PRİNANIN BİR YAKIT OLARAK KULLANIMI VE ELDESİ

Esra KURTULUŞ - Ege Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Makina Mühendisliği Anabilim Dalı Yüksek Lisans Öğrencisi

Hüseyin GÜNERHAN - Ege Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü Bornova İzmir

Bu çalışmada, zeytinyağı fabrikalarının bir atığı olan prinanın yakıt olarak kullanılmasının faydaları ve diğer yakıtlarla olan karşılaştırılması, prinanın elde ediliş yöntemleri ve kullanıldığı yerler incelenmiş, deney sonuçları üzerine bilgiler verilmiştir.

Anahtar kelimeler: Prina, alternatif yakıt, zeytin yağı artığı, bitki kökenli yakıt

In this study , we are dealing with usage of olive cake as a fuel and comparison of olive cake with the other fuels , also sources of this potantial and usage places.

Dünyadaki enerji ihtiyacı ve nüfus artışı ekonomik gelişimlere paralel olarak artış göstermektedir. Artan enerji ihtiyacını karşılayacak enerji üretimi ve çevre kirliliği yönetmeliklerini karşılayacak uygun enerji kullanımı, yenilenebilir bir enerji kaynağı olan biyokütle kullanımını çok önemli bir hale getirmektedir. Biyokütle kullanımı ile üretilen enerji güçlü bir kalkınmaya yardımcı olurken, Kyoto Antlaşması’nın hedefleri ile örtüşmesi açısından oldukça gereklidir [1].

Böylece Türkiye’de oldukça büyük bir sektör olan zeytinyağı üretiminde senelerce atık madde olarak çevre kirliliği yaratmış olan prinanın yakacak olarak endüstriye kazandırılmasının gerekliliği anlaşılmaktadır. Diğer yakıtlarla karşılaştırıldığında oldukça düşük maliyet gücü, yüksek ısıl değeri ve yenilenebilir oluşu yanında çevreye dost bir yakıt olması ile prina yakılmasının endüstriye getireceği yararlar oldukça fazladır. Bu çalışmada prinanın yakacak olarak kullanımı ve elde ediliş aşamaları incelenmiştir.

Prina zeytinyağı fabrikalarının bir artığı olup, Akdeniz ülkelerinde görülen önemli bir biyokütle çeşididir. Prina düşük maliyetle oldukça büyük miktarlarda elde edilebilir. Bitkisel yağlar ve prina, kükürt içermeyen alternatif yakıtlar olarak dikkate alınabilir. Prina aslında bir atık madde olduğu için diğer atıklar gibi uygun ve kabul edilebilir bir kullanım olmaması halinde problemler yaratabilir. Enerji üretiminde verimli ve uygun bir şekilde prina kullanımı iki probleme birden çözüm sağlamaktadır; temiz enerji üretimi ve zeytinyağı tesislerinin atığı olan bu maddenin tekrar kullanımı.

Geleneksel hidrolik pres veya sürekli santrifüjleme işlemi uygulayan zeytinyağı fabrikalarından elde edilmesine bağlı olarak iki tip prina tipi mevcuttur. Bu iki tip prina sırasıyla %25-30 ve % 45-55 nem içermeleri ile birbirinden ayrılmaktadır.

Diğer taraftan, zeytinden elde edilecek prina ve yağ miktarı her ne kadar yetiştirme tekniğine, zeytin çeşidine ve yağa işleme vb durumlara bağlı ise de, ortalama olarak 100 kg zeytinden 15-22 kg zeytinyağı ve 35-45 kg prina elde edilebilmektedir. Modern sürekli sistemlerden elde edilen prina klasik sistemlerden gelen prinaya oranla daha çok nem ve daha az yağ içerdiği için daha düşük ticari değer taşımaktadır. Yağlı prinayı teşkil eden temel bileşenlerin su, yağ ve katı maddeler (kabuk, meyve eti, çekirdek parçaları) olduğu, 100 kg zeytinden 40 kg’a kadar yağlı prina elde edildiği bilinmektedir. Zeytinden yağ çıkarıldıktan sonra elde edilen prinada kalan yağın daha sonra yeniden çözgen ekstraksiyonu ile (hekzan) yolu ile bir miktar daha alındığı, elde edilen yağa “prina yağı” , kalan prinaya da “yağsız prina” denildiği bilinmektedir. 100 kg prinadan ortalama 60-70 kg yağsız kuru prina elde edildiği ve enerji değeri 4000 kCal/kg olan prinanın yakacak olarak kullanılması gerektiği görülmektedir [2].

