bulut akademi 2021 1

vatek banner

cevre kazanci agustos

ozbay osgb

Ömrü Tamamlanmış Yenilenebilir Enerji Kaynakları Ekipmanlarının Döngüsel Ekonomi Kapsamında Önceliklendirilmesi

omru tamamlanmis yenilenebilir enerji kaynaklari ekipmanlarinin dongusel ekonomi kapsaminda onceliklendirilmesi
İnsanlar ne derse desin, kelimeler ve fikirler dünyayı değiştirebilir

Yenilenebilir enerji suyu, toprağı kirletmeyen ve sızıntıya neden olmayan sıfır emisyon veya çok küçük emisyonlara neden olan temiz ve yeşil teknoloji olarak tanımlanır. Sırasıyla yenilenebilir enerji çeşitleri güneş enerjisi, rüzgar enerjisi, gelgit enerjisi, biyokütle enerjisi, jeotermal enerjidir (Alrikabi, 2014).

2019 yılında dünya çapında yenilenebilir enerji üretim kapasitesi sırasıyla şu şekilde listelenmiştir; hidroelektrik santralleri 1150 GW, biyoenerji 13.9 GW, okyanus enerjisi 0.5 GW, rüzgar enerjisi 651 GW, fotovoltaik güneş enerjisi 627 GW, yoğunlaştırıcı ısıl güneş enerjisi 6.2 GW, jeotermal enerji 13.9 GW’tır. Ayrıca 2019 yılının verilerine göre, bu yenilenebilir enerji kaynaklarının tüketimi fosil yakıt tüketiminin 1/7’si kadardır. Bu oran göstermektedir ki günümüzde yenilenebilir olmayan enerji kaynaklarına eğilim oldukça fazladır. Yenilenebilir olmayan enerji kaynakları iklim değişimleri, genetik mutasyonlar, astım ve kanser vakalarını arttırarak SO2, CO, CO2 ve CH4 emisyonlarına neden olur (Ragazzi and et. al., 2017).

Yenilenebilir olmayan enerji kaynaklarının kirletmesi, dünyamızı ve bizim sağlığımızı etkilemesi kendi suçu mu yoksa dünyanın kirlenmesi ve hastalanması bizim suçumuz mu? Bana soracak olursanız, bu sorunun cevabı insanlar yenilenemeyen enerji kaynaklarından yararlandıklarından dolayı suçludur. Yenilenebilir olmayan enerji kaynakları ise dolaylı olarak suçludur.

yenilenebilir enerji turleri 1

Şekil. 1. Yenilenebilir enerji türleri

Kalundborg modeli uygulanabilir mi?

Endüstriyel simbiyoz, iki veya daha fazla endüstri arasında meydana gelen ve aynı zamanda onların çevresel, sosyal, ekonomik sürdürülebilirliğini sağlayan materyal alışverişi olarak tanımlanabilir (Jacobsen, 2006). Kalundborg endüstriyel simbiyoz modeli enerji, su ve malzeme akışına dayanır. 2015 yılında Kalundborg modeli sayesinde bazı avantajlı durumlar elde edilmiştir. 635.000 ton CO2 emisyonları azaltımı, 24 milyon Euro tasarrufunun sağlanması, 14 milyon Euro sosyo ekonomik tasarrufun sağlanması, 100 GWh enerji, 3,6 milyon m3 su ve 87.000 ton malzeme kontrol altına alınmasıdır.

Fotovoltaik paneller ve rüzgar türbinleri üretilirken onlar bazı mineral ve metalleri içerir. Bunlar sırasıyla arsenik ve bor yarı iletken çiplerde, kadmiyum, indiyum, galyum, bakır ince film hücrelerinde, titanyum dioksit ince film hücrelerinde, molibden fotovoltaik hücrelerde, kurşun akülerde, bakır kablolarda, kobalt mıknatısta, jips, kum, çakıl taşı, kireç taşı ve kil çimentoda, bakır kabloda, nadir toprak elementleri aküde kullanılmaktadır (Karapınar, 2021). Ayrıca dişli kutusu, kule ve jeneratörlerde ham madde olarak termoplastik reçine, epoksi ve cam elyaf kullanılmaktadır. Ömrü tamamlanmış fotovoltaik paneller ve rüzgar türbinleri ekipmanları otomotiv ve kimya endüstrisinde ham madde olarak kullanılarak küçük bir endüstriyel simbiyoz modeli gerçekleştirilir.

