Kimmuh.com

PRİNANIN BİR YAKIT OLARAK KULLANIMI VE ELDESİ

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

esrakurtulus@hotmail.com

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

ÖZET

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

USAGE OF OLIVE CAKE AS A FUEL

ABSTRACT

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.

Keywords: Olive cake, alternative fuel, waste of olive oil.

1.GİRİŞ

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.

2.PRİNA NEDİR?

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.

3.PRİNA NASIL ELDE EDİLİR?

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].

4.PRİNANIN KULLANIM YERLERİ

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.

5.ANALİZ SONUÇLARI

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]

Tablo 2.Prinanın analiz sonuçları

Tablo 3. Çeşitli çeltik, prina , kömür analiz sonuçları:

( Not: – ölçülmeyen değerler) [4]

6.PRİNAYLA VE ALPEORUJO İLE İLGİLİ YURTDIŞINDAKİ ÇALIŞMALAR

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].

7.PRİNANIN YAKILMASI İLE İLGİLİ BAZI ÇALIŞMALAR

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.

SONUÇLAR

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.

KAYNAKLAR

1. Topal H., Atimtay A.T., Durmaz A., Fuel 82, 2003, 1-8

2. Aydın İli Araştırma ve Geliştirme Vakfı Raporları, 2001

3. Mak Elsan Isı Cihazları Astim Org.Sa.Böl. Aydın

4. D.E.Ü. Çevre Mühendisliği Laboratuar Analizleri

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

6. Abu-Quadis M, Energy 21, 1996, 173

7. Abu-Quadis M, Okasha G., Appl. Energy 54, 1996, 315

8. Alkamis T.M., Kablan M.M; Energy 24, 1999, 873

9. Cliffe KR, Patumsawad S., Waste Mgmt 21, 2001, 49