Prina tek başına kullanılabileceği gibi düşük kalorili linyit kömürü gibi diğer yakıtlarla birlikte yakılabilir. Yıllık, yaklaşık 1 milyon ton zeytin, zeytinyağı üretimine girmekte ve yaklaşık 450.000 ton prina bu işlemden sonra elde edilmektedir. Prinanın ısıl değeri yaklaşık 12.500-21.000 kJ/kg’dır. Odun ve yıkanmış kömürün ısıl değerleri sırasıyla 17.000 ve 23.000 kJ/kg’dır. Prinanın kükürt oranı kütlece % 0.05-0.1 değerindedir.

Günümüzde prinanın kullanım yerleri; ekstraksiyon fabrikalarında, zeytinyağı üretim bölgelerinde zeytinyağı fabrikalarında sıcak su kazanlarında, prina yağı fabrikalarında sistem için gerekli sıcak su ve buhar imalinde, kireç ocaklarında, merkezi kalorifer sistemlerinde ve sanayi kuruluşlarında buhar, kızgınyağ kazanlarında yakıt olarak kullanılmaktadır. Türkiye’de prina üretiminin zeytin üretimine bağlı olarak yıldan yıla değişmesine rağmen bu değerin ortalama 200-250 bin ton/yıl olduğu bilinmektedir [2].

Halen Türkiye’de zeytin üretim bölgelerine ve prina fabrikalarına yakın bazı sanayi kuruluşlarında da yağsız kuru prina, 2800 kCal/kg alt ısıl değeri ve fiyatının odun ve petrol ürünleri fiyatlarının çok altında bulunması ile yakıt olarak kullanımının ülke ekonomisine getireceği faydalar açıktır.

Değişik yakma sistemlerinde prina yakılarak yapılan emisyon ölçümlerinde yüksek oranda karbon monoksit emisyonunun çıktığı bu şekliyle HKKY’ye uymasının mümkün olmayacağı, düşük kükürt, kül içeriği ve sahip olduğu 4000-4500 kCal/kg’lık ısıl değerinden dolayı yakıt olarak kullanılmasının uygun olacağı belirtilmiştir.

Analiz sonuçlarına göre; orijinal bazda %72-81 oranında uçucu madde, %13-17 oranında sabit karbon, %4-10 oranında kül, %0.1 oranında kükürt içerdiği ve alt ısıl değerinin 3922-4445 kCal/kg arasında değiştiği belirtilerek, şehirlerimizde hava kirliliğinin azaltılması amacıyla kullanılan linyit kalitesine ( alt ısıl değer 4000 kCal/kg’dan yüksek, kükürt içeriği %1’den düşük, kül miktarı % 20’den az linyitler) uygun bir yakıt olduğu belirtilmiştir.

Ancak raporlarda dikkat çeken bir nokta, prinanın yüksek oranda uçucu maddeye sahip olması ve bu uçucu maddenin deneme çalışmalarında orta sıcaklıkta (350-500°C) yanma tamamlanmadan baca gazına karıştığının tespit edildiği, tam yanma sağlanmadığı için karbon monoksit emisyonu ile birlikte eksik yanma ürünü olan PAH emisyonlarının da oluştuğu ve klasik yakma sistemlerinin bu yakıtın yanmasına uygun olmadığıdır. Prinanın ülkemizde klasikleşmiş eski teknoloji ürünü kazanlarda yakılmasına izin verilmesi durumunda hem önemli miktarda enerji kaybı olacağı hem de nitelikleri çok iyi bilinmeyen eksik yanma ürünü kirleticilerin atmosfere verileceği belirtilerek, prinanın yakıt olarak kullanılmasının izninin, ileri teknolojili (ön ısıtma/gazlaştırma; mekanik besleme vb) yüksek yakma bölgesi sıcaklığına ve bu sıcaklıkta yeterli bekleme süresine sahip, art yakıcılı ve etkili toz filtreleri olan tesislere verilmesi gerektiğine dikkat çekmişlerdir [2].

