Biyoyakıt yerine fosil yakıt, evlere güç sağlamak veya otomobilleri hareket ettirmek için zorunlu olarak kullanılıyor. Çünkü fosil yakıtları kullanmak, enerji üretmenin en basit yolu. Ancak fosil yakıtlarının kaynak sıkıntısı olması ve ayrıca çevre için de zararlı olması en büyük sorunlar arasında bulunuyor. Bunun için de alternatif olarak enerji üretecek bir yakıta ihtiyaç duyuluyor. Bunun için de biyoyakıt ön plana çıkıyor.
Biyoyakıt Üretimi
Uzun yıllardan beridir alg ve benzeri biyokütlelerden elde edilen biyoyakıtlar, fosil yakıtların alternatifi olarak öneriliyor. Ancak söz konusu biyoyakıt henüz güvenirliliğini kanıtlamamış olduğundan yaygın olarak kullanılmaya başlanmadı. Ancak bu biyoyakıtlar yüksek enerji yoğunluğuna sahip, nakli kolay ve mevcut olan altyapılarla uyumlu. Bununla birlikte sıvı yakıtlara özgü olarak tüm avantajlara da sahip.
Fosil yakıt ve biyoyakıt karşılaştırması yapıldığında görülüyor ki; biyoyakıt sera gaz salınımını yüzde 90’a kadar azaltabiliyor. Ayrıca yenilenebilen materyallerden üretim yapılabiliyor. Ancak tüm bu olumlu özelliklere ve avantajlara rağmen biyoyakıtlar, fosil yakıtların yerini almadı. Küçük ölçekte kullanılıyor olsa da geniş alanda kullanımı henüz yok.
Enerji Bitkileri ve Biyoyakıt Üretimi
Dünya nüfusunun giderek arttığı günümüzde paralel olarak ihtiyaçlar da artış gösteriyor. Kıt olan kaynakların önümüzdeki yıllarda neden olabileceği sorunları önlemek için de şimdilerde önlem almak gerekiyor. Önlem alınması gereken konuların arasında da enerji kaynakları bulunuyor. Kısacası, günümüzün en önemli konuları arasında gıda ve yakıt bulunuyor.
Basit bir şekilde özetlemek gerekirse; mevcut olan biyoyakıtların pek çoğu mısır veya şeker kamışı gibi çiftlik ürünlerini temel alıyor. Mısırın fermente edilmesiyle etanol bazlı biyoyakıt üretimi yapılıyor ve başlı başına ya da petrol içerisine konularak taşıtlar için yakıt olarak kullanılıyor. Anlaşılacağı üzere artık gıda üretimi yapan çiftlikler artık enerji kaynağı yani yakıt için üretim yapacak. Böylelikle de bu ürünlerin fiyatları yükselecek.
Ancak bu sorunun yaşanmasına yol açacak durum için üzerinde düşünülmüş. Buradaki asıl amaç; fermantasyon için gerekli olan şekerler, ekinlerin en önemli kısımlarından değil; onların atıklarından üretim gerçekleştirmek. Bu da; tarımdan arta kalanların yakıta dönüştürüleceği anlamına geliyor. Ya da her türlü fabrika veya insan artıklarını ve de algleri, enerji üretimi için kullanmak anlamına geliyor. Özellikle algler, yakıt üretilmesi için gerekli olan biyomaddeyi sağlayabiliyor veya yakıt pilleri için biyohidrojen üretebiliyor.
Biyoyakıt Üretimi Nasıl Yapılır ?
Yeni nesil biyoyakıtları üretmenin birden fazla yöntemi bulunuyor. Örneğin; gazlaştırma yöntemi, organik malzemeleri yanıcı bir gaza dönüştürmek amacıyla uzun yıllardan beri kullanılıyor. Bunun için de biyokütle, oldukça yüksek sıcaklıkta oksijenle tepkimeye giriyor. Ancak bunun yaygın bir şekilde kullanım için yeterince verimli olup olmadığı hala bir tartışma konusu. Tam da bu noktada yeni nesil biyokimya teknolojisi devreye giriyor.
