Oksijensiz ortamda bir maddeyi ısıyla parçalama işlemi yani teknik adıyla piroliz, sadece mangal kömürü üretiminde değil farklı pek çok alanda kullanılıyor. Yakıt, gübre, metil alkol, tatlandırıcı, asetik asit ve daha pek çok kimyasal madde bu yöntemle üretiliyor. Piroliz kelimesi Türkçede “ateş” ve “ayırma” anlamına gelen Yunanca “piro” ve “liz” kelimelerinden türetilmiş. Pirolizin teknik tanımı, organik bir maddenin oksijensiz bir ortamda ısı etkisiyle küçük moleküllere parçalanmasıdır. Bir maddeye piroliz işlemi uygulandığında elde edilecek ürünlerin neler olacağı pek çok etkene bağlıdır. Örneğin 500 C’ye piroliz ile elde edilen ürünler 800 C’de elde edilenlerden farklı olabilir. Ayrıca ısıtma hızı da önemlidir. Ortam sıcaklığını dakikada 5 C artırarak 800 C’ye ulaşmak yerine dakikada 100 C artırarak aynı sıcaklığa ulaşmak ürünlerin farklı olmasına neden olabilir. Bilim insanları piroliz için en uygun koşulları -örneğin basınç, sıcaklık, ısıtma hızı, katalizör, tepkime süresi- ve piroliz uygulamaları sırasında kullanılabilecek en ekonomik, en kullanışlı ve en faydalı yöntemleri bulmak için araştırmalar yapıyor. Pirolizin yaygın olarak kullanıldığı alanlardan biri tatlandırıcı üretimi. İki yıl önce Iowa Eyalet Üniversitesi’nden Robert Brown ve arkadaşları biyokütle (mısır sapı ve odun parçaları gibi) kullanarak hızlı piroliz yöntemiyle şeker üretti. Üstelik buldukları yöntemin maliyetinin diğer yöntemlerinkinden daha düşük olduğunu belirtiyorlar. Hızlı piroliz yöntemiyle elde edilen şekerler daha sonra biyoyakıt üretiminde de kullanılabildiği için, yöntemin maliyetinin düşük olması yakıt üretiminin maliyetinin düşmesi açısından önemli.
Bilindiği gibi otomobil ve diğer motorlu taşıtlar periyodik olarak bakıma giriyor ve bazı filtreleri ile birlikte motor yağları da değiştiriliyor. Bu şekilde değiştirilen yağ miktarı hayli fazla. Öyle ki bir yılda otomobillerden ve kamyonlardan çıkan atık yağ miktarı 2 milyon tondan fazla. Bu yağlar genelde yakılarak tüketiliyor. Ancak bu yöntem çevre açısından çok zararlı. Bilim insanları atık yağların çevreye en az zararla değerlendirilebilmesinin yollarını arıyor. Bu amaçla kullanılabilecek geri dönüşüm yöntemlerinin en umut verici olanlarından biri piroliz. Cambridge Üniversitesi’nden Dr. Howard Chase ile doktora öğrencileri Su Shiung Lam ve Alan Russell, atık yağlardan oluşan karışımı yüksek miktarda mikrodalga ışık soğurabilen bir malzemeyle karıştırıp mikrodalga fırında ısıtarak atık yağın yaklaşık %90’ını motorlu taşıtlarda kullanılabilecek nitelikte bir yakıta dönüştürmeyi başarmış. Sürecin bu kadar yüksek bir verimle tamamlanması, hem çevreye verilen zararın azaltılması hem de enerjinin bu kadar önemli olduğu çağımızda ekonomik getiri sağlanması açısından umut verici.
