Zeytin ve Biyoyakıt Üretimi

17-04-2025 16:38

Zeytinyağı üretiminde ortaya çıkan son ürün olan prina (zeytin posası) biyoyakıt endüstrisi için sürdürülebilir potansiyel bir biyokütle hammaddesidir. Bundan dolayı pirinayı bir "atık" olarak değil "artık" olarak nitelendirmek daha doğrudur. Yapılan çalışmalar ile pirinanın biyoenerji üretiminde kullanılmasının hem çevresel hem de ekonomik faydalar sağladığı gösterilmiştir.

Prinanın içindeki zeytin çekirdekleri yüksek enerji içeriğine sahip değerli bir biyokütle (canlı temelli enerji, organizma içinde depolanan enerji) kaynağıdır. Çekirdek dışında başka möleküller de içeren pirina ısıtmada, elektrik üretimde ve biyo-yakıt üretiminde için potansiyel bir kaynaktır. Verimlilik yönünden saman veya odun talaşı ile karşılaştırıldığında enerji içeriği bakımından onlardan daha üstündür.

Isıtma İçin Doğrudan Yakma

Zeytin çekirdekleri yüksek bir ısıl değere -bir birim yakıtın yakılması sonucunda elde edilen enerji- sahiptir; yaklaşık 4.500-5.000 kcal/kg ya da ~18-22 MJ/kg. Bu özelliği nedeniyle kurutulmuş pirina pelet yakıt üretiminde kullanılabilecek sürdürülebilir verimli bir biyokütle alternatifidir. Örneğin, İspanya'da bazı enerji santralleri pirinayı kömürle birlikte eş-ateşleme yöntemiyle yakarak enerji üretir.

Düşük nem içeriği, minimum kül kalıntısıyla verimli bir yanma sağlar. Pelet yapımında kullanılabilir, doğal ürün ve tarımsal üretim atıklardan elde edilen pelet genellikle küçük formda oluşturulmuş (6-10 mm çapında ve 10-50 mm arasında uzunluğunda) sıkıştırılmış bir yakıt türüdür. Sobalarda, kazanlarda ve endüstriyel ısıtma sistemlerinde kullanılabilir.

Bazı zeytinyağı fabrikaları, kendi enerji ihtiyaçları için yakıt olarak zeytin çekirdeklerini kullanır ve bu da zeytinyağı üretim sürecini daha sürdürülebilir hale getirir.

Biyodizel Üretimi

Pirinada kalan zeytinyağı (~%5) ekstrakte edilerek biyodizel üretiminde kullanılabilir. Pirina yağı adı verilen bu yağ transesterifikasyon işlemiyle (bitkisel yağların kısa zincirli alkollerle reaksiyona girmesi sonucu biyodizel oluşturması; yağ asitleri, metanol veya etanol ile reaksiyona sokular) biyodizele dönüştürülür. 1 ton kuru pirinadan ~50-70 kg biyodizel elde edilebileceği hesaplanmıştır (Avrupa Birliği BIOLIVE Projesi, 2020).

Biyoetanol Üretimi (Tarımsal Ürün Kaynaklı Alkol)

Zeytin çekirdekleri, biyoetanol üretimi için fermente edilebilir şekerlere parçalanabilen selüloz ve hemiselüloz içerir. Bu potansiyeli hala araştırma ve geliştirme aşamasındadır ancak büyük ölçekli uygulama potansiyeline sahiptir.

Piroliz

Organik bir atığı oksijensiz bir ortamda yüksek sıcaklıkta (~500°C) yakarak ayrıştırma işlemine piroliz adı verilir. İşlem süresince yanma olmaz, yakıt kimyasal değişime uğrar. Isıtma süreci sonlandığında pirindan enerji kaynağı olarak kullanılabilen bir kaç farklı yakıt elde edilebilir; biyo-kömür, biyo-yağ ve piroliz yağı.

Biyokütle kömürleştiğinde (biyo-kömür), karbon içeriğini hapseder ve depolar. Bundan dolayı karbon açısından zengin bir katı olan biyokömür toprağı zenginleştirir, pestisitlerin ve diğer bitkilerin kullandığı besin maddelerinin su akıntısıyla ortamdan uzaklaşmasını önler ve mükemmel bir karbon emicidir.

Piroliz yağı, rafine edilerek sıvı yakıt olarak kullanılabilir, piroliz yağının petrolün olası bir alternatifi olup olamayacağını zaman gösterecek.

