.

● Fazla ürün biyoetanol elde edip kullanılmasında avantaj sağlarken sulamak için kullanılan suyun da miktarının artması dezavantaj yaratır.

Dünyada ve Türkiye’de Biyoetanol Kullanımı

Fosil yakıtlar, yaygın kullanımları nedeniyle uzun yıllar boyunca öncelikli enerji kaynağı olmuştur. Ancak zamanla çevreye verdikleri zararlar ve sürdürülemez yapıları, bu kaynakların ciddi bir sorun hâline gelmesine yol açmıştır. Bu durum, alternatif ve çevre dostu enerji arayışlarını gündeme getirmiştir. Bu bağlamda, tarımsal ürünlerden elde edilen biyoetanol gibi yenilenebilir enerji kaynakları öne çıkmıştır. Biyoetanol üretimi için şeker ve nişasta oranı yüksek ürünlerin (örneğin mısır ve şeker kamışı) tarımında artış gerekmiştir.
2018 yılında dünya genelindeki birincil enerji ihtiyacı yaklaşık 14 milyar TEP (Ton Eşdeğeri Petrol) olarak hesaplanmıştır. Bu ihtiyacın %81’i hâlâ fosil yakıtlar tarafından karşılanmaktadır. 1990’lardan bu yana bu oran büyük ölçüde sabit kalmış, hatta 2017 yılında %1,1 oranında artmıştır. Nüfusun artmasıyla birlikte fosil yakıtlara duyulan talep devam ederken, yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelim de artmıştır. Ancak bu yönelim, fosil yakıtların hâkimiyetini kırmakta yetersiz kalmıştır. 2020 yılına gelindiğinde fosil yakıt kullanımı, küresel düzeyde en büyük çevresel sorunlardan biri olarak öne çıkmıştır.

Bu gelişmelerin ardından, özellikle gelişmekte olan ülkelerde biyoetanolün kullanım alanları genişletilmiş ve konuya yönelik ilgi artmıştır. Enerji politikaları çerçevesinde, yakıt ihtiyacının önemli bir kısmını yenilenebilir kaynaklardan karşılama hedefi belirlenmiş; bireylerin arazi kullanımı ve sürdürülebilir tarım konusunda bilinçlendirilmesi sağlanmıştır.
Türkiye’de de biyoetanol üretimi ve tüketiminde belirli bir artış gözlemlenmiştir. Tarımsal ürünlerin yetiştirilmesi ve atıklarının değerlendirilmesiyle elde edilen biyoetanol, birincil biyoyakıtlar arasında yer almaktadır. Ancak, bu alandaki gelişim, Avrupa Birliği ülkelerine kıyasla daha sınırlı kalmıştır. Enerji Piyasası Düzenleme Kurumunun (EPDK) 2012 yılı verilerine göre Türkiye’de 22 biyogaz ve 10 biyokütle tesisi bulunurken, biyoetanol üretimi yapan yalnızca 3 tesis mevcuttur.
Bu tesislerin yüksek kapasitede çalışması, Türkiye'nin enerji bağımsızlığı ve ekonomik refahı açısından önemli bir gelişmedir. Tarım arazilerinin bu amaçla değerlendirilmesi, üreticilere yeni bir ekonomik alan yaratırken aynı zamanda biyoetanolün sunduğu avantajların da somutlaşmasını sağlamıştır. Arazi verimliliğinin artması ve dışa bağımlılığın azalması, sürdürülebilir enerji politikaları açısından stratejik bir kazanım olarak öne çıkmaktadır.