kalundborg endustriyel model 1

Şekil.2. Kalundborg endüstriyel model

 

Birincil metal ve nadir toprak elementlerinin fiyat dalgalanması

Birincil metaller hurda metali ve metal filizinden üretilir. Nadir toprak elementleri skandiyum, itriyum ve 15 lantanit elementlerinden oluşan metallerdir. Kaynakların sınırlı olmasından dolayı birincil metallerin ve nadir toprak elementlerinin fiyat değeri oldukça dalgalıdır (Renner and Wellmer, 2019). 2019 yılında dünya çapında en çok nadir toprak elementlerinin üretimi şu şekilde sıralanabilir % 81 Çin, % 2 Rusya, % 15 Avustralya, % 2 Brazilya ve % 3 Tayland, Vietnam, Hindistan ve Malezyadır. Birincil metal ve nadir toprak elementlerinin fiyat dalgalanmaları otomotiv, elektrik ve inşaat sektörlerinde ham madde ihtiyaçlarını olumsuz bir şekilde etkilemiştir (Rossen, 2015). 2018 yılı raporunda fotovoltaik panellerde ve rüzgar türbinlerinde ham madde kullanımı olarak sırasıyla % 28.5 neodim, % 1 bor, % 4.4 disprosiyum, % 66 demir, % 2.4 kadmiyum tellür, % 95.4 kristal silikon, % 1.9 bakır indiyum galyum selenit % 0.3 amorf silikon rapor edilmiştir.

nadir toprak elementlerinin fiyatlari 1

Şekil.3. 2020 Şubat – Mart aylarında bazı nadir toprak elementlerinin fiyatları

 

Peki ya birincil metallerin ve nadir toprak elementlerinin çevresel etkileri ne?

Onların olumsuz etkileri çıkarma, madencilik ve işleme kaynaklıdır (Omadara and et. al., 2019). Bu etkiler maden sahasından başlayarak bertaraf aşamasına kadar devam eder. Özellikle neodimin ve disprosiyumun geri dönüşümü mümkün olmadığından onların negatif etkileri oldukça büyüktür. Rapor sonuçlarına % 50’dan fazla lityum ve bakır üretimi nedeniyle 2019 yılında Afrika, Avustralya ve Çin’de olağanüstü sıcaklık ve sel baskınları meydana gelmiştir.

Ömrü tamamlanmış malzemeler için girişimcilik faaliyetleri

Ömür sonu sadece malzemenin bertaraf yöntemini kapsamaz aynı zamanda malzemenin dizayn aşamasını da kapsar. 2020 yılında Siemens Gamesa Yenilenebilir Enerji kendi sürdürülebilirlik raporunda CO2 emisyonlarının 3,2 t/MW, türbin geri dönüştürülebilirliğinin % 85, kritik kimyasal madde kullanımının % 94 olduğunu açıklamıştır. Ancak, onların hedefleri 2040 yılında sıfır CO2 emisyonu, % 100 türbin geri dönüştürülebilirliği ve sıfır kritik kimyasal madde kullanımıdır. Ömrü tamamlanmış fotovoltaik panelleri kapsayan bir endüstriyel simbiyoz projesi olan ZeroWIN 11 ülkeden 30 iş birlikçiyle 2009 – 2014 yılları uygulanmıştır. ZeroWIN ile % 30 sera gazı emisyonları ve % 75 tatlı su kullanımı azaltılmıştır. % 70 yeniden kullanım ve atıkların geri dönüşümü gerçekleştirilmiştir. Geri dönüştürülebilir termoplastik reçine olan Elium rüzgar türbin kanatlarında kullanılması için Arkema şirketi tarafından üretilmiştir.

omur sonu asamalari 1

Şekil.4. Ömür sonu aşamaları

Biz buradan ne anladık ?

İşletmeler toksik madde içermeyen malzemelerden ham madde olarak yararlanırlarsa yeşil ve finansal sürdürülebilirliğe daha fazla katkı sağlarlar. Ayrıca, kolay ayrılabilen ve eko tasarımlar endüstriyel simbiyoz açısından daha verimli olmasını sağlar. Ancak, endüstriyel simbiyozun uygulanabilirliği için daha çok yol kat edilmesi gerekiyor.

