* Ögr. Gör. Dr., Uludag Üniversitesi Teknik Bilimler M.Y.O. Tarim Alet ve Mak. Prog., BURSA.

        Dünyadaki teknolojik gelişmenin paralelinde hızla artan enerji ihtiyacı nedeniyle, enerjiyi yoğun olarak kullanan sektörler, araştırma geliştirme faaliyetlerini, alternatif enerji kaynaklarinin geliştirilmesi üzerinde yogunlaştirmişlardir. Alternatif enerji kaynagi arayişlarinda, otomotiv sektörü önemli bir yer tutmaktadir. Bu çalişmada, biodiesel’in alternatif diesel yakiti olarak kullanim olanaklari; bu konuda yapilan çalişmalar ve diger ülkelerdeki uygulamalari açisindan incelenmiş ve oluşturulan biodiesel üretim düzenegiyle yapilan deneysel çalişmalar ile literatür sonuçlari irdelenmiştir. Bunun yani sira yurdumuzda biodiesel kullaniminin ön ekonomik analizi yapilmiştir.

        Increasing rapidly energy requirements parallel to technological development in the world, researc-development activities force to study on alternative energy researches. Automotive sectors take an important role in alternative energy research. In this study, the usage of biodiesel as an alternative fuel, previous works on this subject and experiences in other countries were investigated. The literatur and experimental results have been compared with experimental-setup. In addition, pre economical analaysis has been made for Turkey.

        Key Words: Biodiesel, alternative fuels.

        GIRIŞ

        Günümüzde motorlu taşıt endüstrisinin temel enerji kaynağı petrol ürünleridir. Dünya petrol rezervlerinin belirli bölgelerde toplanmış olması, siyasi ve ekonomik nedenlerden dolayı zaman zaman petrol krizleri yaşanmasına neden olmuştur. Özellikle 1970’li yılların ortalarında yaşanan petrol krizi sonunda, petrol ürünleri piyasadan çekilmiş ve buna paralel olarak da fiyatının artmasına neden olmuştur. Petrol kaynaklarındaki olumsuzluklar, alternatif yakıtların kullanımının yaygınlaşacağını göstermektedir (Ulusoy ve Alibaş 1999).

        Bu tür bir yaygınlaşma ise, gerek yasal düzenlemeler gerekse teknolojik altyapının önceden planlanarak gerçekleştirilmesini zorunlu kılmaktadır. Bu alanda gerekli politikaların önceden geliştirilmesi, tarım ve otomotiv sektörüne ciddi kazançlar sağlayacaktır. Biodiesel’in kullanımı; ekonomik olması, çevre kirliliği açısından daha temiz bir yakıt olması ve dışa bağımlılık yerine öz kaynaklardan elde edilerek ülke ekonomisine çok yönlü katkıda bulunması açısından önem kazanmaktadır. Konunun; ülke tarımı, yakıt tüketimi, çevre kirliliği gibi çok yönlü değerlendirilmesi gerekmektedir (Ulusoy 2000).)

        Scharmer (1991), diesel yakıtına alternatif olarak, bitkisel yağ metil esteri (biodiesel) ve özel motorlar için doğal diesel üretim yöntemlerini sunmuştur. Araştırmacı aynı zamanda biodiesel’in ekonomik analizini yaparak, kanola yağı metil esterinin (RME) madeni yağ vergisi kapsamına girmediğinden, dünya bitkisel yağ piyasasına 0.80 DM/L fiyatından verilebileceğini ve bu fiyatla 1.16 DM/L olan diesel yakıtına rakip olabileceğini belirtmiştir.

        Schrottmaier (1993), biodiesel’in Avusturya tarımında yeni bir ürün olarak ele alınması gerekliliği üzerinde durmuştur. Çalışmasında yağlı tohumların ekiminin teşvikinden dolayı, biodiesel üretimin başlatılabilmesinin öncelikle politik bir karar olduğunu belirtmiştir. Özellikle, kanoladan biodiesel üretimi ile Avrupa’da, finanse edilemeyecek derecede fazla olan tahıl üretimini azaltabileceği ve Avrupa tarımında tarlaların boş bırakılmasına karşı bir alternatif olabileceği üzerinde durmuştur. Bunun politik bir karar olarak, teknik ve işletme açısından gerekli bütün şartları da sağlayabileceğini belirtmiştir.

