Evsel ve Agro-Endüstriyel Atıklardan Organik Asit Eldes

Proje Yürütücüsü:Prof.Dr. Göksel N. Demirer
Destekleyen kuruluş:TÜBİTAK
Proje No:ÇAYDAG-104I127, 2005
Proje Çalışanları:Y.Doç.Dr. Sibel Uludağ-Demirer, Dr. Tuba H. Ergüder, Y.Müh. Seçil Türkmenoğlu, Evrim Doğan, Muhittin Aslan, Vedat Yılmaz, Eylem Doğan, Emrah Alkaya, Leyla Özkan
PROJE ÖZETİ
Biyoteknoloji ve mühendislik alanlarında son dönemde gerçekleşen gelişmeler, tarımsal ve diğer sürdürülebilir kaynaklardan üretilebilen ve çevresel değerler ile uyumlu bir dizi yeni ürünün eldesini olası kılmıştır. Petrol bazlı pekçok ürünün yenilenebilir bazlı eşdeğerleri ile yer değiştirebileceği gerçeği, petrol bağımlılığından kurtulmak çerçevesinde, biyoürünler konusundaki araştırmaları sadece gelişmiş değil, gelişmekte olan ülkelerin de araştırma öncelikleri arasına sokmuştur. Biyorafinasyon yaklaşımı ile petrol yerine çeşitli atıkların da dahil olduğu pekçok biyokütle kaynağından yenilenebilir/temiz enerji (biyogaz, biyodizel, hidrojen, etanol, vd.), endüstriyel kimyasal madde (organik asitler, çözücü maddeler, esterler, vd.) ve diğer katma-değerli ürün (gübre, lif, biyoplastikler, vd.) elde edilebileceği gösterilmiştir. Atıkların sadece arıtılmaları/bertaraf edilmeleri bazında değil, enerji/ürün elde edilebilecek bir hammadde/kaynak olarak değerlendiren biyorafinasyon yaklaşımı ülkemizde resmi, gönüllü, mesleki, vd. pekçok kuruluşun benimsediği ve Sekizinci Beş Yıllık Kalkınma Planı’nda önemi sıkça vurgulanan sürdürülebilir kalkınma kavramı başta olmak üzere, atık azaltımı, kirlilik önleme ve temiz üretim kavramları ile de uyum içerisindedir.

Hızlı sanayileşme ve nüfus artışına paralel olarak, Türkiye dahil olmak üzere pekçok gelişmekte olan ülkenin enerji ve endüstriyel hammadde ihtiyacında büyük bir artış gözlenmektedir. Bu hızlı sanayileşme sürecinde ana enerji ve endüstriyel hammadde kaynağı olarak yenilenemeyen (oluşumu binlerce yıl alan) fosil kökenli doğal kaynakların kullanımı, dışa bağımlılık, yüksek maliyet, çevre kirliliği, vb. pekçok önemli soruna yol açmaktadır. Ayrıca enerji ve endüstriyel kimyasal madde eldesi gibi stratejik bir alanda dışa bağımlılığın azaltılması/önlenmesi, yüksek maliyet, vb. yanı sıra biorafinasyona yönelişin önemli bir gerekçesi de fosil kökenli kaynakların güç çevrim santrallerinde ve endüstride kullanımları sırasında açığa çıkan SOX, NOX ve CO2 gibi sera gazlarının ilgili emisyon değerlerini aşması, küresel ölçekte hava kirliliğine yol açması ve çevre kirliliği yaratmasıdır. Bu sorunlarla karşı karşıya olan pekçok ülke enerji ve endüstriyel hammadde üretiminde yenilenebilir kaynaklara yönelmiştir. Ayrıca biyorafinasyon, biyoenerji, biyobazlı ürünler, vb. konularında yapılan araştırma/geliştirme faliyetlerine ek olarak, pekçok gelişmiş ülkede yeni araştırma programları, bölüm ve enstitüler oluşturulmakta ve yeni politika ve yol haritaları hazırlanmaktadır. Ülkemizde de bu alanda bir altyapının bir an önce oluşturulup, yenilenebilir kaynaklarımızın enerji ve kimyasal madde eldesinde kullanımının başlatılması bir zorunluluktur.