Organik maddelerin pirolizi ile elde edilen bir başka ürün de biyokömür. Tarım amacıyla kullanılan toprak için çok faydalı bir madde olan biyokömür, toprağın bileşimini olumlu şekilde değiştiriyor. Bu değişiklikle birlikte topraktaki mikroorganizmaların etkinliği artıyor, böylece açığa çıkan ve bir sera gazı olan nitrik oksit (NO) miktarı önemli ölçüde azalıyor. ABD İklim Değişikliği Hakkında Hükümetler Arası Paneli’nin 5. Değerlendirme Raporu’nda iklim değişikliğine neden olan CO2 , CH4 ve NO sera gazlarının atmosferdeki miktarının 1750 yılından bu yana sırasıyla %40, %20 ve %150 arttığı belirtildi. Atmosferdeki NO’nun %84’ünün kaynağı tarım olduğu için NO miktarını azaltacak stratejiler ekonomi ve çevre açısından çok Kullanılmış lastiklerin yakılarak bertaraf edilmesi çevre ve insan sağlığı açısından hayli tehlikeli. önemli. Biyokömürlerin toprakların su tutma kapasitesini artırmasıyla topraktaki faydalı besinlerin akıp gitmesi engelleniyor. Böylece hem verim artıyor hem de topraktaki karbon atmosfere karışarak sera etkisine neden olmuyor. Binlerce yıl önce Güney Amerika’da yaşayan insanlar da biyokömürün toprağa ve bitki gelişimine olumlu etki yaptığından haberdardı. Amazonlar’daki terra preta (kara toprak) adı verilen verimli toprağın Amazon Yerlileri’nin 2500 yıl önce toprağı biyokömürle zenginleştirmesiyle oluştuğu biliniyor.
Her geçen gün daha da fazla tüketilip daha da çok ihtiyaç duyulan şeylerden biri de enerji. Piroliz sayesinde naylon poşetler ve diğer plastik ürünler de yakıta dönüştürülebiliyor. Araştırmalar Amerikalıların yılda 100 milyar naylon poşet kullandığını ve bunun sadece %13’ünün geri dönüştürülebildiğini gösteriyor. Poşetlerin geri kalan kısmı ise katı atık sahasına gidiyor veya doğaya karışıyor. Dünyanın diğer kesimlerinde de durum bundan daha iç açıcı değil. Hatta su kaynaklarına karışan plastik poşet miktarı maalesef o kadar fazla ki kuşların, balıkların ve deniz memelilerinin bağırsaklarında tehlikeli miktarlarda plastik tespit edilmiş. Illinois Sürdürülebilir Teknoloji Merkezi’nde çalışan araştırmacı Brajendera Sharma ham petrolün ancak %50-55’inin yakıta dönüştüğünü, naylon poşetlerin ise petrolden üretildikleri için %80 oranında yakıta çevrilebildiğini söylüyor. Sharma ve ekip arkadaşlarının naylon poşetlerden elde ettiği yakıt, çok düşük kükürt içeren dizel yakıtlarla aynı özelliklerde.
Çevre için büyük tehdit oluşturan atıklardan biri de lastikler. Örneğin Avrupa’da her yıl 3 milyon ton civarında atık lastiğin %70’e yakını katı atık gömme sahalarına gidiyor. Bu durum, hem çevre hem de ekonomi açısından büyük bir kayıp. Çünkü kullanılmış lastiklere piroliz işlemi uygulanarak hidrojen, karbon monoksit, karbondioksit ve metan içeren sentetik gaz, çelik tel, yakıt olarak kullanılabilen yağ, kablo, ısı yalıtım ve araç yedek parçası üretiminde kullanılan karbon siyahı elde edilebilir. İnsanoğlunun binlerce yıl önce keşfettiği piroliz yöntemi, günümüzün bilimsel ve teknolojik imkânlarıyla ne kadar harmanlanırsa daha verimli topraklarda tarım yapma, daha az çevre kirliliğine neden olma, kendi imkânlarımızla daha çok enerji elde etme şansı da o kadar yüksek olacak.