        Höck 1994, Almanya devlet denetleme kuruluşu (SVGS) ve Bavyera Eyaletinin Gıda, Tarım ve Orman Bakanlığı tarafından finanse edilen çalışmada, bitkisel yağların yakıt olarak kullanım olanaklarını araştırmıştır. Araştırmasında, yakıt olarak rafine kanola yağı, kanola yağı metil esteri ve diesel yakıtı olmak üzere üç farklı yakıt kullanmıştır. Çalışmalarda SVGS’nin 55 adet traktör ve iş makinası ile 7 adet motorlu taşıt olmak üzere, bütün arazi araçları kullanılmıştır. Traktörler toplam olarak 35 000 çalışma saatine ve diğer araçlar da 500 000 km’ye ulaşmışlardır.

        Alibaş ve Ulusoy (1995), bitkisel yağların diesel motorlarında yakıt olarak kullanım olanaklarını ve yöntemlerini araştırmışlar. Sonuç olarak, motorda değişiklik yapmadan %25 bitkisel yağ + %75 diesel yakıt karışımının doğrudan kullanılabileceğini ortaya koymuşlardır. Türkiye’nin petrol kaynaklarının sınırlı olması ve Güney Doğu Anadolu (GAP) projesiyle toplam 1.7 milyon hektar alanın sulu tarıma açılması durumunda, yağlı tohum üretiminde % 73’lük bir artış olabileceğini belirlemişlerdir.

        Rick ve Reisewitz (1995), 1990-91 yılarında RGH Hannover firması ve FENDT traktör fabrikası, biodiesel’in tarım traktörlerinde kullanımı konusunda denemeler yapmışlardır. Bu denemeler, Niedersachsen Tarım Bakanlığının desteğiyle gerçekleşmiştir. Denemelerde farklı yapıda 40 adet traktör kullanılmıştır.

        Sonuç olarak, araştırmacılar biodiesel kullanımı konusunda elde ettikleri ortak sonuçları aşağıdaki gibi sıralamışlardır.

        - Maksimum %5'lik bir verim kaybının, ancak aşırı yük gibi özel durumlarda belirlenebildiğini,

        - Yakıt filtrelerinde veya yakıt pompalarında herhangi bir probleme rastlanmadığını, ayrıca motor üzerinde teknik bir değişim olmadan biodieselin kullanılabileceğini

        - Biodieselin kış aylarında da kullanılabileceğini, kış aylarında motorun ilk çalışmasının sorun çıkarmadığını,

        - Kanola ve kanola metil esteri kullanımı sonucu atmosferdeki CO2 oranının azaltılmasının mümkün olacağını,

       - Biodiesel’in emisyonlarının zararsız olduğunu ve toprakta hızlı bir şekilde indirgendiğini, ayrıca dolum sırasında depodan zehirli gaz açığa çıkmadığını,

        - Biodiesel’in iyi bir yağlama yeteneğine sahip olduğunu ve böylece yüksek derecede motor aşınması oluşturmadığını,

        - Biodiesel’in yanması sonucunda çevreye atılan zararlı gazların, diesel yakıtına göre; %15 daha az CO, %27 daha az HC, sadece %5 daha fazla NOx, %22 daha az partikül, %50 daha az is ve %10 daha düşük ısıl değeri, buna karşın ortalama yakıt tüketiminin yaklaşık olarak dieselden %3 fazla olduğunu,

        - Bitkisel yağların asıl avantajının, yağların biyolojik olarak çözünebilir olduğu, özellikle gemilerde, koruma altındaki su bölgelerinde, endüstri bölgelerinde veya benzer şekildeki hassas bölgelerde kullanılmasının daha da anlamlı ve kaçınılmaz olacağı sonucuna varılmıştır.

