Arıtma çamuru ve biyokütle kaynaklarının biyoyakıt üretim potansiyellerinin atıktan enerjiye incelenmesi

Atık su arıtma tesisi atık suları, arıtma çamuru (AÇ) ve arıtılmış su, organik madde ve enerji bitkileri için besin maddeleri açısından zengin olmaları nedeniyle yenilenebilir enerji üretimi ve karbon nötr yeşil enerji politikasının uygulanması açısından önemli kaynaklardır. Doktora çalışmamızda Sakarya İli sınırlarında olan evsel nitelikli atıksu çamuru ile onunla karışımda kullanılacak yerel biyokütle enerji kaynakları kullanılmıştır. Çamurun kül içeriği genellikle yüksek, rutubet oranı yüksek olup uçucu içerik düşük ve dolayısı ile kalorifik değeri de düşüktür. Biyokütle kaynakları arıtma çamurunun bu kötü özelliklerini iyileştirmek için ligno-selülozik kaynaklardan seçilmiştir. Çalışmada, arıtma çamurunun yanma özelliklerini iyileştirmek için arıtma çamurunun Arundo donax (AD) ve Miscanthus × giganteus (MSC) enerji bitkileri ile bunların karışımlarının biyokütle enerji potansiyeli, yakıt kalitesi ve yanma emisyon özellikleri araştırılmıştır. Çalışmamızda kullanılan bitkilerin biyokütlesi, besin kaynağı olarak atıksu arıtma tesisi atık suları kullanılarak üretilir. Çalışmamıza başlarken karışım oranları; %100 arıtma çamuru, %25 bitki-%75 arıtma çamuru, %50 bitki-%50 arıtma çamuru, %75 bitki-%25 arıtma çamuru ve % 100 bitki olarak belirlenmiştir. Her bir bitki için aynı oranlarla alınarak çalışma yapılmıştır. Yaklaşık ve nihai analiz sonuçları, bitki biyokütlesinin eklenmesinin karışımların yakıt değerini değiştirdiğini, esas olarak kül içeriğini azalttığını ve katı biyoyakıttaki uçucu madde ve karbon içeriğini arttırdığını göstermiştir. Regresyon analizi, arıtma çamuru karışımlarındaki %25, %50 ve %75 biyokütlenin ısıtma değerlerinin HHV (düşük kalorifik değer) ve LHV (düşük kalorifik değer) değerlerini doğrusal olarak arttırdığını göstermiştir. Uçucu maddedeki artış, arıtma çamurunun tutuşabilirlik indeksini önemli ölçüde iyileştirerek, her iki ürün için de %75 biyokütle karışımlarında optimum değer olan 35'e ulaşmıştır. Karışımların NOx ve SO2 emisyonlarının değerleri arıtma çamuruna göre daha düşük olduğu belirlenmiştir. Elde edilen genel sonuçlar, enerji bitkilerinden elde edilen biyokütlenin yakılması ile arıtma çamuru arasında sinerjistik bir etki olduğunu göstermektedir. Yaklaşık analiz, elemental analiz, ısıl değer, yakıt endeksleri ve gaz emisyonlarının kapsamlı bir karşılaştırması sonucunda, %50 biyokütle ve %50 arıtma çamurundan oluşan karışık yakıtların yanmayı destekleyebileceğini ve emisyonları azaltabileceğini göstermektedir. Ayrıca çalışmalar göstermiştir ki Arundo enerji bitkisi, Miscanthus enerji bitkisinden daha iyi biyoyakıt özelliklerine sahiptir. Çalışmanın geneline bakıldığında, atıksu arıtma çamuru ve arıtılmış atık su gibi besin açısından zengin atık su arıtma artıkları kullanılarak biyokütle mahsulü üretimi, atık yönetimi ve biyoenerji hammadde üretimi ve arıtma çamurunun birlikte yakılması için yeniden bitkilendirme açısından daha sürdürülebilir olabileceği düşünülmüştür.