Tablo1.Prinanın yakılması sonucu elde edilen analiz değerleri (Not: Hidrojen miktarı saf bazda %5 kabul edilmiştir.) [4]

	Orijinal Baz	Kuru Baz
Nem (%)	3.46	-
Kül (%)	2.97	3.08
Toplam kükürt (%)	0.15	0.16
Alt ısıl değeri (kCal/kg)	4480	4766
Üst ısıl değeri (kCal/kg)	4847	5021

	Elek altı	Kurutma artığı	Torbalı
Toplam nem (%)	21.00	22.50	22.00
Kükürt (%)	0.08	0.08	0.09
Uçucu madde (%)	54.01	56.16	59.45
Alt ısıl değer (kCal/kg)	3088	3355	3314

	Üst ısıl değer (kcal/kg)	Alt ısıl değer (kcal/kg)	Yoğunluk (kg/dm3)	Kül %	Nem %
Bursa Etibank Kömürü	-	-	-	35.9	-
Demirlisaz Kömürü	-	-	-	39.5	-
Balıkesir Dursunbey Kömürü	-	-	1.09	27.0	-
Stoktaki prina	3789	3447	-	-	18.0
Ortaklar yağlı Prina	3760	3363	0.513	-	27.5
Çeltik	3310	3270	0.12	-	0.0

Doksanlı yıllara kadar, zeytinyağı üretimi prosesi üç-aşamalı bir sisteme dayanmaktaydı. Bu sistemin üretim sonucu 3 akış oluşmaktaydı; saf zeytinyağı, alpechin adı verilen sıvı akışkan, orujo veya prina adı verilen katı pasta. Alpechin bünyesindeki yüksek biyokimyasal oksijen gerektiren (BOD) çözünen organik madde ve ince katılar sayesinde çevreye zararlıdır. Prinanın yaklaşık %3 civarındaki değişken yağ içeriğinden, nem içeriği %8’e düşürüldükten sonra ekonomik olarak yeniden sıkılarak yararlanılabilir.

Alpechin’in ayrıştırılması için, iki fabrika artığı sıvı akışını (zeytinyağı ve alpeorujo) kullanan yeni bir proses teknolojisi ortaya çıkmıştır. Islak katı akışı veya alpeorujo, alpechin ve prinanın içerdiği bütün maddeleri içermektedir.

Alpeorujo’nun karakteristiği oldukça farklıdır. Alpeorujo içerisinde çekirdek, meyve eti ve bitki suyu bulunan ince çamur kıvamında bir maddedir. Nem içeriği %65 civarında olup, prinanın nem içeriği %40-45 arasındadır. Bu yüksek nem içeriği, üç aşamalı sistemden kaynaklanan bitki suyundaki şeker ve ince katılar sebebiyle alpeorujoya hamur kıvamını vermektedir. Bu da, bu maddenin transportunu, stoklamasını ve kullanımını güçleştirmektedir. Bu sebepten bu maddenin istiflenmesi zordur ve büyük havuzlarda tutulmaktadır.

Herhangi bir durumda, yağ üretimi sırasında alpeorujo işlemindeki ana problem kurutucularda karşımıza çıkmaktadır. Bu tip kurutucular üç aşamalı akışla elde edilen, homojen nem içeriğindeki kolayca istiflenen gevşek çekirdek ve meyve etine sahip prina için tasarlanmıştır ve döner kurutucuya beslenmektedir [5].

