Aktif Karbon ve SGS Sistemlerinin Karşılaştırılması

Aktif karbon geniş yüzey alanına sahip bir filtre malzemesi olup çeşitli endüstrilerde tercih edilen bir malzemedir. Kozmetik, ilaç ve iklimlendirme sektörleri başta olmak üzere hava kalitesi veya saflaştırma proseslerine ihtiyaç duyulan her alanda endüstriyel ölçekte sıklıkla kullanılmaktadır.

Aktif karbon ile arıtma prosesinin temelinde giren akışkanın kirlilik yükünün tam olarak hesaplanabilmesi yatmaktadır. Endüstriyel ölçekte kullanılan aktif karbon bazlı arıtmaların giriş kirletici konsantrasyonları belirli marjlar dahilinde değişkenlik göstermiyor olup, çıkış akımının sürekli olarak ölçümü ile performans doğrulaması yapılabilmektedir. Aktif karbon arıtma performası yüksek bir adsorbanttır. Belli bir kirletici türüne; örneğin H2S, Siloksan, VOCs vb. malzemeleri tutmaya yönelik ön işlem uygulanmış veya geliştirilmiş olduğu iddia edilen olan aktif karbonlar da dahil olmak üzere gaz akımındaki tüm kirleticileri adsorbe etme eğilimindedirler.

Kullanılan hammadde türünün değişkenlik göstermediği ve oluşan biyogazın kirletici profilinin daha  belirgin kabul edilebileceği biyogaz tesislerinde aktif karbon çalışmaları daha istikrarlı sonuç verebilirken; çöp gazı gibi içeriğinde 300’ü aşkın kirletici bulunduran ve giriş kirletici konsantrasyonu saha çalışmalarına da (yeni döküm yapılmış alandan gaz çekilmesi, atıksu tahliyesi için kullanılan hatlardan gaz çekilmesi vb) bağlı olan sistemlerde arıtma performansı, arıtmanın sürekliliği ve işletme zorlukları nedeniyle daha seyrek olarak tercih edilmektedir. Giriş konsantrasyonundaki belirsizlik öncelikle yapılan dizayn sonucu koyulacak malzemenin değişme sıklığının tespiti konusunda belirsizliğe sebep olmaktadır. Siloksan tutabilen her aktif karbon türü aynı zamanda VOC ve H2S de tutmaktadır. Bu noktada herhangi bir yüzeysel işlem, malzeme mekanik özelliklerde değişim veya kimyasal iyileştirme, temelde verilen bu 3 kirleticinin bir tanesine yönelik iyileştirme sağlamamaktadır. Dolayısıyla çöp gazı tesislerinde kullanılacak sistem dizayn edilirken 3 değişkenin belirli bir süre boyunca oluşacak konsantrasyonlarının tahmin edilmesi gibi bir öngörü ortaya koymak gerekmektedir.

Aktif karbon ve benzeri adsorbantlar, gözenekleri dolu hale geldiğinde daha önce tuttukları kirleticileri bırakma eğilimindedirler. Gözenekleri tamamen kirletici ile dolu olan bir aktif karbon yatağının kullanılmaya devam edilmesi durumunda giriş konsantrasyonundan daha yüksek bir çıkış konsantrasyonu oluşmaktadır. Gaz motorlarındaki kirlenmenin kümülatif bir durum olması nedeniyle belirli bir noktada tam dolum eşiği geçilen ve o şekilde kullanılmaya devam eden aktif karbon , kullanıldığı süre boyunca sisteme zarar verecektir. Eşik noktalarını belirleyerek zararın önüne geçmek için ise sürekli ölçüm ihtiyacı ortaya çıkmaktadır. Bu işlem finansal anlamda ciddi bir yük getirmektedir. Buna ek olarak malzeme değişim sıklığı sistemin çalışma süresi boyunca arıtma olmadan ya da kısmi kapasiteyle çalışmasına da sebep olmaktadır.

Motorun kirlenmesinin kümülatif olması durumu, herhangi bir saat aralığında aşılan eşik değerinin ya da motora gönderilen arıtılmamış gazın sebep olduğu etkilerin kalıcı olması anlamında gelmektedir. Siloksan türevlerinin motorda sebep olduğu aşınmalar, çizilmeler ve birikimler oluştukları andan itibaren motoru etkilemeye başlar ve ilgili parçalar değişene kadar etkileri devam eder.

Motor üreticileri tarafından iki noktada temiz gaza atıfta bulunulmaktadır. İlki motora giren gazda ölçülen kirleticilerin miktarıyken, ikinci ise yağ analizlerindeki Si parametresinin (yağ analiz değeri gazdaki siloksan miktarı hakkında doğrudan bilgi vermemektedir) zaman içerisindeki değişimidir. Aktif karbon ile arıtma yapılan sistemlerde bu iki noktayı veya ikisinden birini sürekli kapsayacak şekilde ölçüm yapmak yukarıda belirtilen şekilde maliyet ve iş sürekliliği açısında pratikte mümkün olmamaktadır. Belirlenen bir zaman diliminde bu iki parametrenin sağlanamaması, kirlenmenin kümülatif olması nedeniyle gazı temiz gaz sınıfından çıkaracak ve motor üreticisi kaynaklı yaşanılan problemlere çözüm getirmemiş olacaktır.