Biyogaz Üretimi (Anaerobik Sindirim)

Pirina biyogaz (ahır hayvanlarının gübresinden elde edilen yanıcı gaz) üretmek için anaerobik sindirime maruz bırakılabilir, bir başka deyişle içeriğindeki organik bileşenler, metan üretmek için bakteriyel fermantasyona tabi tutulur. 1 ton yaş pirinadan ~80-120 m³ biyogaz üretilebilir fakat içeriğindeki lignoselülozik maddeler verimin düşük olmasına neden olmaktadır. Bunu önlemek için üretim öncesi ön işlemden (kimyasal/termal hidroliz) geçirilerek verim arttırılmaya çalışılır.

Zeytin Çekirdeklerini Biyoyakıt Olarak Kullanmanın Avantajları

Zeytinyağı üretim atığının verimli kullanımına olanak sağlar, yenilenebilir ve sürdürülebilirdir. Genellikle kömür veya gaz gibi geleneksel yakıtlardan daha ucuzdurlar. Fosil yakıtlara kıyasla daha düşük karbon ayak izi, bu nedenle çevre dostudur. Zeytin çekirdekleri odun peletleri, tarımsal atıklar ve diğer biyokütle kaynakları gibi biyoyakıtlarla rekabet edebilecek potansiyele sahiptir.

Zeytin çekirdeklerini biyoyakıt olarak kullanmak ekonomik açıdan hem fırsatlar hem de zorluklar sunar. Gelecek vaat eden bir yenilenebilir enerji kaynağı olsa da ekonomik uygulanabilirliği işleme maliyetleri, talep ve pazar yapısı gibi faktörlere bağlıdır. Hammadde maliyeti düşüktür, zeytin fabrikalarından genellikle düşük maliyetle veya hiç maliyet olmadan temin edilebilirler. Odun veya fosil yakıtların aksine, büyük ölçekli ekim gerektirmezler ve bu da hammadde giderlerini azaltır.

Akdeniz Havzası gibi zeytin üretiminin yüksek olduğu bölgelerde zeytin çekirdeği biyokütlesi fosil yakıtlardan ve odun peletlerinden daha ucuzdur bundan dolayı yüksek enerji verimliliği rekabetçi fiyat avantajlarına sahiptir. Örneğin İspanya ve Yunanistan'da zeytin çekirdeği yakıtı ton başına yaklaşık 100-150 avroya mal olur ve bu da odun peletlerinden (ton başına 200-250 avro) önemli ölçüde daha düşüktür.

Çekirdek düşük kül içeriğine sahiptir ve bu da endüstriyel ısıtma ve enerji santrallerinde bakım ve temizlik maliyetlerini azaltır, işletme maliyetleri düşüktür.Çekirdek nem içeriği (genellikle %15'in altındadır) kullanımdan önce kapsamlı kurutma gerektirmediği anlamına gelir ve bu da enerji yoğun işleme maliyetlerini düşürür.

Pirinanın günümüz rutin uygulamaları ile bertaraf edilmesi sırasında oluşan metan emisyonları azalacaktır. Pirina bazlı yakıtlar fosil yakıtlara kıyasla %50-70 daha az CO₂ emisyonu sağlar, böylece endüstiri kaynaklı CO₂ emisyonlarının dengelemesine yardımcı olarak ek ekonomik faydalar sağlayabilir.

Zeytinyağı üreticileri için ek gelir kaynağıdır. Örneğin, İspanya'da pirina bazlı biyoyakıt endüstrisi yılda ~200 milyon € değerindedir. Birçok hükümet vergi teşvikleri, sübvansiyonlar veya karbon kredisi programları aracılığıyla biyoyakıt girişimlerini destekler.

Zeytin Çekirdeklerini Biyoyakıt Olarak Kullanmanın Dezavantajları, Ekonomik Zorluklar ve Sınırlamalar

Zeytin çekirdekleri yalnızca zeytin yetiştirme bölgelerinde yoğun olarak bulunur. Bunları uzun mesafelerde taşımak maliyetleri artıracaktır. Yerel talep düşükse, biyokütle yakıtını ihraç etmek pahalı ve lojistik açıdan zorlayıcı olabilir.

Biyokütle kaynakları ekonomik olarak verimli olmak için fosil yakıtlara ihtiyaç duyar. Biyokütle alternatiflerinin her zaman hatırı sayılır miktarda su içerdiği ve bu suyun ayrıştırışması için de enerji tüketileceği unutulmamalıdır. Bundan dolayı yakıt işleme veya kullanımı sırasında salınan karbon emisyonu karşılaştırmaları dikkate alınmalıdır. Prinanın yaklaşık yarısı sudan oluşur, yüksek nem içeriği (%50-60) nedeniyle ön kurutma (torrefaksiyon) gerektirir, torrefaksiyon işleminde biyoyakıt kütlesinin yaklaşık %20'sini kaybeder, ancak enerjisinin %90'ını korur.