Verimli bir şekilde biyoyakıt üretiminin gerçekleşmesi önündeki en büyük engellerden bir tanesi; bitki hücre duvarlarında yer alan ve yakıt üretmek için gerekli olan şeker parçacıklarını birbirine bağlayan lignin yani odunözü. Çünkü bu bileşen, bitkilere sağlamlık veriyor ancak şekerin çıkarılması için oldukça fazla enerji gerekli oluyor. Bu amaçla bilim insanları, odunözü oluşumun için kontrol sağlayan enzimi tanımladılar. Eğer bu enzim baskılanırsa bitkilerde biyoyakıt üretmek için kullanıldığında 4 kat fazla şeker üretiyor olacak.
Alglerden Hidrojen Üretimi
Hidrojen yakıt pilleri, uzun bir süredir araçlara temiz güç sağlamanın başka bir yöntemi olarak görülüyor fakat günümüzde kullanılan hidrojenin %96’sı fosil yakıtlardan elde ediliyor. Ancak kısa bir zaman önce algleri normal fotosentezde gerçekleştiği gibi oksijen değil, hidrojen üretmeye zorlamanın bir yolu keşfedildi. Yani algler diğer yakıtlar için biyokütle üretiminin bir yolu olarak karşımıza çıkıyor. Üstelik alglerden üretilen biyohidrojen, tam olarak yakıt pilleri için biçilmiş kaftan.
Yapılan araştırmaların sonucuna göre; yalnızca 25.000 kilometrekare alg çiftliğinden ABD’deki tüm petrol kullanımının yerini alacak hidrojenin üretilebileceği düşünülüyor. Bu genişlik ülkede soya yetiştirmek için kullanılan alanın yalnızca onda birine tekabül ediyor.
Hidrojen üretimi için alg kullanımı bir seçenek fakat tek seçenek değil. Bunun için organik asitler ile E.coli gibi bakterilerle de fermentasyon gerçekleştirebilmek mümkün. Bunun için gerekli olan asitler, tarımsal atıklardan veya insan atıklarından da elde edilebiliyor. Böylelikle yakıt üretiminde söz konusu olan çevre üzerindeki olumsuz etkiler de hafifletilebiliyor. Ancak tüm bu olumlu gelişmelere karşı oldukça ciddi derecede altyapı engelli bulunuyor.
Çünkü biyoyakıtların tam ölçekli üretim gerçekleştirmesine yeni yeni şahitlik ediyoruz ve dünyanın ihtiyaçlarının karşılanması amacıyla biyoyakıt üretimi için yatırımlara ve de zamana gereksinim duyuluyor. Temelde alg çiftlikleri için diğerlerine göre daha az bir alan gerekli olsa da, bunların sıfırdan inşa edilmesi gerekiyor. Sağlam yatırımlarla ve araştırma geliştirme çalışmalarıyla otomobiller için hidrojen üretecek alg çiftliklerine şahitlik edebiliriz.
Biyoyakıt Üretiminde E.Coli Bakterisi Kullanımı
E.coli bakterisi, biyoyakıt ürünlerinde ve daha pek çok bilimsel çalışmada bizlere yardımcı olabilir. Bu bakteri temelde, gıda zehirlemesinin nedeni olarak biliniyor. Fakat E.coli bakterisi aynı zamanda yararlı ve oldukça iyicil bir organizma olarak karşımıza çıkıyor. Aslında bu bakteri, zararsız olan formuyla hepimizin içinde var ve sindirim sistemi sağlığımız için de büyük büyük bir katkı sağlıyor. Tüm bunlarla birlikte vücudumuzun dışında bilimsel çalışmalarda da gelişim kaydedilmesine aracı oluyor.
Doğada kendiliğinden var olmayan DNA dizilerinin yaratılabileceğini ispatlayarak biyoteknolojide büyük gelişmelerin önünü açan rekombinant DNA da bu sayede meydana getirildi. E.coli bakterisinin değiştirilmiş formları, çeşitli aşı araştırmalarında, malzemeler içinden kirleticilerin ayıklanmasında ve de insan ensülini üretiminde de kullanılıyor.