        MATERYAL ve YÖNTEM

        Bu araştırmada, laboratuvar şartlarında ayçiçeği yağından üretimi yapılan biodiesel yakıtı ile diesel yakıtı, tek silindirli bir motorda denenerek, her iki yakıtla da motorun özgül yakıt tüketimi, efektif gücü ve dönme momenti gibi karakteristik değerleri belirlenmiştir. Her iki yakıta ilişkin ölçüm değerleri karşılaştırmalı olarak grafikler üzerinde verilmiştir. Araştırmada, kanola tohumunun doğrudan satılması yerine, biodiesele dönüştürülmesi durumunda elde edilebilecek karlılığın irdelenmesi nedeniyle, bu bölümde araştırma materyal ve metodunun yanında Türkiye’ye ilişkin yağ bitkileri üretimi, ekilebilen ve nadasa bırakılan arazi varlığı, işlenen tarla alanlarının üretilen bitkilere göre dağılımı, petrol üretimi ve tüketimi gibi değerler de ilgili konu başlıkları altında sunulmuştur.

        Biodiesel Üretiminde Kullanilan Materyaller

        Araştırmada kullanılan biodiesel, ayçiçeği yağından üretilmiştir. Bu amaçla 110L kapasiteli ısıtma ve karıştırma düzenli bir kimyasal reaksiyon kabından yararlanılmıştır. Kap içerisinde ayçiçeği yağı ve metil alkol bir katalizör eşliğinde karıştırılarak biodiesel üretilmiştir.

        Deney Motorunun Teknik Özellikleri

        Deney motorunun teknik özellikleri çizelge I’de verilmiştir.

Çizelge I.

        Türkiye’nin ekilebilen, nadasa bırakılan ve toplam arazi varlığı yıllara göre çizelge III’de verilmiştir. Çizelgede verilen verilere göre toplam ekilebilecek arazi varlığının yaklaşık %15- %20’si nadas nedeniyle üretim dışı bırakılmaktadır. Bir başka anlatımla arazi varlığının %15-20’si iki yılda bir değerlendirilebilmektedir. İleri tarım tekniklerinin uygulandığı ülkelerde, tarım tekniklerinin bir arada uygulanması ile nadastan vazgeçilmektedir. Bu tekniklerden biri de münavebedir. Ülkemizde de bu alanda yapılacak araştırmalarla diğer tarım tekniklerinin yanında yağ bitkilerinin münavebe olanakları artırılarak nadas alanları azaltılabilir.

Çizelge IV - Işlenen tarla alaninin kullanilişina göre dagilimi (%)(Anonim 2000)

        Bitkisel yağların yakıt olarak kullanılabilmelerini sağlamak amacı ile iki yönde çalışmalara ağırlık verilmiştir. Bunlardan biri, bitkisel yağların yakıt özelliklerinin iyileştirilmesi diğeri de motor ayarlarının değiştirilmesidir. Yakıt özelliklerinin iyileştirilmesi konusundaki çalışmaların ağırlığını, bitkisel yağların viskozitelerinin azaltılması oluşturmaktadır. Bitkisel yağların viskozitelerinin azaltılmasında, ısıl ve kimyasal olmak üzere iki yöntem uygulanmaktadır. Kimyasal yöntemde kendi arasında dörde ayrılmaktadır. İyileştirme yöntemleri Şekil 1’de gösterilmiştir.

        Biodiesel Üretimi

        Biodiesel üretiminin deneysel olarak gerçekleştirilebilmesi için, bir biodiesel üretim prototipi oluşturulmuştur. Prototip tesisten elde edilen biodiesel, motor üzerinde kullanılarak motorun dönme momenti, efektif gücü, özgül yakıt tüketimi belirlenmiştir. Belirlenen değerler aynı motorüzerinde diesel yakıtıyla elde edilen değerlerle karşılaştırmalı olarak şekil 4 ve 5 de grafik ve çizelge halinde verilmiştir.Biodiesel üretim şeması Şekil 3’de verilmiştir. Biodiesel üretimi için katalizör, alkol ve ham yağ kullanılmıştır. İlk aşamada işlem uygulanan yağın asitlik derecesi belirlenerek. katalizör miktarı bulunmuştur. Bu işlemden sonra işleme girecek materyaller hazırlanmıştır. Bunlar;

    - Katalizör miktarı (yaklaşık yağın % 8’i kadar),

    - Yağ miktarı (%70-80 oranında ham yağ),

    - Alkol (metil veya etil alkol) oranı, (Metil alkol kullanımında, ham yağın %20’si, Etil alkol kullanımında ise % 30 oranında).

        Belirlenen bu karışım oranlarına bağlı kalarak, önce katalizör ve alkol birbirleriyle karıştırılmakta daha sonra bu karışım ham yağ ile karıştırılarak yaklaşık 8 saat bekletilmektedir.

