Endüstriyel Simbiyoz ve Ar-Ge
Prof.Dr. Göksel N. Demirer
Orta Doğu Teknik Üniversitesi
Çevre Mühendisliği Bölümü
ENDÜSTRİYEL SİMBİYOZ KONFERANSI 2014
19-20 Şubat 2014, Ankara
ENDÜSTRİYEL SİMBİYOZ KAVRAMININ
AR-GE BOYUTU
Neden Ar-Ge:
- Endüstriyel Simbiyoz çok yeni bir kavram olduğundan, bu alanda
yerleşmiş standartlar, protokoller, vb. «yok» denecek kadar azdır.
- Konu üzerinde varolan bilgi birikimi yeni uygulamalar için, büyük
ölçüde, bir «şablon» değil, «öneri niteliğinde» bir işlev görmektedir.
- Endüstriyel Simbiyoz yaklaşımının onlarca endüstriyel sektör/alt
sektör, yüzlerce proses ve atık için uygulanması söz konusudur.
- Çalışılan her sektör, firma, proses, atık, vd. kendine ait özgün
koşullara sahiptir.
- Pekçok örnek uygulama söz konusu olmakla birlikte, bu örneklerin
diğer firmalara doğrudan uygulanması söz konusu olamamaktadır.
Prof. Dr. Göksel N. Demirer
ODTÜ, Çevre Mühendisliği Bölümü
Örneğin, «A» sektöründen kaynaklanan «X» atığının «B» sektöründe
kullanılabilmesine yönelik bir ön fizibilite çalışması :
«A» ve «B» sektörlerinin prosesleri, girdileri, çıktıları, daha önce bir
Endüstriyel Simbiyoz çalışmasına konu olup olmadığı, oldu ise bu
çalışmanın detayları, vb. bazlı bir literatür taraması,
- «X» atığının karakterizasyonu ve «B» sektöründe girdi olarak
kullanılabilmesine yönelik yapılacak karakterizasyon ve laboratuvar
çalışmaları.
- Bu olası değişimin:
o sadece teknolojik yapılabilirlik değil, çevresel ve ekonomik
perfomans boyutlarıyla da değerlendirilmesi,
o «B» sektöründe varolan üretim süreçlerini, ürün kalitesi, vb.olumsuz
etkilemediğinin ilgili bilimsel yöntemler, standardlar, vb. kullanılarak
saptanması,
- Laboratuvar ölçeğinde olumlu sonuç alınır ise, pilot ve/veya gerçek ölçekte
denemelerin yapılması,
- Tüm bu çalışmaların performans izleme ve değerlendirmesinin ilgili analitik
yöntemler kullanılarak yapılması,
- Vd.
Sektör
Sektör
aşamaları içermelidir.
Atık «X»
«A»
«B»
Prof. Dr. Göksel N. Demirer
-
ODTÜ, Çevre Mühendisliği Bölümü
Sektör
«A»
Atık «X»
Sektör
«B»
Söz konusu iki firma arasındaki bir atık değişimi değilde, birçok firma
arasındaki olası simbiyotik ilişkiler ise gerekli olan veri toplama,
karakterizasyon, analiz, literatür taraması, vb. ar-ge çaşmalarının
boyutu daha da artacaktır.