E.coli bakterisinin esnek oluşu aynı zamanda gelecekte biyoyakıt üretiminde de birden fazla şekilde kullanılabileceği anlamına geliyor. Kısacası; hidrojen üretimi için atık malzemelerin fermantasyonunu sağlamak için kullanılabilir. Yapılan deneyler gösteriyor ki; bakterinin değiştirilen formu, glikozu kimyasal açıdan ticari petrole eşdeğer bir yakıta dönüştürebiliyor. Yani bu sayede yalnızca taşıtlarda güç sağlamak amacıyla değil, çözücü ve plastik üretmek için de kullanılabilecek.
Etanol Yakıtların Tarihte Kullanımı
Aslında fosil yakıtların alternatifi olan biyoyakıtlar, otomobillerden de uzun bir zamandır piyasada bulunuyor. İşte bu yakıtların kitlesel olarak kullanımına başlanma evreleri…
Benzine Karşı Etanol – 1908
Üretilen ilk otomobillerde ve motorlarda yakıt olarak etanol kullanılmaktaydı. 1908 senesinde piyasaya sunulan Ford markalı T otomobillerde de istenirse benzin, istenirse de etanol tercih edilebiliyordu. Ancak yeni petrol rezervlerinin keşfedilmesiyle petrol fiyatları, etanol fiyatlarının altına düştü ve doğal olarak yakıt amacıyla petrol tercih edildi.
İkinci Dünya Savaşı – 1942
İkinci Dünya Savaşı sırasında, etanol yakıtı üretimi hızlı bir artış gösterdi ve yılda 2,7 milyar litreye ulaştı. Yaşanan bu artış hem sürekli olarak artan yakıt tüketimi hem de büyük suni kauçuk gereksinimleri nedeniyleydi.
Biyokütle Elektrik Santralleri – 1980’ler
Bu yıllarda yaşanan petrol fiyatlarındaki artış sonrası biyokütle güç santralleri yaygınlaşmaya başladı. Ayrıca atık maddelerin daha iyi bir şekilde ortadan kaldırılması için duyulan ihtiyaç da bu artışın yaşanmasına neden oldu. Ancak enerji ve atık uzaklaştırma maliyetlerinin düşmesi nedeniyle oluşan ilgi de giderek azaldı.
Üretimi Yapılan Mısırın Yoğun Olarak Yakıt için Kullanılması – 2002
2002 yılında Amerika Birleşik Devletleri’ndeki mısır hasadının tam olarak yüzde 11’i etanol üretimi amacıyla kullanıldı. Her ne kadar Amerikan Hükümeti tarafından etanol yakıtların kullanım hedefi küçültülmeye çalışılsa da, kullanılan etanol miktarı artış göstermeye devam ediyor.
Avrupa Birliği Mevzuatı – 2003
Biyoyakıt Yönetmeliği gereğince 2010 yılına kadar Avrupa Birliği ülkelerinde kara taşımacılığında yüzde 5,75 oranında biyoyakıt kullanılması öngörülüyordu. Bazı ülkeler, bu değerin oldukça gerisinde ancak 2020’li yıllarda taşımacılık sektöründe yüzde 10 oranında yenilenebilir enerji kullanımı hedefleniyor.
Amerika Birleşik Devletleri’nde Kullanılan Yakıtın Yüzde 10’u Etanol Yakıt – 2011
2000 senesinde benzim kullanımının yalnızca yüzde 1’ine denk gelen etanol yakıt kullanımı, 2010 senesinde yüzde 10’a çıkarıldı. Zaman içerisinde etanol içeriği olan yakıtlar yaygınlık kazandıkça bu değer de artış gösterecek.
Biyoyakıt Uçuşları – 2011
2011 yılında Hollanda şirketi KLM, biyoyakıt kullanımı yapan ilk ticari havayolu firması oldu. Bu havayolu firmasının Paris’e gerçekleştirdiği biyokerosen yakıt uçuşu artarak devam etti. Firma, 2011 yılında biyoyakıt ile 200’ün üzerinde uçuş gerçekleştirdi.