----------------İngilizce Versiyon / English Version----------------

Prioritizing End Of Life The Renewable Energy Equipments Within Circular Economy

No matter what people tell you, words and ideas can change the world

Renewable energy is defined as clean energy and green technology which causes zero or too low emissions, does not pollute water, soil and does not run out. Renewable energy species are solar energy, wind energy, tidal power energy, biomass energy, geothermal energy, respectively (Alrikabi, 2014).

Renewable energy capacities could be listed as hydropower was 1150 GW, biopower was 13.9 GW, ocean power was 0.5 GW, wind power was 651 GW, solar PV was 627 GW, concentrating solar thermal power was 6.2 GW, geothermal power was 13.9 GW in 2019 year the worldwide, respectively. In addition, according to data of the 2019 year, total consumption of these renewable energy sources was equal to approximately one seventh of the fossil fuel consumption. Nowadays, this rate shows that the tendency towards non renewable energy sources are very high. Non renewable sources bring about SO2, CO, CO2 and CH4 emissions by increasing climate changes, genetic mutations, cancer and asthma events (Ragazzi and et. al., 2017).

Is non renewable energy sources polluting and our world and effecting our health by itself or is the world polluted and was sicked because of us ? If you ask me, the answer to this question is that people are guilty since they benefit non renewable energy sources. Non renewable energy sources are indirectly culprit. 

yenilenebilir enerji turleri 1

Fig. 1. Renewable energy species

Is the Kalundborg model applicable?

Industrial symbiosis can be identified material exchange happening between two and more industries, also ensuring their environmental, social, economic sustainability (Jacobsen, 2006). Kalundborg industrial symbiosis model base upon energy, water and material flows. Thanks to Kalundborg model some advantageous situations are occurred that 635,000 tonnes the CO2 emissions reduction, ensuring to save of the 24 million Euro, 14 million Euro socio economic, 100 GWh energy and 3.6 million m³ water, taking under the control 87,000 tonnes materials in the 2015 year. 

While being produced photovoltaic panels and wind turbine, they includes some minerals and metals. These are used arsenic, boron in semi conductor chip, cadmium, indium, galium, copper in thin film cells, titanium dioxide in solar panels, molybdenum in photovoltaic cells, lead in battery, copper in cable, cobalt in magnet, gypsum, sand, gravel, limestone and clay in cement, copper in cable, rare earth elements in battery, respectively (Karapınar, 2021). Also, raw materials are used thermoplastic resin, epoxy , glass fiber in gearbox, tower and generator. A small industrial symbiosis model is realized by using the end of life solar panels and wind turbines equipments as raw materials in the automotive and chemical industries.

kalundborg endustriyel model 1

Fig.2. Kalundborg industrial model

Volatilization prices of primary metals and rare earth elements

Primary metals are manufactured from scrap metal and metal ore. Rare earth elements are metals group consisting of scandium, yttrium and 15 lanthanide elements. The primary metals and rare earth elements price value quite fluctuant due to limited supply (Renner and Wellmer, 2019). The most rare earth production worldwide can be listed as 81% China, 2% Russia, 15% Australia, 2% Brazil and 3% Thailand, Vietnam, India, Malaysia in 2019 year. Primary metals and rare earth price fluctuations were adversely affected raw material demand in the automotive, electrical and construction industries (Rossen, 2015). The report has been reported 28.5% neodymium, 1% boron, 4.4% dysprosium, 66% iron, 2.4% cadmium telluride, 95.4% crystalline silicon, 1.9% copper indium gallium selenide, 0.3% amorphous silicon usage as raw materials the in wind turbine and photovoltaic panels for 2018 year, respectively. 

nadir toprak elementlerinin fiyatlari 1

Fig.3. Some rare earth element prices February — March in 2020 year

But what about the environmental effects of primary metals and rare earth elements?

Their negatively environmental impacts source from extraction, mining and processing (Omadara and et. al., 2019). This affects begin from mining site continue to their disposal stage. Especially, their negatively environmental quite great affects due to not possible recycling of the neodymium and dysprosium. According to report results that over 50% lithium and copper production were brought about extreme heat and flooding in Africa, Australia and China 2019 year. 