Prof. Dr. Göksel N. Demirer
ODTÜ, Çevre Mühendisliği Bölümü
110 endüstriyel simbiyoz uygulamasının sektörel dağılımı
A T
I
Ğ I
A L A N
S E
K
Plastik
Ahşa Term
Metal
Teksti Demir Çimen Gübr ve
Kimy p
ik
Cam Gıda Boya Kağıt
ve
l
Çelik to
e
Paketl
a
Ürünl Santr
Makina
eme
eri al
A
T
I
Ğ
I
Tekstil
Demir Çelik
↑(88)
↑(89)
Çimento
↑(1)
↑(2)
↑(46)
Plastik ve Paketleme
↑(43)
↑(41)
↑(110)
↑(45)
↑(44)
↑(81)
↑(9)
↑(47)
↑(85)
↑(99)
Gıda
↑(3)
Boya
↑(4)
↑(80)
↑(7)
Kağıt
↑(59)
↑(52)
↑(51)
↑(14, 15)
↑(107)
↑(11)
Ahşap Ürünleri
↑(84)
↑(8, 35)
↑(16)
↑(17)
↑(101)
↑(73)
↑(77)
↑(70)
↑(36)
↑(93)
↑(63)
↑(38)
↑(13)
↑(37)
↑(39)
Petrol ve Kömür
↑(57)
↑(22, 29, 90)
↑(21, 30)
↑(23, 31)
↑(24)
↑(25, 26)
↑(91)
↑(27)
↑(58)
↑(32)
↑(33)
↑(103)
↑(20)
↑(49)
↑(69)
↑(60)
↑(48)
↑(74)
↑(62)
↑(61)
↑(94)
↑(105)
↑(34)
↑(82)
↑(86)
↑(96)
İnşaat
↑(76)
Hayvan Yemi
↑(104)
Elektronik
↑(97)
Eczacılık
↑(56)
Biyoyakıt/Biyoenerji
Prof. Dr. Göksel N. Demirer
ODTÜ, Çevre Mühendisliği Bölümü
↑(54)
↑(40)
↑(64)
↑(28)
Baskı ve Matbaa
Rafineri
↑(52)
↑(19)
↑(87)
Non-Metalik
Mineraller
Tarım
↑(50, 109)
↑(79)
↑(12)
↑(68)
↑(108)
↑(10)
Metal ve Makina
Atık Yönetimi
↑(18)
↑(92)
↑(6)
Termik Santral
S
E
K
T
Ö
R
↑(42)
R
↑(95)
Gübre
Kimya
↑(5)
Ö
NonBiyoya
Petrol
Atık
Metalik
Baskı ve
İnşaa Hayvan Elektr Eczacıl kıt/Biy Rafin
ve
Yöneti Tarım
Minerall
Matbaa
t
Yemi onik ık
oenerj eri
Kömür
mi
er
i
↑(83)
Cam
V
E
R
E
N
T
↑(66)
↑(102)
↑(106)
↑(71)
↑(67)
↑(72)
↑(78)
↑(75)
↑(65)
↑(100)
Avrupa Birliği: Endüstriyel Simbiyoz
Endüstriyel Simbiyoz AB’nin yerel, bölgesel, ulusal ve uluslar arası
politikalarında ekonomik kalkınma, yeşil büyüme, inovasyon ve
kaynak verimliliğini sağlamak yönelik bir stratejik araç olarak
görülmektedir.
2020 Avrupa Stratejisinin bir parçası olan «Kaynak Verimliliği Girişimi»
çerçevesinde yayınlanan «Kaynak Verimli Avrupa için Yol Haritası»
dökümanında Endüstriyel Simbiyoz kavramı çerçevesinde elde edilebilecek
kaynak verimliliği artışlarının tüm üye ülkeler için bir öncelik olması gerektiği
vurgulanmıştır.
Bu kapsamda Avrupa Birliği Ortak Araştırma Merkezlerinde (JRC) konu ile
çeşitli Ar-Ge faaliyetleri de yürütülmektedir.
Örneğin, Çerçeve Atık Direktifi, sırasıyla, 5. ve 6. maddelerinde
(Waste Framework Directive) yan ürün (by-product) ve atık
olmaktan çıkarılmayı (end-of-waste) tanımlamıştır.
Yan Ürün (by-product):
Bir üretim prosesinden birincil ürün olarak üretilmeksizin oluşan
maddeler bir geri kazanım prosesinden geçerek yan-ürün olarak
kabul edilebilirler.
Atık Olmaktan Çıkarılma(end-of-waste):
Atıklar bu Direktifte tanımlanan koşullara sahip hale getirildikleri
koşullarda atık olmaktan çıkarak diğer tesislerde ham madde
olarak kullanılabilirler.