        Bu beklemede deponun üst kısmında biodiesel, alt kısmında da gliserin ayrışmaktadır. Bu ürünler ayrı kaplara aktarılarak biodiesel ve gliserin elde edilmektedir. Bu şekilde elde edilen biodiesel tek silindirli bir diesel motorda yakıt olarak kullanılmış ve motor karakteristik değerleri belirlenmiştir. Araştırma sonuçları aynı motorda diesel yakıtla çalışma sırasında belirlenen motor karakteristik değerleriyle karşılaştırmalı olarak şekil 4 ve 5’de verilmiştir.

        Biodiesel Maliyetinin Ön Etüdü Yurdumuzda biodiesel üretiminin maliyet açısından incelenmesi, kullanılan verilere göre değişiklik gösterebilir. Buradaki ön maliyet incelemesindeki amaç, çiftçinin ürettiği kanola tohumunu doğrudan satması yerine, bunu biodiesele dönüştürerek kendi araçlarında diesel yakıtı yerine kullanması durumunda, elde edilebilecek gelir hakkında bilgi vermektir. Yurt dışında biodieselin çiftçi birlikleri aracılığı ile üretilmesi ve çiftçinin kendi araçlarında kullanması durumunda, petrol kökenli yakıtlar üzerine uygulanan vergilerden muaf tutulduğu belirtilmektedir (Scharmer 1991). Ülkemizde de biodiesel ile ilgili yasal düzenlemenin henüz yapılmamış olması nedeniyle, bugün için biodieseli çiftçi kendi traktör ve araçlarında kullanmak üzere üretmesi durumunda, biodiesel üzerinde petrol ürünlerine uygulanan vergi yükü bulunmamaktadır. Yine yurt dışında kendi biodieselini üreten tarım işletmelerinin büyük bir kısmında, küçük kapasiteli yağ presi de bulunmaktadır. Bu nedenle ön maliyet incelemesinde maliyet unsurları arasında yer alan vergi yükleri ve taşıma giderleri dikkate alınmamıştır. Buna göre;

    - Çiftçi üretmiş olduğu kanola tohumunu doğrudan satma yerine, biodiesele dönüştürmüş olsa idi, bu ürününü diesel yakıtı olarak değerlendirmiş olacaktı. Bu durumda diesel yakıtının birim fiyatı 939.000 TL/L, kanola küspesinin birim fiyatı 120.000TL/kg değerleri göz önüne alındığında, 1 dekardan elde edilecek olan biodiesel ücreti 132.046.875 TL, 1 dekardan elde edilecek küspe ücreti ise 18.150.000 TL olacaktır. Yağ fabrikalarıyla yapılan görüşmede yağın elde edilmesi için kanola tohumunun preslenme ücretinin 30.000 TL/kg olduğu belirtilmiştir. Yapılan çalışmada yağın biodiesele dönüştürme ücreti ise ortalama 15.000 TL/kg olmuştur. Bu masrafların bir dekara karşılık gelen miktarları sırasıyla 8.250.000 TL ve 1.856.250 TL'dir. Gelir ve masraf unsurları göz önüne alındığında kanola üretiminden bu yolla elde edilebilecek toplam gelir 140.090.625 TL/da'dır. Ön maliyet incelemesinden de görüldüğü gibi kanola tohumunun doğrudan satışına göre, kanolanın biodiesel olarak değerlendirilmesi durumunda çiftçi 1 dekardan 49.340.625 TL daha fazla gelir elde edebilecektir. Ayrıca bu gelire, burada değerlendirmeye alınmayan, biodiesel üretiminde ortaya çıkan sabun ve kozmetik sanayiinin önemli bir ham maddesi olan gliserinin, satışından elde edilecek gelirde ilave olacaktır. (Ön maliyet analizinin yapıldığı sıradaki dolar kuru 1.400.000 TL/$ dır)

        SONUÇLAR

        Ülkemizde petrol kaynaklarının yetersiz olması, diğer yandan yaşanılan enerji krizleri, alternatif enerji kaynaklarını gündeme getirmektedir. GAP projesi ile her yıl 150.000 hektar alanın sulu tarıma açılarak, toplam 1.7 milyon hektar alanın sulanması planlanmaktadır. Uygun bir planlama ile bu alandan yağlı tohum üretiminde oldukça büyük artışlar sağlanabilir.