İbrahim Özay Semerci - TÜBİTAK Bilim ve Teknik Dergisi
Oksijensiz ortamda bir maddeyi ısıyla parçalama işlemi yani teknik adıyla piroliz, sadece mangal kömürü üretiminde değil farklı pek çok alanda kullanılıyor. Yakıt, gübre, metil alkol, tatlandırıcı, asetik asit ve daha pek çok kimyasal madde bu yöntemle üretiliyor. Piroliz kelimesi Türkçede “ateş” ve “ayırma” anlamına gelen Yunanca “piro” ve “liz” kelimelerinden türetilmiş. Pirolizin teknik tanımı, organik bir maddenin oksijensiz bir ortamda ısı etkisiyle küçük moleküllere parçalanmasıdır. Bir maddeye piroliz işlemi uygulandığında elde edilecek ürünlerin neler olacağı pek çok etkene bağlıdır. Örneğin 500 C’ye piroliz ile elde edilen ürünler 800 C’de elde edilenlerden farklı olabilir. Ayrıca ısıtma hızı da önemlidir. Ortam sıcaklığını dakikada 5 C artırarak 800 C’ye ulaşmak yerine dakikada 100 C artırarak aynı sıcaklığa ulaşmak ürünlerin farklı olmasına neden olabilir. Bilim insanları piroliz için en uygun koşulları -örneğin basınç, sıcaklık, ısıtma hızı, katalizör, tepkime süresi- ve piroliz uygulamaları sırasında kullanılabilecek en ekonomik, en kullanışlı ve en faydalı yöntemleri bulmak için araştırmalar yapıyor. Pirolizin yaygın olarak kullanıldığı alanlardan biri tatlandırıcı üretimi. İki yıl önce Iowa Eyalet Üniversitesi’nden Robert Brown ve arkadaşları biyokütle (mısır sapı ve odun parçaları gibi) kullanarak hızlı piroliz yöntemiyle şeker üretti. Üstelik buldukları yöntemin maliyetinin diğer yöntemlerinkinden daha düşük olduğunu belirtiyorlar. Hızlı piroliz yöntemiyle elde edilen şekerler daha sonra biyoyakıt üretiminde de kullanılabildiği için, yöntemin maliyetinin düşük olması yakıt üretiminin maliyetinin düşmesi açısından önemli.
Bilindiği gibi otomobil ve diğer motorlu taşıtlar periyodik olarak bakıma giriyor ve bazı filtreleri ile birlikte motor yağları da değiştiriliyor. Bu şekilde değiştirilen yağ miktarı hayli fazla. Öyle ki bir yılda otomobillerden ve kamyonlardan çıkan atık yağ miktarı 2 milyon tondan fazla. Bu yağlar genelde yakılarak tüketiliyor. Ancak bu yöntem çevre açısından çok zararlı. Bilim insanları atık yağların çevreye en az zararla değerlendirilebilmesinin yollarını arıyor. Bu amaçla kullanılabilecek geri dönüşüm yöntemlerinin en umut verici olanlarından biri piroliz. Cambridge Üniversitesi’nden Dr. Howard Chase ile doktora öğrencileri Su Shiung Lam ve Alan Russell, atık yağlardan oluşan karışımı yüksek miktarda mikrodalga ışık soğurabilen bir malzemeyle karıştırıp mikrodalga fırında ısıtarak atık yağın yaklaşık %90’ını motorlu taşıtlarda kullanılabilecek nitelikte bir yakıta dönüştürmeyi başarmış. Sürecin bu kadar yüksek bir verimle tamamlanması, hem çevreye verilen zararın azaltılması hem de enerjinin bu kadar önemli olduğu çağımızda ekonomik getiri sağlanması açısından umut verici.