Prof. Dr. Göksel N. Demirer
ODTÜ, Çevre Mühendisliği Bölümü
İlgili kriterlerin belirlenmesine yönelik yapılan çalışmalara örnekler:
Prof. Dr. Göksel N. Demirer
ODTÜ, Çevre Mühendisliği Bölümü
Üniversite, araştırma merkezi, vb. bilim ve teknoloji üreten
kurumlarla yapılan işbirliği, «Eko-Park Başarı Kriterleri»
arasında öne çıkmaktadır.
Prof. Dr. Göksel N. Demirer
ODTÜ, Çevre Mühendisliği Bölümü
Endüstriyel Simbiyoz Literatüründe Ar-Ge’nin Önemi
Özellikle madde, enerji ve suyun farklı
sektörler arasında geri kazanımı/yeniden
kullanımı için varolan ve gelişmekte olan
teknolojiler konusunda araştırma
etkinlikleri gerçekleştirilmeli ve yeni
endüstriyel sinerji olanakları ortaya
çıkarılmalıdır.
Firmalar arasında oluşturulacak simbiyotik
ilişkilerin önündeki en önemli engellerden
bir tanesi doğru bilginin doğru kişi ve
kurumlarla buluşturulamamasıdır.
Prof. Dr. Göksel N. Demirer
ODTÜ, Çevre Mühendisliği Bölümü
Eko-endüstriyel etkinliklerin paydaşlara
ve çevreye nasıl faydalar
sağlayacağının gösterilmesi için daha
fazla araştırmaya ihtiyaç vardır.
Her durumda kullanılabilecek bir ’sihirli
araç’ değildir. Bölgesel, ekonomik,
sektörel, vb. diğer özellikler
çerçevesinde her bir uygulama için özel
olarak değerlendirilmelidir.
Prof. Dr. Göksel N. Demirer
ODTÜ, Çevre Mühendisliği Bölümü
Eko-endüstriyel parkların tasarlanmasına ilişkin
daha fazla araştırma gerçekleştirilmelidir.
Bir endüstriyel simbiyoz uygulaması için önemli
düzeyde bilgi ve deneyim gereklidir. Bunların
tümüyle firma bünyesinde bulunması genellikle
çok sık rastlanan bir durum değildir. Gerekli bilgi
ve deneyim kurumsal işbirlikleri yapılarak
sağlanmalıdır.
Firmalar arası geri dönüşüm olanaklarının
yeterince değerlendirilememesinin en önemli
nedenlerinden birisi yeterli araştırma
etkinliklerinin yapılmamasıdır.
Prof. Dr. Göksel N. Demirer
ODTÜ, Çevre Mühendisliği Bölümü
Endüstriyel simbiyoz alanında:
- Çeşitli bilimsel dergiler yayınlanmakta
- Her yıl sempozyum ve konferanslar düzenlenmekte
- Yüzden fazla lisansüstü programda eğitim verilmektedir.
