30 Aralık 2011 Cuma

Biyoteknolojinin Biyoyakıt Üretimindeki Yeri

Konuya girmeden önce bazı kavramlara değinmekte fayda görüyorum.

Biyokütle; Belirli bir yerde ya da ekosistemde ve belirli bir zaman diliminde yaşayan canlı organizmaların tümüdür.

Biyoyakıt; Ekolojik çevrim dahilinde bulunan ve  biyolojik yollarla tutulan karbondan elde edilen yakıttır.

Yenilenebilir enerji; Güneş, rüzgar,yağmur ve gel git gibi süreklilik arz eden enerji döngülerinden elde edilen enerjidir.

Sürdürülebilirlik: Daimi olma yeteneğidir.

Fosil yakıtlar ve küre

Biyoyakıt konusunun gündeme gelmesi fosil yakıtlarının azalması ve atmosfer karbondioksit düzeylerinin arttığının anlaşılmasıyla olmuştur. Buzullar oluşurken içlerine atmosferdeki havayı da hapsederek yıllar boyunca katmanlar oluştururlar. Dolayısı ile diplere doğru inildikçe alınan buzul parçacıklarından o döneme ait atmosfer bileşeni analizi yapılabilmektedir. Yapılan araştırmalar sonucunda 1900'lerden itibaren fosil kaynaklarının kullanımının artması ile karbondioksit düzeyleri de üstel artışa geçmiştir. Kürenin ortalama sıcaklık artış eğrisinin de bu üstel artışa uyum göstermesi, bu konuda çalışan araştırmacıları küresel ısınma-fosil yakıtlar ve atmosfer karbon düzeyleri arasındaki korelasyona yöneltmiştir. Dolayısı ile günümüzde bilinmektedir ki, fosil yakıtların kullanımı atmosfer karbon düzeyini arttırmakta, artan karbon düzeyi de kürenin ısınmasına yol açmaktadır. Ayrıca kullanılan fosil yakıtları kısa sürede yeniden oluşamadıkları için sürdürülebilir değillerdir.

Yıllara göre atmosfer karbondioksit düzeyleri ve küresel sıcaklık artış eğrisi
 (Kaynak:  http://zfacts.com/p/226.html)





Peki neden bütün yük fosil yakıtların sırtına biniyor? 

Aklınıza şu soru gelebilir "peki benzin yerine odun yakınca gene aynı şey olmuyor mu?" Sonuç olarak odun yanınca da atmosfere karbon salınımı oluyor. Üstelik  ısınma amaçlı yakılan odunu bir kenara atarsak, Dünya'da bir yılda karasal alanın 1/3'ünü oluşturan 400 milyar tonluk ormanın %5 yanıyor buradan gelen muazzam miktardaki karbon, fosil yakıtlarından gelenle boy ölçüşemiyor mu? Burada devreye biyoyakıt kavramı giriyor, ekolojik çevrimdeki karbon, ağacın yanmasıyla atmosfere salınırken, başka bir ağaç tarafından tekrar tutuluyor ve biyokütleye dahil ediliyor. Dolayısı ile toplam karbon miktarı değişmiyor. Ancak milyonlarca yıl önce ölerek toprağın altına gömülmüş, fosilleşmiş  bir canlının karbonları çevrimin dışında olduğundan, biz bundan elde ettiğimiz yakıtı kullandığımızda atmosfere ek karbon yükü getirmiş oluyoruz. Atmosfer karbon miktarını arttırmış oluyoruz. Ek olarak; aslında en eski ve en doğrudan biyoyakıt kullanımı odun yakmaktır.


Gerçekten Dünya'da enerji sıkıntısı var mı?

Enerji, ülkelerin güvenlik bakımından stratejik olarak gördükleri bir konudur. Bu nedenle Amerikan Savunma Bakanlığı; biyoteknoloji ve (bağlantılı olarak da) özellikle yenilenebilir enerji ile ilgili çalışmaları desteklemekte ve projelere ön ayak olmaktadır. Bu örnekten bile bu konunun aslında evde çalışan buzdolabımızdan ziyade askerin bir sorunu olduğu çıkarılabilir. Enerjinin elde edilmesinden çok enerjinin depolanması ya da taşınması daha önemli bir sorundur. Fosil yakıtlar sıvı ve gaz formda bulundukları için taşınması ve depolanması elektrik enerjisine göre daha kolaydır. Dünyamızda herkese yetecek elektriği üretecek güneş ve rüzgar enerjisi ( ve hatta yıldırımlar) mevcuttur. Ancak gece gündüz farklanmaları, mevsimsel ve iklimsel değişiklikler nedeniyle bu kaynakların sürekliliğinin sağlanması bölgesel ölçekte zordur. Gündüzün yaşandığı yerden gecenin yaşandığı yere, güneşli bölgeden az güneş alan bölgeye üretilen enerjiyi dağıtacak çok uzun enerji hatları döşemek gerekmektedir. Aktarımda meydana gelecek enerji kayıpları bu denli büyük bir sistemin kurulmasına engel olmaktadır. Bu açıdan bakılacak olursa Dünya'da enerji sıkıntısı yoktur, aktarım ve depolamada uygulama zorlukları vardır denilebilir. 

