Katı atıkların termal yöntemlerle etkisiz hale getirilmesi ve Trabzon-Rize örneği

Abstract

İnsanların yaşamları sonucu üretmek zorunda kaldıkları katı atıkların bertaraf edilmesi günümüzde şehirlerin hızla büyüyen en büyük sorunlarından biri haline gelmiştir. Bugüne kadar birçok ülkede bu sorunun çözümünde kullanılan teknolojilerin çevre dostu olmaması, atık bertarafında çözüm konusunda endişeleri arttırmaktadır. Fakat son yıllarda konuyla ilgili araştırmalar giderek artmakta ve teknolojik termal yöntemler atıkların sorun olmasını ortadan kaldırmaktadır. Bu çalışmada kentsel katı atıkların termal yöntemlerle etkisiz hale getirilerek bertaraf edilmeleri değerlendirilmiştir. Atıkları etkisiz hale getirmek için çeşitli teknolojiler mevcuttur. Temel olarak bu teknolojilerin başlıcaları yakma, gazlaştırma ve pirolizdir. Yakma teknolojisinde atıklar kontrollü olarak ısı geri kazanımı sağlanarak yakılırlar ve buhar türbinleri kullanılarak elektrik üretimi gerçekleştirilir. Gazlaştırma teknolojisi ilk aşamada piroliz içerir daha sonra bunu yüksek sıcaklıklı reaksiyonlar takip eder ve düşük molekül ağırlıklı gazlar üretilir. Üretilen gaz içten yanmalı motorlar veya boylerler kullanılarak enerji üretimi için değerlendirilir. Tüm teknolojilerin avantaj ve dezavantajları vardır. Teknoloji seçimi atığın bileşimine, miktarına ve lokal şartlara bağlıdır.Yapılan bu çalışmada Trabzon ve Rize İllerinde katı atık bertarafından sorumlu kurum olan TRB-Rİ KAB bünyesinde toplanan evsel katı atıklar için uygulanabilirliği öngörülen termal bertaraf sistemi olan gazlaştırma sistemi incelenmiştir. Aynı zamanda kentsel katı atıklarla ilgili yakma, gazlaştırma ve piroliz sistemleri ele alınarak bu sistemlerin çalışma prensipleri hakkında literatür araştırmaları yapılmıştır. Trabzon ve Rize Bölgesine ilişkin atık karakterizasyon çalışmaları, nüfus hesaplamaları ve kalorifik değer sonuçları kullanılarak; termal yöntem uygulamalarından bir tanesi olan gazlaştırma sisteminin Trabzon ve Rize bölgesi için uygulanabilirliği araştırılmıştır. Yapılan araştırmada Trabzon ve Rize illeri için 2016 yılı atık özellikleri ve bu özelliklerden yola çıkılarak 2037 yılında ulaşılması öngörülen atık miktarı ve karakterizasyonu ile nüfus değerleri hesaplanarak kullanılmıştır. Gazlaştırma tesisinin yapılan kalorifik analizler sonucunda kurulabilirliği ve kurulması sonucunda elde edilmesi muhtemel gelir ile birlikte tesisin kurulum ve işletme maliyetlerinin analizi yapılmıştır. Kurulması düşünülen gazlaştırma tesisi için ilk kurulum maliyetlerinin belediyeler tarafından karşılanabilmesi için farklı alternatifler üretilerek belediyelerin bu tarz yüksek bütçeli tesislerin kurulumunu nasıl gerçekleştirebilecekleri konusunda senaryolar ortaya konulmuştur. Gazlaştırma tesisinin kurulması ile birlikte elde edilecek enerji ve bu enerjinin, yenilenebilir enerji teşviği kapsamında ele alınması durumunda ise elde edilecek gelirler hesaplanarak kurulacak gazlaştırma tesisi için öngörülen gelirler hesaplanmıştır. Bu çalışma sonucunda Trabzon ve Rize illeri için gazlaştırma sisteminin hangi koşullarda uygulanması gerektiği ve bu sistemin uygulanması sonucu sağlanacak avantajlar belirtilmiştir.

The treatment of solid waste, which people have to produce as a result of their lives has been one of the biggest problems for the fast-growing cities. Until today the technologies aimed to solve this problem raises concern over solid waste treatment in many countries. However, so much research has been carried out about the case in recent years, and technological thermal methods solve the problem. In this study, thermal methods have been analysed for treatment of solid waste by nullification. Many technologies exist in order to nullify solid waste. Basically, these technologies are incineration, gasification and pyrolysis. Heat recovery from incineration of solid waste is done under control, and electricity is produced through using steam turbines. The gasification technology consists pyrolysis in first step, then it is followed by high-temperature reactions, and low molecular weight gases are produced. Such gases are used for energy production by using internal combustion engine or hot waste tanks. All the technologies have advantages and disadvantages. Selection of the technology is based on waste composition, quantity and local conditions. In this study, one of the thermal treatment systems, which is gasification system that is considered to be applicable to be used for domestic solid waste collected by TRB-Rİ KAB (Association for Solid Waste of Municipalities of Trabzon and Rize), is analysed. In addition, literature search has been carried out regarding the systems of incineration, gasification and pyrolysis of urban solid waste and working principles of these systems.By using waste characterization studies related to Trabzon and Rize regions, population calculations and results of calorific values, applicability of gasification system is analysed for these regions. Features of waste in 2016, and anticipated quantity to reached by 2037 and its characterization and population values are calculated and used in this study. As a result of calorific analyses, the possibility of setting up a gasification plant, potential revenue and costs of setting up and administering has been discussed. Possible scenarios are postulated about how to set up such big-budget gasification plants by offering different alternatives in order for municipalities to be able to cover setup costs. After setting up such plants, anticipated revenues as result of calculating the amount of energy and the income if considered within energy incentive are calculated. As a result, under what conditions the gasification system could be applied for Trabzon and Rize, and the advantages of using such a system are evaluated.