Sanayi Bakanlığı destekli bir ARGE projesi olarak başlayan SGS sistemi, ulaştığı noktada gazın analiz ihtiyacını ortadan kaldırarak sisteme sürekli olarak temiz gaz olarak nitelendirilen yakıtın sağlanmasını sağlayan rejenaratif bir sistem haline gelmiştir. Aktif karbonun aksine SGS sisteminde kullanılan filtre malzemelerinin seçici özelliğe sahip olması hem efektif bir arıtma işlemi gerçekleşmesini sağlamakta hem de pratikte mümkün olmayan sürekli analiz ve sık malzeme değişimi gibi problemlerin önüne geçmektedir. Modüler olması dolayısıyla kolaylıkla her kapasite için ölçeklendirilebilen sistemin çok düşük yük kaybına sahip olması uzun vadeli enerji tasarrufu açısından oldukça önemlidir.

SGS sistemi, çöp gazı gibi yoğun kirleticilere sahip gaz akımlarının arıtılmasında motor üreticileri tarafından verilmiş performans kriterlerini sağlama noktasında %100 başarı sağlamakta ve bu kriterlerin devamlılığını hem arıtılmış gaz hem de yağ analizi açısından garanti etmektedir. Aktif karbon sistemlerinin aksine malzeme değişim sürelerinin belirli olması ve bu süreler için hem gaz hem de yağ analizleri bazında garanti verilmesi, sistemin çalıştığı süre boyunca tesise ek iş gücü getirmemesi, arıtma prosesinin kesintisiz devam etmesi en büyük avantajlarıdır.  Tablo 1’de iki sistemin karşılaştırılması verilmiştir.

Tablo 1. Aktif karbon ve SGS sistemlerinin karşılaştırmaları

Aktif Karbon(1) SGS
İlk Yatırım Maliyeti Düşük (X) Yüksek (4X)
Yıllık İşletme Maliyeti Yüksek (6X) Düşük (X)
5 Sene Sonu Toplam Maliyet Yüksek (3X) Düşük (X)
10 Sene Sonu Toplam Maliyet Yüksek (4X) Düşük (X)
Değişim Esnasında Sisteme Kirli Gaz Gönderimi Evet Hayır
Operatör Müdahalesi İhtiyacı Evet Hayır
Basınç Düşümü Yüksek (>20 mbar) Düşük (<10 mbar)
  • Aktif karbon sistemi için ANKA Yenilenebilir Enerji tarafından kurulacak sistem değerleri baz alınmış olup farklı firmalar veya sistemler için verilen değerler arıtma tarafında değişkenlik gösterebilir.

SGS sisteminin seçici özellikteki filtre malzemesi bileşenleri tam olarak siloksan türevlerini hedef almakta ve giriş gazına oranla çıkış gazında %98’e varan arıtım performansı sağlanmaktadır. Bu değer dünyanın en büyük kapasiteli çöp gazından elektrik üretim tesisinde bulunan ve benzer şekilde endüstriyel ölçekte yapılmış en büyük siloksan arıtma sistemimizin verileri olup, yağ analizleri üzerinden de sonuçlar görülmüş ve doğrulaması yapılmıştır.

Anka Yenilenebilir Enerji olarak; SGS öncesi aktif karbon sistemini denemek isteyen kullanıcılar için oluşturduğumuz bir model bulunmaktadır.  Bu modelde;

  • ANKA Yenilenebilir Enerji tarafından giriş gaz konsantrasyonu ve debi parametlerine göre dizayn yapılır,
  • ANKA Yenilenebilir Enerji’nin denemiş olduğu 50’yi aşkın sayıdaki siloksan tutma kapasitesi ölçülmüş aktif karbon türünden en efektif dolgu malzemesi ile filtre gövdesi doldurulur,
  • Kullanıcı tarafından gaz giriş ve çıkış değerleri kontrol edilir,
  • Kullanıcı tarafından değişim talebi oluşturulur veya kullanıcı kendi istediği türdeki bir malzeme ile filtre gövdesini doldurur,
  • Kullanıcı performans değerlendirmesi yaptıktan sonra SGS sistemi kurmak isterse başlangıçta ödediği fiyatın %50’si oranında geri ödeme alır.

ANKA Yenilebilir Enerji olarak bu modeli oluşturmamızın temelinde;

  • Tesislere sürdürülebilir ve motor üreticileri tarafından kabul görmüş bir standart arıtım getirmek,
  • Tesis işletme maliyetlerini bizim daha önce deneyimlediğimiz ve ilgili dokümanlarda verdiklerimize ek olarak kullanıcıların kendilerinin deneyimlemesini sağlamaktır.