Biyoyakıtların yeri

Biyoyakıtlar, katı, sıvı ve gaz formunda olduklarından, rüzgar ve güneşten elde edilen elektrik enerjisine göre daha kararlıdırlar. Taşınmaları ve depolanmaları kolaydır. Biyoetanol, biyodizel ve biyogazın diğer biyoyakıt türlerine avantajı ise atıklardan üretilebiliyor olmalarıdır.  Şarap, yoğurt, zeytinyağı, peynir fabrikaları ve tahıl gibi tarımsal ürünlerin yan ürünlerinden, çiftlik hayvanlarının atıklarından  biyoyakıt üretimi üzerine çok sayıda akademik çalışma ve uygulama mevcuttur. Fabrikaların ve çiftliklerin ürettiği atığı enerjiye dönüştürerek yeniden sistem içerisinde kullanması ekonomik açıdan çok avantajlıdır. Ayrıca enerji üretiminde kullanılmış atıktan arta kalan materyal ise çoğunlukla çevreyi kirletici yükü azaltılmış, tarımsal gübreleme potansiyeli olan bir yan üründür. Bu sistemlerin yaygınlaşması kalkınma açısından da büyük önem arz etmektedir.

Biyodizelin geleceği

Biyoetanol şekerin mayalar tarafından fermente edilmesiyle oluşan alkoldür. Biyodizel ise yağlardan elde edilir. Peki bu yakıtlar çevre dostu ve ekonomik midir? Bu yakıtların çevre dostu ve ekonomik olmalarını belirleyen en önemli iki kriter hammadde ve üretim teknolojisidir. Hammadde olarak zeytinyağının kullanıldığı bir biyodizelin litre fiyatı kaba bir hesapla mazotun 10-15 katı olacaktır. Kimyasal işlemlerle üretilmiş etanol ise geriye birçok atık bırakacaktır. Biyoteknolojinin yeri tam da bu noktada önem kazanmaktadır. Çeşitli tarımsal atıkların biyoteknolojik işlemlerde hammadde olarak kullanılmasıyla elde edilen yakıtlar sürdürülebilirlik ilkesine tam olarak uymaktadırlar. Şeker pancarı fabrikasından atık olarak çıkan melastan mayalarlar ile etanol üretimi bu konuya verilebilecek klasik örneklerdendir.

Türkiye'de biyodizel üretiminin önündeki en büyük engeller kullanılan hammadde ve yasal düzenlemelerdir. 2013 yılından itibaren yasal olarak Türkiye de, Avrupa'da da olduğu gibi % 1 den başlayarak, benzin ve motorine zamanla artan oranda biyoyakıt katkısı zorunluluğu getirecektir. Ancak mısır gibi zaten dışa bağımlı olduğumuz kaynaklardan biyodizel üretimi kuşkusuz ekonomik anlamda hem üretici hem de tüketici açısından zorlayıcı olacaktır. Bu nedenle alternatif kaynak üretmemiz zorunludur. BP şirketi yakın zamanda alglerden biyoyakıt üretimi ile ilgili büyük bir bir pojeye başladıklarını açıklamıştır. Sadece algler değil, yüksek miktarlarda yağ üreten mayalar ve hidrojen üretebilen bakteriler de mevcuttur. Bu konularda yapılan sayısız akademik çalışmanın artık uygulamaya geçmesi gerekmektedir. Biyodizel üretiminde bitkisel yağlardan ziyade mikrobiyal kaynaklara yönelmenin bir çok avantajı vardır, öncelikle daha önce de belirttiğim gibi zaten dışa bağımlı olduğumuz tarımsal ürünleri biyodizel üretiminde kullanabilecek durumda değiliz. Ek olarak 1 kilo mısırın yetişmesi için gerekli olan 900 litre suyu bu amaç için harcayacak kadar su zengini bir ülke de değiliz. Mısır yerine kolza gibi sofralık önemi olmayan bitkileri biyodizel üretiminde kullanılmak üzere yetiştirmeye başlayan birçok çiftçimiz ekonomik anlamda hüsrana uğramıştır. Çünkü yakıt amaçlı tarım sürdürülebilirliği olmayan bir iştir. Bunun nedeni hasadın sezonla bağımlı olması ve bu bitkilerin üretimlerinin aylar almasıdır. 

Biyodizel üretimi için kullanılan alg havuzları
(kaynak: http://www.organicsoul.com/algae-and-the-military-a-biofuel-for-war/)

Sonuç olarak; Biyoyakıtların, çevreci ve ekonomik olmaları için üretimlerinde biyoteknolojinin kullanılması şarttır. Biyodizeli yağlı bitki tohumlarından üretmekten ziyade, atıklar kullanılarak üretilmiş uygun ortamlarda  yetiştirilen mikroorganizmaların kullanımı üzerine yoğunlaşmalıyız. Biyolojik çeşitliğin çok olduğu bu coğrafyada biyoteknolojinin kolaylıkla uygulama alanı bulması kaçınılmazdır.