Beşiktaş Forum ( 1903 - 2013 ) Taraftarın Sesi - Tekil Mesaj gösterimi - Atık Mutfak Yağlarının Alternatif Dizel Yakıtı Olarak Değerlendirilmesi

24-01-2007, 14:32

ATIK MUTFAK YAĞLARININ ALTERNATİF DİZEL YAKITI OLARAK DEĞERLENDİRİLMESİ

ÖZET

Restaurant ve evsel atık yağları, yağ asidi esterlerine dönüştürülmek suretiyle alternatif bir dizel yakıtı olarak dizel motorlarında kullanımı, hem insan sağlığı hem de çevresel açıdan önemli bir avantajdır. Şimdiye kadar Türkiye’de bu yağların sadece küçük bir yüzdesi toplanarak sabun üretiminde kullanılmıştır. Atık mutfak yağlarının, dizel motorlarında herhangi bir değişiklik yapılmadan kullanılabilmesi için motorine yakın değerlere sahip bir yakıta dönüştürülmesi gerekmektedir. Dönüştürülme işleminde en genel kullanılan metot transesterifikasyon reaksiyonudur. Atık mutfak yağlarının transesterifikasyon reaksiyonu; serbest yağ asidi oranı ve su içeriği, kullanılan alkolün kimyasal yapısı, katalizör tipi, reaksiyon sıcaklığı ve reaksiyon süresi gibi fonksiyonlardan etkilenmektedir. Bu çalışmada atık mutfak yağlarının yağ asidi esterlerine dönüştürülerek alternatif dizel yakıtı olarak kullanabilirliği incelenmektedir.

Anahtar Kelimeler: Atık mutfak yağları, transesterifikasyon , biyodizel

1. GİRİŞ

Ev veya restaurant atığı yağlardan yağ asidi esterleri üretimi, alternatif yakıtlar konusuna farklı bir yaklaşım getirmiştir. Atık mutfak yağları yüksek oranda serbest yağ asidi ve su içerir. Hatta rafine edilmiş bitkisel yağlarda bile çok az da olsa serbest yağ asidi ve su vardır. Hayvansal yağlar ise yüksek oranda doymuş yağ asitleri içermektedir. Bu nedenle oda sıcaklığında katıdırlar (1). Hem bitkisel hem de hayvansal yağlar dizel motorunda herhangi bir değişiklik yapılmadan kullanılabilmesi için petrol kökenli dizel yakıtına (motorin) yakın özelliklere sahip bir yakıta dönüştürülmesi gerekmektedir. Bitkisel ve hayvansal yağların dizel yakıtına dönüştürülmesinde dört metot vardır. Bunlar, bitkisel ve hayvansal yağın motorin ile seyreltilmesi, termal kraking (pyrolysis), mikro emülsiyonlama ve esterleştirme prosesidir (Transesterification). Esterleştirme işlemi son zamanlardaki araştırmalarda üzerinde en çok durulan metottur. İlk esterleştirme prosesini Haller ve Youssoufin (2), hindistancevizi yağını esterleştirmek suretiyle gerçekleştirmiştir. Bunlar %2 hidrojen klorür katalizörlü metanol ile hindistancevizi yağını esterleştirerek, yağ asidi metil esterlerinin (oleik asit, palmitik asit vb. gibi) bir karışımını elde etmişlerdir.

The American Society for Testing and Materials (ASTM) biodizeli, bitkisel veya hayvansal yağlardan türetilen yağ asidi zincirinin mono alkil esteri olarak tanımlamaktadır. Baştaki “Bio” kelimesi yakıtın yenilenebilir ve biyolojik olduğu, “Diesel” kelimesi ise dizel motorlarında kullanımını ifade etmektedir. Çizelge 1’de ASTM dizel yakıt standardları gösterilmektedir.

Dünyada 28 ülkede biyodizel üretimi ve bu yakıtların dizel motorlarında kullanımı ile ilgili çalışmalar yoğun olarak sürmektedir. Fransa ve Almanya, bu ülkeler arasında Avrupa’daki en büyük üreticilerdir. 2000 yılında Fransa’da 2,5x105 ton, Almanya’da 2,3x105 ton’un üzerinde biyodizel üretimi gerçekleştirilmiştir. National Biodiesel Board’ın 2002 yılındaki raporuna göre Amerika Birleşik Devletlerinde sadece yellow grease’den 2,4x104 ton ile 3,2x104 ton arasında biyodizel üretimi gerçekleştirildiği tahmin edilmektedir. INE (Spanish National Institute of Statistic)’in 2001 raporuna göre, İspanya’da her yıl yaklaşık 7,4x104 ton atık zeytin yağı toplanmakta, bu değerden çok daha fazlası da kanalizasyon şebekesine atık olarak dökülmektedir (4). Yine aynı rapora göre 2001 yılında İspanya’daki 2 Numaralı dizel yakıt tüketimi yaklaşık 2,4x107 ton dur. Japonya’da yapılan bir çalışmada (5), Japonya’nın yıllık 4x105 ile 6x105 ton arasında atık mutfak yağına sahip olduğu belirtilmiştir. Bu miktarın yaklaşık 2,5~2,6x105 tonu endüstri vb. gibi kısımlarda, 1,5~1,8x105 tonu hayvan yemlerine katkı olarak, 5~6x104 tonu yağ asitlerine dönüştürülerek kullanılmıştır.
Bu atık kaynağının harekete geçirilmesi hem alternatif yakıt kaynakları açısından hem de çevresel açıdan önemli bir avantajdır. Bu nedenle, atık mutfak yağlarından üretilen biyodizelin, Avrupa ve Amerika’daki yakıt istasyonlarında dizel motorları için alternatif yakıt olarak satılmak suretiyle ticarileşmesi sağlanmıştır. Biyodizel motorin ile yanma sonu emisyonları açısından karşılaştırıldığında; daha düşük karbon monoksit, partikül emisyonu ve yanmamış hidrokarbonlara sahiptir. Biyodizelin yenilenebilir olması, yanma sonu ürünlerindeki karbon dioksitin tekrar fotosentez çevrimine katılımını sağlar. Böylece, biyodizel dizel yakıtının sera gazları üzerine etkisini minimize etmektedir (6).

2. ATIK MUTFAK YAĞLARININ BİYODİZELE DÖNÜŞTÜRÜLMESİ

Transesterifikasyon, gliserol ve ester oluşturmak üzere bitkisel veya hayvansal yağın bir alkol ile tepkimeye sokulma işlemidir. Transesterifikasyon reaksiyonun stokiyometrik olarak tamamlanabilmesi için alkoltrigliserid molar oranı 3:1 olmalıdır. Pratikte ise maksimum ürünün elde edilebilmesi için bu oranın daha yüksek olması gerekmektedir. Reaksiyon hızını ve ürünleri iyileştirmek için genelde bir katalizör kullanılır. Reaksiyon alkaliler, asitler veya enzimler tarafından katalize edilebilir. Reaksiyon Şekil 1’de gösterilmektedir. Transesterifikasyon reaksiyonu ile biyodizel üretimi bir defalık veya sürekli olabilir. Transesterifikasyon reaksiyonunda, bir ester başka bir estere dönüşür. Pratikte, sodyum hidroksit gibi bazik bir katalizör, bitkisel ve hayvansal yağlardan hazırlanan gliserin tabanlı tri-ester metil estere dönüştürmek için kullanılır ve ürünlerden biri de serbest gliserindir (7).