Entrepreneurship activities for end of life materials

End of life is scoped not only the material disposal method but also the material design stage. Siemens Gamesa Renewable Energy explained that was CO2 emissions 3.2 t/MW and turbine recyclability 85%, was used 94% critical chemical substances own sustainability report in the 2020 year. However, their targets zero CO2 emissions, 100% turbine recyclability and zero critical chemical substances usage in the 2040 year. ZeroWIN which is an industrial symbiosis project scoped end of life photovoltaic panels was applied with 30 partners from 11 countries between 2009 and 2014 year. With ZeroWIN was reduced 30% greenhouse gas emissions and 75% fresh water usage. Also, was happened 70% reuse and recycling waste. Elium which is a recyclable thermoplastic resin was manufactured by Arkema Company for wind turbine blades usage. 

omur sonu asamalari 1

Fig.4. End of life stages

So what did we understand?

If businesses benefit from toxic substances free as raw materials, more contribute to green and financial sustainability. Also, easy separable materials and eco designs ensure to more effective in terms of industrial symbiosis. but, It has to be more gained ground on this topic for applicability of the industrial symbiosis. 

 

 

Referanslar ve İlgili Linkler

Alrikabi, N. K. M. A. (2014). Renewable energy types. Journal of Clean Energy Technologies, 2(1), 61–64.

Jacobsen, N. B. (2006). Industrial symbiosis in Kalundborg, Denmark: a quantitative assessment of economic and environmental aspects. Journal of industrial ecology, 10(1‐2), 239–255.

Karapınar, N. (2021). Mineral ve metallerin insan hayatındaki önemi. Journal of Bilim ve Teknik, 54(644), 40–46. 

Omodara, L., Pitkäaho, S., Turpeinen, E. M., Saavalainen, P., Oravisjärvi, K., & Keiski, R. L. (2019). Recycling and substitution of light rare earth elements, cerium, lanthanum, neodymium, and praseodymium from end-of-life applications-A review. Journal of Cleaner Production, 236, 117573.

Ragazzi, M., Ionescu, G., & Cioranu, S. I. (2017). Assessment of environmental impact from renewable and non-renewable energy sources. International Journal of Energy Production and Management, 2(1), 8–16.

Renner, S., & Wellmer, F. W. (2019). Volatility drivers on the metal market and exposure of producing countries. Mineral Economics, 1–30.

Rossen, A. (2015). What are metal prices like? Co-movement, price cycles and long-run trends. Resources Policy, 45, 255–276.

https://www.ren21.net/wp-content/uploads/2019/05/gsr_2020_full_report_en.pdf.

https://www.ren21.net/wp-content/uploads/2019/05/GSR2021_Full_Report.pdf.

http://www.symbiosis.dk/en/.

https://www.ellenmacarthurfoundation.org/case-studies/effective-industrial-symbiosis.

https://eitrawmaterials.eu/wp-content/uploads/2020/04/rms_for_wind_and_solar_published_v2.pdf.

https://www.ideals.illinois.edu/bitstream/handle/2142/2325/chapter1.htm#:~:text=The%20primary%20metals%20industries%20include,the%20refining%20or%20casting%20process.

https://www.br.de/wissen/seltene-erden-metalle-smartphones-china-100.html.

https://www.earthworks.org/cms/assets/uploads/2019/04/MCEC_UTS_Report_lowres-1.pdf.

https://www.iea.org/reports/the-role-of-critical-minerals-in-clean-energy-transitions/executive-summary.

https://en.institut-seltene-erden.de/prices-for-rare-earths-in-march-2020/.

https://www.siemensgamesa.com/en-int/-/media/siemensgamesa/downloads/en/sustainability/sustainability-strategy-2040.pdf?la=en-bz&hash=75F8D1F948B5687036A251E5ADFC8335AAA4359F.

https://collections.unu.edu/eserv/UNU:2738/ZeroWIN_policy_recommendations.pdf.

https://www.arkema.com/global/en/arkema-group/innovation/new-energies/wind-power/.

 

Yazar: Tuğçe ERVAN - Çevre Mühendisi

 

Bizleri desteklemek ve tüm güncel gelişmelerden haberdar olmak için bizi sosyal medyada takip ediniz...
sosyal medya facebooksosyal medya instagramsosyal medya linkedin


sosyal medya twitter
sosyal medya telegramsosyal yousosyal meyda bip

Pin It

Destekleyenler

Welcome in the demo