SOLAR PİROLİZ YÖNTEMİYLE ÜRETİLEN BİYOÇAR KULLANILARAK YERALTI SUYU ARITIMINDAN KAYNAKLANAN SERA GAZI EMİSYONLARININ VE ENERJİ MALİYETLERİNİN SU-ENERJİ BAĞI ÖZELİNDE MİNİMİZASYONU

Abstract

Yeraltı suyu, akiferin doğal ve jeojenik yapısından dolayı nitröz oksit (N2O) ve karbondioksit (CO2) içermektedir. Yeraltı suyunun arıtımına yönelik sera gazı (SGE) emisyonu azaltan yöntemlere ilişkin sınırlı bir bakış açısı bulunmaktadır. Bu çalışma, nar (Punica Granatum) kabuğu, Türk kahvesi (Coffea Turkish) telvesi ve keçi boynuzu (Ceratonia siliqua) çekirdeğinden, solar piroliz yöntemiyle elde edilen biyoçarlar kullanarak yeraltı suyunun arıtılmasından kaynaklanan sera gazı emisyonlarının azaltılmasını amaçlamaktadır. Bununla birlikte sera gazı emisyonları üzerindeki en etkili su kalite parametresi analitik hiyerarşi prosesi (AHP) yöntemiyle belirlenmiş olup, bu çalışmada sera gazı emisyonu, enerji tüketimi ve su kalite parametreleri değişkenlerine bağlı enerji maliyet indikatörü (EMI) geliştirilmiştir. Aynı zamanda, elde edilen biyoçarlar için sera gazı emisyonu adsorpsiyon kapasiteleri özelinde deneysel ve hesaplamalı bir analiz yapılmıştır. Bu çalışmada solar destekli piroliz sıcaklıkları sırasıyla 250, 350 ve 450 °C'dir. Yeraltı suyu arıtımından kaynaklanan CO2 ve N2O emisyonları, biyodenitrifikasyon ve biyoçar adsorpsiyon prosesi için ölçülmüştür. Ayrıca bu üç biyoçar türüyle yeraltı suyu arıtımı sonucu oluşan N2O ve CO2 gazlarının adsorpsiyon miktarları, deneysel olarak belirlenmiştir. Harran Ovasında yer alan Uğraklı yeraltı suyu kaynağından sulama öncesi ve sonrası periyotlarda yeraltı suyu örnekleri alınmıştır. CO2 ve N2O emisyonlarının maksimum adsorpsiyon oranı, en düşük piroliz sıcaklığı olan 250 °C'de üretilen keçiboynuzu çekirdeğinden elde edilen biyoçara aittir. Sulamanın, sera gazı emisyonlarını azaltmada pozitif etkisi olduğu görülmektedir. Sulama öncesi, keçiboynuzu çekirdeği, Türk kahvesi telvesi ve nar kabuğu elde edilen biyoçarlar kullanılarak, ortalama olarak sırasıyla, %42, %36 ve %31 oranında CO2 giderimi sağlanmıştır. Sulama sonrası dönemde ise keçi boynuzu çekirdeğinden, kahve telvesi ve nar kabuklarından üretilmiş biyoçarlar için sırasıyla ortalama CO2 giderimleri %23,6, %16 ve %9,5’tur. Sulama öncesi dönemde ortalama N2O giderimleri, keçi boynuzu çekirdeği, Türk kahve telvesi ve nar kabuğundan üretilmiş biyoçarlar için sırasıyla %30, %20 ve %10’dur. Sulaması sonrası keçi boynuzu çekirdeği, Türk kahve telvesi ve nar kabuğundan üretilmiş biyoçarlara ait ortalama N2O giderimleri sırasıyla %28,5, %23,7 ve %21,8’dir. Biyoçar adsorpsiyonu uygulanmasıyla, CO2 emisyonlarına dayalı enerji maliyetlerini düşürme oranları ise sulama öncesi ve sonrası dönemler için sırasıyla, %44 ve %67’dir. Biyoçar uygulamasıyla, N2O emisyonlarına dayalı enerji maliyetleri ise sulama öncesi ve sonrasında %55 ve %70 oranında düşürülmüştür.