Prinanın içindeki zeytin çekirdeği tek başına nem içeriği düşük bir biyoyakıttır, bu açıdan avantajlıdır fakat pirinanın taşınması ve depolanması zordur. Bilim insanları ve mühendisler, biyokütlenin işlendiği yerden 160 kilometreden (100 mil) daha uzağa taşınmasının ekonomik olarak verimli olmadığı görüşündeler. Çözüm olarak "kurutma tesisleri" veya yerinde işleme önerilmiştir.

İşleme ve standardizasyon gerekliliği maliyetleri artıracaktır.

Büyük ölçekli enerji uygulamalarında etkili bir şekilde kullanılabilmesi için zeytin çekirdeklerinin şu kıstaları sağlaması gerekmektedir; tek tip boyut, kirlilikleri gidermek için eleme ve temizleme. Bu ek işleme adımları genel maliyete eklenmelidir.

Yakıt olarak kullanma konusunda sınırlı farkındalık ve altyapı vardır ve bu da toplumun talebini azaltan bir olgudur.

Zeytin Çekirdeği Biyoyakıtı Ekonomik Olarak Etkili midir?

Prina yenilenme hızı açısından diğer biyokütle hammaddeleri (odun vb) ile karşılaştırıldığında iyi bir alternatif gibi görünmektedir. Bir ormanın kendini yeniden oluşturması yüzlerce yıl alabilir. Zeytin tarımı ise -her ne kadar her sene aynı miktarda prina eldesi mümkün olmayabilse de- bize her yıl hammedde sağlayacaktır.

Lojistik ve işleme maliyetleri verimli bir şekilde yönetilirse, uygun maliyetli, yenilenebilir ve sürdürülebilir bir enerji alternatifidir.

Teknolojik altyapı yönünden değerlendirildiğinde biyogaz tesisleri ve piroliz sistemleri için yüksek yatırım maliyeti mevcuttur. Devletin pirina bazlı biyoyakıtların sürdürülebilirlik kriterlerini karşılaması ile ilgili düzenlemeler yapması gerekmektedir. Ancak, dikkatli pazar analizi, işleme yatırımı ve yerel talep değerlendirmesi uzun vadeli karlılık açısından anlamlı olabilir.

Alt yapı taşıma maliyetlerinin düşük olduğu zeytin üretim bölgelerinde veya yakınında yer alıyorsa, yerel talep varsa (örneğin, haneler, endüstriler veya biyokütle kullanan enerji santralleri) ve en önemlisi verimli işleme ve depolamaya yatırım ile karlılığı artırmak için hükümet desteklerine veya karbon kredilerine erişim mümkünse etkili olabilir.

Bol miktarda pirina kaynağı olan Akdeniz Bölgesi (İspanya, Yunanistan, İtalya, Türkiye, Tunus) ülkeleri için enerji bağımsızlığına katkı sağlayabilir. Toplumda biyo-yakıt talebi ortaya çıkarılabilirse oldukça uygulanabilir bir ekonomik potansiyel var gibi görünmektedir.

Örnek Projeler ve Ülkeler

İspanya; "PIRINASUR" projesi kapsamında Endülüs'te pirina, biyogaz ve termal enerji üretiminde kullanılıyor.

Türkiye; Ege Bölgesi'nde pilot ölçekli biyodizel tesisleri kurulmuştur (TÜBİTAK destekli).

İtalya; "BIOPRIN" projesiyle pirinadan biyoplastik ve biyoyakıt entegre üretimi araştırılıyor.

Gelecek Perspektifi

Entegre Biyorafineriler; pirinadan aynı anda biyodizel, biyogaz ve gübre üretimi.

Nanoteknoloji; pirina külünün katalizör olarak kullanımı (örneğin, biyodizel üretimi).

Hibrit Sistemler; güneş enerjisi ile kurutma proseslerinin entegre edilmesi.

Derleyen: Uğur Saraçoğlu, Hekim, Zeytin ve Zeytinyağı Üreticisi (ugisaracoglu@yahoo.com.tr)

Kaynakça:

1. Sentez Gazı Yanması ve Çevre Kirleticiler, Suat Öztürk, Çukurova Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 34(1), ss. 129-138, Mart 2019.

2. https://education.nationalgeographic.org/resource/biomass-energy/.

Tüm Bloglar