Prof. Dr. Göksel N. Demirer
ODTÜ, Çevre Mühendisliği Bölümü
Güncel Endüstriyel Simbiyoz Ar-Ge Çalışmalarına
Örnekler: Lisansüstü Tezleri
Prof. Dr. Göksel N. Demirer
ODTÜ, Çevre Mühendisliği Bölümü
Güncel Endüstriyel Simbiyoz Ar-Ge Çalışmalarına
Örnekler: Uluslar arası Hakemli Dergi Makaleleri
Gıda sektöründe üretilen atık yağlardan biyodizel
üretiminin çevresel ve sosyoekonomik olarak
değerlendirilmesi
Karbon nötral endüstriyel parklar
Fotovoltaik modüllerin geri kazanımı
Dökümhane kumlarının değerlendirilmesi
Prof. Dr. Göksel N. Demirer
ODTÜ, Çevre Mühendisliği Bölümü
Distilasyon atıklarının değerlendirilmesi
Atık kirecin asfalt yapımında kullanımı
Balık işleme atıklarından hayvan yemi eldesi
Balık işleme atıklarından gübre eldesi
Prof. Dr. Göksel N. Demirer
ODTÜ, Çevre Mühendisliği Bölümü
Atık biyokütleden amino asit eldesi
Narenciye işleme atıklarından hayvan yemi eldesi
Çimento üretimi kaynaklı CO2’in değerlendirilmesi
Evsel katı atıklardan plastik eldesi
Prof. Dr. Göksel N. Demirer
ODTÜ, Çevre Mühendisliği Bölümü
ODTÜ Çevre Mühendisliği Bölümünde
Gerçekleştirilen Endüstriyel Simbiyoz
Ar-Ge Çalışmalarına Örnekler
Evsel atıksulardan tarımsal sulama
suyu eldesi
Yüksek fırın
cürufunun atıksu
arıtımında
kullanımı
Prof. Dr. Göksel N. Demirer
ODTÜ, Çevre Mühendisliği Bölümü
Çeşitli Atıklardan Gübre (Struvite) Eldesi
Atıksu arıtma tesisi
çamurlarından
Hayvansal atık
(küçükbaş) ve arıtma
çamurlarından
Hayvansal atıklardan
(büyükbaş)
Prof. Dr. Göksel N. Demirer
ODTÜ, Çevre Mühendisliği Bölümü
Şeker Endüstrisi Atıklarınan Biyohidrojen Eldesi
Prof. Dr. Göksel N. Demirer
ODTÜ, Çevre Mühendisliği Bölümü
Çeşitli Atıklardan Biyogaz Eldesi
Zeytin yağı üretimi atıklarından
Hayvansal atıklardan
Şeker üretimi atıklarından
Pamuk atıklarından
Peynir üretimi atıklarından
Arıtma tesisi çamurlarından
Prof. Dr. Göksel N. Demirer
ODTÜ, Çevre Mühendisliği Bölümü
Hayvansal atık ve tarımsal artıklardan
Evsel katı atıklardan
Çeşitli Atıklardan Uçucu Yağ Asidi Eldesi
Şeker endüstrisi
atıklarınan (şeker
endüstrisi
atıksuyu ve
pancar küspesi)
Evsel katı
atıklardan
Hayvansal
atıklardan
Prof. Dr. Göksel N. Demirer
ODTÜ, Çevre Mühendisliği Bölümü
ÖRNEK PROJE:
Mikroalgal ve anaerobik mikrobiyel kültürlerin kullanımı ile entegre
besiyer madde giderimi, sera gazı mitigasyonu ve biyo-yakıt ve biyoürün eldesi
TÜBİTAK Çevre, Atmosfer, Yer ve Deniz Bilimleri, Proje No: 111Y205
Prof. Dr. Göksel N. Demirer
ODTÜ, Çevre Mühendisliği Bölümü
NEDEN ALG ?
Arazi gereksinimi ve su ihtiyacı bazında algal
biyokütle diğer olası protein kaynaklarına göre
çok daha uygun bir seçenek oluşturmaktadır.
Prof. Dr. Göksel N. Demirer
ODTÜ, Çevre Mühendisliği Bölümü
Algler büyümek için atıksulardaki azot ve fosfor bileşiklerini
kullabilmektedir.
Prof. Dr. Göksel N. Demirer
ODTÜ, Çevre Mühendisliği Bölümü
Algler büyümek için atık
gazlardaki CO2’i
kullanabilmektedir.
Prof. Dr. Göksel N. Demirer
ODTÜ, Çevre Mühendisliği Bölümü
Alg biyokütlesi pekçok sektör için hammadde olarak kullanılabilmektedir.
Prof. Dr. Göksel N. Demirer
ODTÜ, Çevre Mühendisliği Bölümü
Alg biyokütlesinden pekçok biyoyakıt elde edilebilmektedir.
