TÜRK ÇİMENTO SEKTÖRÜNDE ALTERNATİF YAKIT KULLANIMI

Prof. Dr. H. Yılmaz ARUNTAŞ
Gazi Üniversitesi, Teknoloji Fakültesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü
1. GİRİŞ
Genel olarak yeraltı ve yerüstünde inşa edilen tesislere “yapı” denilmektedir. Bu yapıların inşası sırasında doğal olarak çevreye bazı zararlar da verilebilmektedir. İnşaat sektörünün doğa ile barışık olmadığı ve ekolojik dengeyi olumsuz yönde etkilediği bilinen bir gerçektir. İnşaat sektörünün doğaya verdiği olumsuz etkiler iki grupta toplanabilir. Bunlar; 1) Yapıların inşası sırasındaki etkiler ve 2) Yapı malzemelerinin fabrikada üretimi sırasında kullanılan hammadde kaynaklı etkilerdir.
Bina, havalimanı, karayolu, köprü ve baraj gibi herhangi bir yapı inşa edilirken, yapının yapılacağı alanda önce hafriyat çalışması yapılarak doğal çevre ve görüntü bozulmaktadır. Yapının tamamlanmasının ardından da inşaatalanında peyzaj çalışmaları yapılarak çevrenin güzelleştirilmesine çalışılmaktadır. Geçmişten beri insanların ihtiyaçlarını karşılamak için yapılan bütün yapıların inşasında kullanılagelen yöntem budur. Günümüzde bu durumu iyileştirmeye dönük çalışmalar yapılmakta ve başarılı sonuçlar elde edilmektedir. Öte yandan tuğla, çimento, kireç, alçı, yapıştırma harcı, beton, betonarme çeliği, gaz beton, seramik, cam, taş yünü vb. gibi yapı malzemelerinin üretiminde kullanılan hammaddeler doğadan temin edilmektedir. Bu hammaddelerin tabiattan alınması tarım arazilerinin bozulmasına yol açmaktadır. Dünyada ve ülkemizde nüfus artışına paralel olarak yapı malzemesi üretiminde de doğal olarak artış söz konusudur. Bu noktadan hareketle çevreye daha az zarar vermek ve maliyeti düşürmekamacıyla çeşitli endüstriyel atıklar yapı malzemesi üretiminde uzun yıllardır hammadde olarak kullanılmaktadır.Atık malzemelerin hammadde olarak kullanımı, yapı malzemesi üretimi sırasında atmosfere salınan ve sera etkisine neden olan CO2 miktarını azaltmaktadır. Atmosfere bırakılanCO miktarındakidüşüş,küreselısınmanınveya 2 dünyadaki ortalama sıcaklığın azalmasına katkı sağlayarak ekolojik dengenin korunmasına yardımcı olmaktadır. Bu çalışmada; çimento üretimi, çimento üretiminde kull nılan yakıtlar ve alternatif yakıtlar hakkında kısa bilgiler verilmiştir. Konunun detaylı olarak ele alınması başka bir makaleye bırakılmıştır.
2. ÇİMENTO ÜRETİMİ
Kelime olarak çimento, yontulmuş taş kırıntısı anlamına gelen Latince “caementum” kelimesinden türemiş olup sonraları “bağlayıcı” anlamında da kullanılmaya başlamıştır. Dünya’da ilk çimento fabrikası, 1848 yılında İngiltere’de kurulmuştur (1). 1824 yılında İngiliz mühendis Joseph Aspdin, “Portland çimentosu” olarak adlandırdığı çimentoyu üreterek patent almıştır. 1850’li yılların başında Fransa, Belçika ve Almanya’da Portland çimentosu üreten ilk fabrikaların kurulduğu görülmektedir(2).
Ülkemizde ise çimento üretiminin başlangıcı yaklaşık 100 yıl önce Osmanlı Devletinin son yıllarına rastlamaktadır. Türkiye’de ilk çimento fabrikası 20.000 ton/yıl kapasite ile 20.yüzyılın başında 1911 yılında İstanbul-Darıca’da üretime başlamıştır. 1950 – 1960 yılları arasında 13 yeni çimento fabrikası faaliyete geçmiş ve mevcut çimento fabrikaları da kapasitelerini artırmıştır. 1957 yılında Türkiye Çimento Müstahsilleri Birliği (TÇMB) nin kurulması ile çimento fabrikaları tek bir şemsiye altında toplanmıştır. 1965 yılında Türkiye’nin çimento üretiminin 2 milyon tona ulaştığı, 1970 yılında ise düzenli çimento ihracatına başlandığı görülmektedir (3).