Organik maddelerin pirolizi ile elde edilen bir başka ürün de biyokömür. Tarım amacıyla kullanılan toprak için çok faydalı bir madde olan biyokömür, toprağın bileşimini olumlu şekilde değiştiriyor. Bu değişiklikle birlikte topraktaki mikroorganizmaların etkinliği artıyor, böylece açığa çıkan ve bir sera gazı olan nitrik oksit (NO) miktarı önemli ölçüde azalıyor. ABD İklim Değişikliği Hakkında Hükümetler Arası Paneli’nin 5. Değerlendirme Raporu’nda iklim değişikliğine neden olan CO2 , CH4 ve NO sera gazlarının atmosferdeki miktarının 1750 yılından bu yana sırasıyla %40, %20 ve %150 arttığı belirtildi. Atmosferdeki NO’nun %84’ünün kaynağı tarım olduğu için NO miktarını azaltacak stratejiler ekonomi ve çevre açısından çok Kullanılmış lastiklerin yakılarak bertaraf edilmesi çevre ve insan sağlığı açısından hayli tehlikeli. önemli. Biyokömürlerin toprakların su tutma kapasitesini artırmasıyla topraktaki faydalı besinlerin akıp gitmesi engelleniyor. Böylece hem verim artıyor hem de topraktaki karbon atmosfere karışarak sera etkisine neden olmuyor. Binlerce yıl önce Güney Amerika’da yaşayan insanlar da biyokömürün toprağa ve bitki gelişimine olumlu etki yaptığından haberdardı. Amazonlar’daki terra preta (kara toprak) adı verilen verimli toprağın Amazon Yerlileri’nin 2500 yıl önce toprağı biyokömürle zenginleştirmesiyle oluştuğu biliniyor.
Her geçen gün daha da fazla tüketilip daha da çok ihtiyaç duyulan şeylerden biri de enerji. Piroliz sayesinde naylon poşetler ve diğer plastik ürünler de yakıta dönüştürülebiliyor. Araştırmalar Amerikalıların yılda 100 milyar naylon poşet kullandığını ve bunun sadece %13’ünün geri dönüştürülebildiğini gösteriyor. Poşetlerin geri kalan kısmı ise katı atık sahasına gidiyor veya doğaya karışıyor. Dünyanın diğer kesimlerinde de durum bundan daha iç açıcı değil. Hatta su kaynaklarına karışan plastik poşet miktarı maalesef o kadar fazla ki kuşların, balıkların ve deniz memelilerinin bağırsaklarında tehlikeli miktarlarda plastik tespit edilmiş. Illinois Sürdürülebilir Teknoloji Merkezi’nde çalışan araştırmacı Brajendera Sharma ham petrolün ancak %50-55’inin yakıta dönüştüğünü, naylon poşetlerin ise petrolden üretildikleri için %80 oranında yakıta çevrilebildiğini söylüyor. Sharma ve ekip arkadaşlarının naylon poşetlerden elde ettiği yakıt, çok düşük kükürt içeren dizel yakıtlarla aynı özelliklerde.
Çevre için büyük tehdit oluşturan atıklardan biri de lastikler. Örneğin Avrupa’da her yıl 3 milyon ton civarında atık lastiğin %70’e yakını katı atık gömme sahalarına gidiyor. Bu durum, hem çevre hem de ekonomi açısından büyük bir kayıp. Çünkü kullanılmış lastiklere piroliz işlemi uygulanarak hidrojen, karbon monoksit, karbondioksit ve metan içeren sentetik gaz, çelik tel, yakıt olarak kullanılabilen yağ, kablo, ısı yalıtım ve araç yedek parçası üretiminde kullanılan karbon siyahı elde edilebilir. İnsanoğlunun binlerce yıl önce keşfettiği piroliz yöntemi, günümüzün bilimsel ve teknolojik imkânlarıyla ne kadar harmanlanırsa daha verimli topraklarda tarım yapma, daha az çevre kirliliğine neden olma, kendi imkânlarımızla daha çok enerji elde etme şansı da o kadar yüksek olacak.
İbrahim Özay Semerci - TÜBİTAK Bilim ve Teknik Dergisi