Tüm bu gelişme ve olgular göz önünde bulundurularak, çalışmamızın konusu önemli bir çevre kirliliği kaynağı olan ve ülkemizde yüksek miktarlarda üretilen evsel ve agro-endüstriyel katı atıkların biyosaflaştırma teknik ve metotlarıyla organik asitlere dönüştürülmesi olarak belirlenmiştir. Organik asitler boya, kaplama, mobilya, vb. üretiminde, paketleme/ambalaj sanayiinde, tekstil, otomotiv ve ilaç sektöründe kullanılan bir kimyasal madde grubudur. Buna ek olarak bu biyoürünün seçiminde DİE verilerine gore Türkiye’nin sadece 2004 Ocak ayında organik kimyasal ürünler için 241 milyon dolarlık ithalat yapmış olması da önemli rol oynamıştır.

Ülkemizde önemli miktarlarda üretilen evsel ve agro-endüstriyel katı atıkların çevreye kontrolsüzce verilmesi sadece küresel ısınma, asidifikasyon, oksijen tüketimi, ötrifikasyon, koku, vb. önemli çevre ve halk sağlığı sorunlarına yol açmaları ile değil, önemli bir ekonomik kayıp olarak da görülmelidir. Bu atıkların biyorafinasyon yaklaşımı çerçevesinde değerlendirilerek endüstiyel kimyasallara dönüştürülmesi; kimyasal madde eldesi bazında dışa bağımlılığımızı azaltacak, önemli çevresel ve ekonomik kazanımlara yol açacak, kırsal bölge ekonomilerinin yeni perspektif ve yatırımlarla canlanmasını sağlayacak, yeni iş olanakları yaratacak ve çevre kirliliği konusunda imzacısı olduğumuz uluslararası anlaşmalara uyumumuzu kolaylaştıracaktır.

PROJECT ABSTRACT
The recent advances in biotechnology and engineering fields have made a set of new products which are coherent with environmental values and can be produced from agricultural and other renewable resources, possible. In the framework of getting freed from petroleum dependency, the fact that many petroleum-based products can be replaced with their renewable counterparts has placed the biobased products in the research priorities of not only developed but also developing countries. It has been demonstrated that renewable/clean energy (biogas, biodiesel, hydrogen, ethanol, etc.), different industrial chemicals (organic acids, solvents, esters, etc.), and other value-added products (fertilizers, fiber, bioplastics, etc.) can be produced from different biomass sources including wastes through biorefining. Biorefining approach considers wastes not only in terms of their treatment/disposal, but also as a valuable resource for energy production and bioproduct formation. It is also in close agreement with sustainable development, which was supported by many state, voluntary, professional, etc. institutions in our country and underlined by the VIII. Five Year Development Plan, as well as waste minimization, pollution prevention, and cleaner production concepts.

The demand for energy and industrial raw materials is on a significant rise parallel to the rapid industrialization and population growth in many developing countries including Turkey. The use of nonrenewable fossil-based resources for energy and industrial raw material generation results in several problems such as foreign-dependency, high cost, environmental pollution, etc. Furthermore, one of the other major reasons of the trend towards biorefining beyond diminishing/decreasing the foreign dependency, high cost, etc. is the global environmental problems associated with the use of fossil-based resources in energy production and industry and related air pollutant (such as SOX, NOX ve CO2 , etc.) emissions. Many countries facing these problems adopted renewable resources for the production energy and industrial raw materials. In addition to the recent research and development activities on biorefining, bioenergy, biobased products, etc. in many countries, new research programs, departments, institutes, etc. are being established, and corresponding policies and roadmaps are prepared. Therefore, it is imperative for Turkey to start necessary efforts on building an infrastructure on the subject so that our renewable resources can be used for energy and industrial chemical production as soon as possible.

Taking all these advances and facts into consideration, the aim of this research is set as converting municipal and agro-industrial solid wastes which are produced at high rates in Turkey, into organic acids through biorefining techniques and methods. Organic acids is a chemical group which is intensely used in dye, coating, furniture, etc. production, and packaging, textile, automotive, and pharmaceutical sectors. Furthermore, the fact that Turkey spent 241 million dolars for organic chemical imports only in January 2004 played an important role in the selection of this bioproduct.

The uncontrolled disposal of the municipal and agro-industrial solid wastes not only results in signicifant environmental and public health problems such as global warming, acidification, oxygen depletion, eutrophication, odour, etc. but should also be regarded as an economical loss. The conversion of these wastes into industrial chemicals will reduce our foreign dependecy, lead to important economical and ecological gains, refresh rural economies through new perspectives and investments, create new employment opportunities, and make Turkey comply with international environmental agreements easier.