1980 li yıllara gelindiğinde Türkiye’de özelleştirme konusu gündeme gelmiştir. Türkiye’de Çimento sektörünün özelleştirme çalışmaları, 1987 yılında Türkiye Çimento ve Toprak Sanayii Ticaret A.Ş. (ÇİTOSAN)’a bağlı ortaklığı olan 5 çimento fabrikası ile yine bu kuruluşun iştiraki olan 5 çimento fabrikasındaki kamu hisselerinin özelleştirme kapsamına alınmasıyla başlamıştır. Aynı yıl kapsama alınan Ankara, Balıkesir, Pınarhisar ve Söke Çimento’daki kamu paylarının tamamı, Afyon Çimentodaki kamu payının % 51’lik bölümü blok olarak satılmıştır. Daha sonra yapılan özelleştirmelerin ardından son olarak 1998 yılında Kurtalan Çimento’nun özelleştirilmesiyle çimento sektöründe özelleştirme süreci tamamlanmıştır (4).
Türkiye’nin yıllık çimento üretimi incelendiğinde 2001 yılında yıllık 30 milyon ton iken bu değerin 2007 yılında 49.3 milyon tona yükseldiği görülmektedir. Yıllık çimento üretim miktarı 2010 yılında 62.7 milyon tona çıkmış, 2015 yılında ise bu değer 72.8 milyon ton olarak gerçekleşmiştir (Tablo 1). 2015 yılı dünya çimento üretim verilerine göre Türkiye, en çok çimento üreten ülkeler arasında 5.sırayı Brezilya ile birlikte paylaşmaktadır (5).
2.1. Çimento Üretiminde Kullanılan Yakıtlar
A.B.D. Enerji Bilgi İdaresi Enerji Bölümünce (EIA) hazırlanan yıllık rapora göre; inşaat sektörü, bütün sektörler içinde % 39 gibi yüksek bir oranla CO2 emisyonuna en fazla neden olan sektör olarak gösterilmektedir (6). 2003 yılı verilerine göre dünyada çimento sektörü %5’lik CO2 emisyonu oranıyla önde gelen sektörlerden birisidir (7). Türkiye’ye bakıldığında ise toplam CO2 emisyonu içinde çimento sektörü payının %10 dolayında olduğu görülmektedir (8).
Genellikle çimento fabrikalarında yakıt olarak en çok fosil yakıtlar kullanılmaktadır. Bu yakıtlar;
• Kömür,
• Petrokok,
• Bitümlü Şist,
• Fuel Oil,
• Doğalgaz
• Linyit Kömürleridir.
Çimento üretiminde kullanılan fosil yakıtlar birincil yakıt olarak değerlendirilmektedir. Bu yakıtların ana kül bileşenleri silis ve alümin bileşikleridir. Bunlar hammaddelerle birleşir ve klinkerin bir parçasını oluşturur. Hammaddenin oranı hesaplarken bunun gözetilmesi gerekir, bu nedenle kül içeriği sabit olan yakıtın kullanılması tercih edilmelidir, ancak yakıtın kül içeriğinin düşük olması gerekmez (9).
Diğer taraftan çimento üretiminde özellikle 1400- 1500°C’de döner fırında pişirilerek elde edilen klinker ile öğütme prosesinin enerji maliyeti yüksektir. Bunun nedeni belirtilen yüksek sıcaklığı elde etmek amacıyla çok miktarda yakıt kullanılmasıdır. Tablo 2’de çimento üretiminde kullanılan kalemlerin maliyetleri verilmiştir. Tablodan çimento toplam maliyetinin yaklaşık % 60’ını yakıt ve enerji kalemlerinin meydana getirdiği görülmektedir. Bu sebeple çimento üretimi için “enerji yoğun proses” ifadesi kullanılmaktadır.
