Küçük aile işletmelerine uygun biyogaz üreteci

Biyogaz, organik materyalin oksijensiz (anaerobik) ortamda bakteriler tarafından fermente edilmesi sonucu oluşur. Metan ve karbondioksit gazlarının bir karışımıdır. İçeriğinde zz miktarda azot, oksijen ve kükürtdioksit bulunabilir. Bir metreküp biyogazın ısıl değeri 4500 - 5700 kilokalori olduğundan iyi ve temiz bir yakıttır.

Sert karasal iklimin hüküm sürdüğü çoğu kırsal yerlerde yakıt sıkıntısı nedeniyle evlerde pişirme ve ısıtma amacıyla tezek yakılmaktadır. Ahır gübresinin yüzde 60'lık kısmı bu şekilde heder olmaktadır. Topraklarımız için son derece gerekli olan organik madde ve bitki besinlerini içeren ahır gübresi tezek olarak yakılarak heder edilmektedir. Ahır gübresi daha önce değindiğimiz şekillerde muhafaza edilmediği takdirde özelliğini yitirmekte, besin maddeleri kaybolmaktadır. Biyogaz üretimi bir ahır gübresini değerlendirme yöntemidir. Yakıt olarak kullanılan biyogaz bu sürecin bir yan ürünüdür.

Yurdumuz enerji sıkıntısı çekmektedir. Tüp gaz, doğal gaz, elektrik, kömür gibi yakıtların hepsi pahalanmıştır. Bunların yerine ailenin elinin altında bulunan ahır gübresinden zahmetsiz şekilde yakıt üretilmesi aile bütçesine önemli bir katkı sağlayacaktır. Ancak esas olan gübrenin besin değerini korumak ve yarayışlılığını artırmaktır. Gübre pahalı diye yakınmak yerine doğadaki besin döngüsüne uyum sağlamak en akılcı çözümdür.

Ahır gübresi iyi olgunlaştırılmadan kullanılmamalıdır. Gübre ile birlikte taşınan yabancı ot tohumları çimlendiğinde ürüne zarar verir ve bunlarla mücadele masrafa yol açar, maliyeti yükseltir. Yine ile taşınan gübre ile tarlaya ulaşan danaburnu, kadılokması (manas) gibi böcekler ürünlere çok zarar verir. Biyogaz oksijensiz ortamda elde edildiğinden ot tohumları ve böcekler havasız kalır ve ölürler. Gübre bir misli sulandırılarak üretece konulduğundan, elde edilen bulamaç şeklindeki fermente gübrenin atılması kolaylaşır. En önemlisi de fermente gübredeki bitki besinlerinin bitki tarafından hemen alınabilecek bir yapıya dönüşmüş olmasıdır.

Bu yazıda 1984 yılında Ankara'da bulunan Topraksu Merkez Araştırma Enstitüsü'nce deneme amacıyla kurularak işletilmiş bir biyogaz üreteci hakkında bilgi verilecektir (Bkz.1). Üreteç bir besleme ağzı, üretim kuyusu, gaz toplama deposu ve denge bacasından oluşmaktadır. Aksaklık halinde girişimde bulunabilmek için bir kapak, örnek almak ve kuyunun sıcaklığını ölçmek için kullanılan iki boru bulunmaktadır. Kuyu içindeki maddelerin tabakalaşarak katılaşmasını önlemek için bir karıştırıcı eklenmiştir. Giriş ve boşaltma ağızlarına da kapak konmuştur. Üretim kuyusunun hacmi 12, gaz toplama bölümü ise 2 metreküptür. Yapı yere gömülmüş bir silindir şeklindedir. Duvarlar tuğladan yapılmış, içi ve dışı gaz ve sıvı geçirmeyecek şekilde katkı maddeli yüksek dozlu harçla sıvanmıştır.

Gübre veya diğer organik maddeler oksijensiz ortamda ısı seven bakteriler tarafından fermente edilerek metan ve karbondioksit karışımına dönüştürülür. Bakteriler 35-39 santigrad derecedeki ortamda en yüksek verime ulaşır. Ortam sıcaklığı 10 derecenin altına düşerse fermentasyon durur. Sıcaklık derecesi belli bir sınıra kadar arttıkça, elde edilen gaz miktarı çoğalır ve fermentasyon süresi kısalır. Isı kaybını önlemek için üretim kuyusu çevresine cüruf veya pomza taşı kullanılarak ısı yalıtımı yapılmıştır. Tesisin yeraltına yapılması da ısının korunması amacına yöneliktir. Fermentasyonu verimli şekilde sürdürmek için, gerektiğinde elde edilen gazın bir kısmı tesisi ısıtmak için kullanılır.

Üreteçte ham madde olarak Atatürk Orman Çiftliği'nden getirilen sığır gübresi kullanılmıştır. Gübrenin katı madde miktarı kadar su eklenerek doğrudan üretece verilmiştir. Denemede 14 Ekim'de yüzde 10 katı madde içerecek şekilde dolum yapılmıştır. Beş gün sonra ilk karbondioksit çıkışı başlamıştır. Dolumdan 7 gün sonra yüzde 37 metan, yüzde 63 karbondioksit içeren bir karışım oluşmuştur. Dolumdan sonraki dokuzuncu günde metan oranı yüzde 50'ye ulaşmış yanması mümkün olmuştur. Dolumdan sonraki 12'nci günde metan oranı yüzde 60'a ulaşmış ve gaz çıkışı dengeli bir hal almıştır. Üretim kuyusundaki sıcaklık 22 derece olarak ölçülmüş bu durumda fermentasyon 45 günde tamamlanacağı için (tesis kapasitesinin 45'te biri kadarına karşılık gelen) yüzde 9 -10 katı madde içerecek şekilde 266 litre günlük dolum yapılmıştır. Bu durumda elde edilen enerji 24 kilovatsaat elektriğe eşittir.

Üretim kuyusunun sıcaklığı düşünce gaz çıkışı azalmıştır. 14 Aralık tarihinde kuyu sıcaklığı 14 dereceye düşünce günlük besleme 200 litreye indirilmiştir. Bu durumda bile 2,76 metreküp biyogaz elde edilmiş olup, 11 kilovatsaat elektriğe karşılık gelmektedir. Bu büyüklükte bir üretecin soğuk mevsimde bile bir aileye yetecek enerjiyi sağlayacağı anlamına gelmektedir. Her seferinde çıkış ağzından günlük yapılan dolum kadar fermente gübre alınmıştır. Bu gübre hemen araziye verilebilir. Bir hazne ve delikli bir borudan ibaret bir aygıtla araziye dağıtılabilir. Fermente gübre doğrudan sebze karıklarına da akıtılabilir.

Günümüzün koşullarına uygun malzemelerle, daha kullanışlı üreteç modelleri geliştirmek üzere bir mühendis grubu İzmir'de çalışmalara başlamış bulunmaktadır.

(1) Mustafa Bilir ve diğ., Ankara Koşullarında 12 m3 kapasiteli Topraksu Tip A Biyogaz Tesisinde Sığır Gübresinin Biyogaz Verimi, Topraksu Merkez Araştırma Enstitüsü, Yayın No: 41, Ankara-1984.