Literatürde, enerji üretimi için prinanın akışkan yataklı bir yakıcıda (bir sistemde) yakılmasıyla ilgili birçok çalışma bulunmaktadır. Prina yalnız kullanılabileceği gibi kaya yağı veya diesel yağı ile birlikte de kullanılabilir. Abu-Quadis [6], yalnızca prinanın sıra-kademeli akışkan yataklı bir sistemde (kaynayan yatak) yakılmasını araştırmıştır. Akışkanlaştırıcı vasıta (araç) kum olarak kullanılmıştır. Oldukça sabit bir yatak sıcaklığı (değişik hava/yakıt oranları için 800-930 0C arası) elde edilmiştir. Yatak sıcaklığındaki bu güzel denge, yatak içindeki yatak malzemesi ile yakıt parçacıklarının iyi bir karışım halinde olduğunu göstermektedir. Yanma verimi hava hızıyla değişim göstermekle birlikte yaklaşık olarak % 85-95 civarındadır.

Daha deteylı bir çalışma ise, Abu-Quadis ve Okasha [7] tarafından yapılmış olup, diesel yağı ile prina karışımının düşey silindirik ve su soğutmalı yakıcı bir sistemde direkt olarak yakılması sonucu oluşmuştur. Bu çalışmanın sonuçları göstermiştir ki, diesel yakıtı içindeki prinanın kütle olarak yüzde miktarı 0 ile 7 aralığında arttırılırken , yanma verimi de artmaktadır. Karışımda prina yüzdesi ağırlık olarak %20 olana kadar sabit, kararlı alevler gözlenmektedir. Bu sonuçlar ve prinanın elde ediliş kolaylığı, yazarların prinanın önemli bir enerji kaynağı potansiyeli olduğuna yönelik yargılarına yardımcı olmuştur.

Alkhamis ve Kablan ise prina boyutunun kalori değerine olan etkisini araştırmışlardır. Ayrıca, prina ile kayayağı karışımında, prinanın kaya yağını tutuşturma için gerekli olan enerjinin eldesinde kullanılması incelenmiştir. Bu çalışmaların sonuçları, tanecik büyüklüğü 2.3 mm’nin üzerinde bile tam bir yanmanın oluştuğunu bildirmektedir. Prina ve kaya yağı karışımının ortalama ısıl değeri Alkhamis ve Kablan tarafından 31.200 kJ/kg olarak hesaplanmıştır. Prina-kaya yağı karışımında prina kütlece fazla ise (kütlece %80-90) tam bir yanma gözlenmiştir. Ancak karışım kütlece %10-30 prina içeriyorsa, yanma tamamlanmamıştır. Bu sebepten herhangi bir işlemden geçmeden direkt olarak prina ile kaya yağının karışımının yakılması yanma performansı açısından uygun değildir.

Cliffe ve Patumsawad [9], prina ile kömür karışımının yanmasını incelemişlerdir. Prina ile kömür akışkan yataklı bir fırında, prinanın enerji kaynağı olarak kullanılmasını incelemek amacıyla yakılmıştır. Yanma verimi ve CO emisyon analizleri %100 kömür yakılması sonucu elde edilen değerlerle karşılaştırılmıştır. Kömür yakan bir akışkan fırında kütlece %20’ye kadar prina içeren, prina+kömür karışımı yakılmıştır. Yakıt karışımı %20 prina içerirken, kömür fırını veriminde en fazla %5’lik bir düşme gözlenmiştir. Yakıt karışımı %10 prina içerirken, CO emisyon değeri %100 kömür yakılması sonucu elde edilen değerden düşüktür.

Zeytin ağacının yetiştiği bölgelerde temiz enerji eldesi için bu atığın yakılması özellikle önemlidir. Bununla birlikte, proses verimini maksimum yaparken ortaya çıkabilecek zararlı madde oluşumu ve diğer problemleri düşünerek uygun teknoloji kullanılmalıdır.

Isıl değeri ve fiyatının odun ve petrol ürünleri fiyatlarının çok altında bulunması ile yakıt olarak kullanımının ülke ekonomisine getireceği faydalar açıktır.

5. R:Arjona,A.Garcia , P.Ollero, The Drying of Alpeoryjo,a waste product of olive oil mill industry, Journal Of Food Engineering 41, 1999, 229-234