Prof. Dr. Göksel N. Demirer
ODTÜ, Çevre Mühendisliği Bölümü
TÜBİTAK Çevre, Atmosfer, Yer ve Deniz Bilimleri
Proje No: 111Y205
Mikroalgal ve anaerobik mikrobiyel kültürlerin kullanımı ile entegre
atıksu arıtımı, sera gazı mitigasyonu ile biyo-enerji ve biyo-ürün eldesi
Azot ve fosfor
kaynağı olarak
evsel ve endüstriyel
atıksu
CO2, NOx ve SOx
içeriği azaltılmış
baca gazı
Biyogaz
Chlorella Vulgaris
ve
Karışık doğal
kültür
CO2 kaynağı hava
ve demir çelik
endüstrisi baca gazı
Biyohidrojen
Algal
biyokütle
Biyodizel
Lipid
Hayvan Yemi
Azot ve fosfor içeriği
azaltılmış atıksu
Atıksu ve bacagazı artımı
Prof. Dr. Göksel N. Demirer
ODTÜ, Çevre Mühendisliği Bölümü
Biyoyakıt ve biyoürün eldesi
Deneysel Düzenek ve Elde Edilen Sonuçlardan Özetler
Prof. Dr. Göksel N. Demirer
ODTÜ, Çevre Mühendisliği Bölümü
Evsel Atıksulardan Azot ve Fosfor Giderimi
a)
12
pH
8
6
Optik Yoğunluk
(685 nm)
b)
2
1
0
c)
1000
60
600
40
400
TKM
TUKM
TUKM (%TKM)
200
d)
1,6
Klorofil-a
Feofitin-a
O.Y. (664/665)
1,8
Ayrıca, %68-83 gibi yüksek bir fosfor giderim
değeri de sağlanmıştır
20
0
2,7
0,9
1,4
1,2
100
80
60
40
20
0,0
15
e)
TN
TN Giderimi (%)
10
5
16
100
f)
80
Konsantrasyon (mg/L)
12
TAN
TAN Giderimi (%)
8
60
40
4
20
0
100
g)
80
12
60
8
PO4-P
PO4-P Giderimi (%)
4
40
20
0
100
80
60
40
20
h)
70
KOI
KOI Giderimi (%)
60
50
40
Prof. Dr. Göksel N. Demirer
ODTÜ, Çevre Mühendisliği Bölümü
TKM (%UKM)
800
O.Y. (664/665)
Reaktörde toplam azot için %81-90,
amonyak azotu için ise %83-91 giderim
değerlerine ulaşılmıştır.
80
0
5
10
15
20
Zaman (gün)
25
30
35
Giderim (%)
X1 reaktöründe, toplam azot ve toplam
amonyak azotu verileri göz önüne
alındığında, yüksek giderim değerlerine
ulaşıldığı görülmektedir.
10
Biyogaz Üretimi
Evsel atıksu arıtımı yapılan
reaktörlerde büyüyen algal
biyokütle (Chlorella vulgaris)’nin
kullanılması ile 442 ml biyogaz / g
VS düzeyinde biyogaz üretilmiştir.
Bu düzey literatürde rapor edilen
performans düzeyleri ile
karşılaştırılabilir düzeydedir.
Üretilen biyogazın metan içeriği
ortalama %50’nin üzerinde
bulunmuştur.
Prof. Dr. Göksel N. Demirer
ODTÜ, Çevre Mühendisliği Bölümü
Projemiz kapsamında:
- Ön arıtımı ve co-digestion yöntemleri ile algal biyokütleden elde edilecek
biyogaz miktarlarının artırılması,
- CO2 mitigasyonu,
- Biyohidrojen üretimi,
- Endüstriyel atıksu arıtımı
çalışmaları sürdürülmektedir.
TEŞEKKÜRLER
Prof. Dr. Göksel N. Demirer
Çevre Mühendisliği Bölümü
Orta Doğu Teknik Üniversitesi
Tel: 210 58 67
Faks: 210 26 46
e.posta: [email protected]
Download

Endüstriyel Simbiyoz ve Ar-Ge