3. ALTERNATİF YAKITLARIN ÇİMENTO ÜRETİMİNDE KULLANIMI
Çeşitli endüstriyel atıklar, uzun zamandır çimento ve beton üretiminde hammadde veya katkı olarak kullanılmaktadır. Sanayide çeşitli atıkların alternatif yakıt olarak kullanılması ise yeni sayılabilecek bir konudur. Bu endüstriyel atıklar tehlikeli ve tehlikesiz atıklar olarak iki gruba ayrılmaktadır. Son zamanlarda ikincil yani yardımcı yakıt adı verilen katı atıkların da çimento fabrikalarında yakıt olarak kullanılmasına başlanmıştır. Bu yakıtlar tehlikesiz atık grubunda olup aşağıda sıralanmıştır:
1. Kullanılmış/Atık Lastikler
2. Ahşap Atıkları
3. Tekstil Atıkları
4. Plastik Atıkları
5. Kağıt/Karton Atıkları
6. Atık Yağlar
7. Kullanılmış Çözücüler
8. Ağartma Toprağı
9. Sintine Atıkları
10. Kontamine Atıklar
11. Solventler
12. Arıtma Çamurları (11, 12, 13)
Tıbbi atıkların, nükleer atıkların, bataryaların ve işlemden geçmemiş belediye atıklarının alternatif yakıt olarak kullanılması yasaklanmıştır. Avrupa Adalet Divanı, atıkların çimento fırınlarında alternatif yakıt olarak kullanılmasını “yakma” değil “geri kazanım” olarak sınıflandırmıştır (14).
Bu alternatif yakıtların kullanılmasının sağladığı yararlar
a) Çimento maliyetinin azaltılması
b) Doğada binlerce yılda yok olmayan atıkların değerlendirilmesi
c) Atıkların ekonomiye kazandırılması
d) Atık depolama alanlarının azalması ile çevre kirliliğinin önlenmesi
e) Çimento fırınlarında atıkların yakılması ile kül/ uçucu kül açığa çıkmaması
f) Doğal hammadde kaynaklarından yapılan tasarruf
g) Fosil yakıt kullanımının azalması ile sera etkisi yapan CO2 miktarındaki azalma
h) Atıkların yanması sonucu suya ya da toprağa herhangi bir emisyon meydana gelmez şeklinde sıralanabilir.
Ülkemizde faaliyet gösteren 49 çimento fabrikasının 35’inde Çevre ve Şehircilik Bakanlığı’ndan alınan izinler kapsamında, endüstriyel ve evsel atıklar, alternatif yakıt ve alternatif hammadde olarak değere dönüştürülmektedir (14). Türkiye’deki çimento fabrikalarında 2009 yılında yakıt olarak kullanılan alternatif katı atıklar Tablo 3’de verilmiştir.
Atık lastiklerin çimento üretiminde kullanımına ilişkin bir veri, konunun önemine işaret etmektedir. Avrupa’da, özellikle Almanya’da 25 yılı aşkın süredir atık lastikler çimento fırınlarında yakılmaktadır (12). Türkiye’de 2013 yılında 500 bin ton atık malzeme çimento endüstrisinde “alternatif yakıt” kaynağı olarak kullanılmıştır. AB’de çimento fabrikalarının %30’u %100 alternatif yakıt kullanırken, Türkiye’deki çimento fabrikalarının %3’ü % 25 oranında alternatif yakıt kullanmaktadır (15). Görüldüğü gibi bu konuda Türkiye ile AB arasında çok büyük fark bulunmaktadır.
4. SONUÇ
Dünyadaki gelişmiş ülkelerde atık kullanımı giderek yaygınlaşmakta ve bu konuda iyileştirici yönde uygulamalara gidilmektedir. Örneğin gelişmiş ülkelerin çimento sektöründe alternatif yakıt kullanım oranı % 40-60 arasında değişmektedir. Bu oran gelişmekte olan ülkelerde % 25-35 dolayındadır. Bu konuda ülkemizdeki çimento fabrikalarında alternatif yakıtların kullanılmasını teşvik edilmesinde ülke menfaati bakımından fayda görülmektedir.