        Özellikle kanola ve soya yağının üretim maliyetinin diğer yağlara göre düşük olması nedeniyle, biodieselin üretildiği ülkelerde, biodiesel ham maddesi olarak kullanılmaktadır. Ülkemizde de bu yağlardan biodiesel üretilmesi durumunda çiftçimizin ürettiği ürünü satma garantisi söz konusu olacaktır. Tarım ve Köy işleri Bakanlığının 2002 yılında kanola ve soya bitkisini destekleme kapsamına alması, biodieselin Türkiye’deki gelişimi açısından sevindiricidir.

        Biodiesel kullanımı Türkiye açısından değerlendirilirse şu neticeler ön plana çıkmaktadır.

    - Türkiye’de diesel yakıtına alternatif bir yakıt üretilecektir.

    - Üretilen yakıt çevre dostu olarak, çevre kirliliğine çözüm olacaktır.

    - Türkiye’nin petrole olan ihtiyacı açısından dışa bağımlılıktan kurtulmasına katkı sağlayacaktır.

    - Türkiye’deki tarımsal potansiyel daha doğru ve faal olarak kullanabilecek ve yeni iş olanakları açılacaktır.

        Biodieselin üretimi ve kullanımı ile ilgili yasal düzenlemelerin ve teşviklerin gecikmeksizin sağlanması hem tarımsal üretim planlaması hem de enerji ihtiyacının karşılanması açısından önemlidir.

        KAYNAKLAR

        ULUSOY Y., ALİBAŞ K., 1999. Using Various Vegetable Oil as Alternative Fuel in Diesel Engine. 7th International Concress on Agricultural Mechanization and Energy 26-27 May, 99-ee-069, Adana.

        ULUSOY Y. 2000. Kullanılmış Ayçiçek Yağı Metil Esterinin Alternatif Yakıt Olarak Kullanımı. III. Ulusal Temiz Enerji Sempozyumu. 15-17 Kasım 2000 ISBN 975-8547-00-3 İstanbul.

        SCHARMER K, 1991. Kraftstoffe aus Pflanzenöl für Dieselmotoren. Raps, 9.Jg. (4).

        SCHROTTMAİER J. 1993. Biodiesel-Ein neues Produkt der Österreichischen Landwirtschaft. Raps, 11.Jg. (3).

        HÖCK R., 1994. Erprobung von Biodiesel und Ölen aus Rapsöl in der Praxis. Raps, 12.Jg. (4). 175-177.

        ALİBAŞ A, ULUSOY Y., 1995. Bitkisel Yağların Diesel Motorlarında Yakıt Olarak Kullanım Olanakları. T. Mek. 16. Ulusal Kongresi 5-7 Eylül 1995, Bursa s.147-157.

        RICK M., REİSEWİTZ A., 1995. Der Einsatz von Biodiesel. Raps, 13.Jg. (3). 124-125.

        ANONİM, 2000. Türkiye İstatistik Yıllığı T.C. Başbakanlık Devlet İstatistikleri Ens. Yıllığı Ankara.

        GEORING C.E., SCHWAB A.W., DAUGHERTY M.J., PRYDE E.H., HEAKIN A.J., 1982. Fuel Properties of Eleven Vegetable Oils, Transactions of the ASAE, p.1472-1477. USA. 50

        PETERSON C.L., 1986. Vegatable Oil as a Diesel Fuel: Status and Research Priorities. Transactions of the ASAE. p.1413-1422. USA,

        ANONİM, 1999 Türk Otomotiv Sanayii Genel ve İstatistiki Bilgileri Bülteni. Otomotiv Sanayii Derneği Kısım 2, s:24. Ankara

        KAUFMAN K.R., ZIEJEWSKI M., 1984, Sunflower methyl Esters for Direct Injected Diesel Engines. Transactions of the ASAE., p. 1626- 1633. USA

        IŞIĞIGÜRTUNA A., KARAOSMANOĞLU F., AKSOY H.A., 1989. Bitkisel Yağların Diesel Yakıt Alternatifi Olarak Kullanımı. Isı Bilimi ve Tekniği 7. Ulusal Kongresi. Ege Üniv. s.191-196. İzmir.