Çimento Sektöründe Endüstiyel Simbiyoz ve Enerji Verimliliği

Türkiye Teknoloji Geliştirme Vakfı
ÇİMENTO SEKTÖRÜNDE
ENDÜSTRİYEL SİMBİYOZ
VE ENERJİ VERİMLİLİĞİ
Ferda ULUTAŞ
Çevre Projeleri Koordinatörü
Türkiye Teknoloji Geliştirme Vakfı
Technology Development Foundation of Turkey
Environmental Projects Coordinator
INDUSTRIAL SYMBIOSIS AND ENERGY
EFFICIENCY IN CEMENT SECTOR
14
1.GİRİŞ
1. Introduction
Çimento sektörü hem ülkemizde hem de dünya
genelinde enerji ve hammadde tüketimi açısından
ön plana çıkan başlıca sektörlerden biridir. Çimento üretiminde enerji tüketiminin yanı sıra hammadde kullanımından da kaynaklanan karbon dioksit
(CO2) salımları, bu sektörü günümüzün belki de en
önemli çevre sorunu olan iklim değişikliği açısından
da üzerinde durulan başlıca sektörlerden biri konumuna getirmiştir.
Cement sector is one of the major sectors which
became prominent in terms of energy and raw
material consumption in our country and across
the globe. Besides energy consumption in cement
sector, also carbon dioxide emissions (CO2) resulting
from raw material usage, in terms of climate change
which is probably the most important environmental
concern currently brought the sector to a position
that became one of the major overemphasizing
sectors.
Günümüzde gerek kaynakların giderek azalması ve
yaşamı tehdit eder hale gelmesi, gerekse çevre sorunlarının neden olduğu sosyal ve ekonomik riskler
nedeniyle, “sürdürülebilirlik” yaklaşımı gündemin
en öncelikli maddelerinden biri olmaya devam etmektedir. Sürdürülebilirlik konusu çimento sektörü
için de en önemli tartışma konularından biri olup,
bu sektör sürdürülebilirlik ile ilgili pek çok politika,
strateji ve yöntemin değerlendirildiği, uygulandığı
ve iyileştirmeye yönelik önerilerin geliştirildiği bir
sektör konumundadır.
Currently, due to the resources that are gradually
decreasing and becoming to threaten lives as
well as the social and economic risks caused by
the environmental problems, “sustainability”
approach continues to be the primary agenda
topic. Sustainability issue is also one of the most
important matters of debate for cement sector,
where many policies, strategies and methods are
assessed, implemented and which improvement
suggestions are created in respect with this sector.
Çimento üretiminin tüm yaşam döngüsü çerçevesinde değerlendirildiği ve enerji başta olmak üzere
kaynak tüketiminin ve çevresel etkilerin -özellikle
Many studies are performed where cement
production is assessed in the scope of lifecycle
and relating to resource consumption, to reduce
Alternatif Enerji Kaynakları & Enerji Verimliliği
15
de CO2 salımlarının- azaltılmasına yönelik pek çok
çalışma yapılmaktadır. Hammaddelerin elde edilmesi aşamasından başlayarak üretim süreçlerinin
yanı sıra tüketim aşamasının da tüm boyutlarıyla
ele alındığı “yaşam döngüsü” perspektifi ile bakıldığında kaynak yönetimine bütüncül bakışın önemi
enerji verimliliği açısından da daha da görünür hale
gelmektedir. Her türlü kaynağın tüketimi aynı zamanda enerji tüketimi anlamına gelmektedir.
Günümüzde hem gelişmiş hem de gelişmekte olan
ülkelerde sürdürülebilirlik çerçevesinde değerlendirilen ve uygulanan en önemli ve güncel yaklaşımlardan biri de “endüstriyel simbiyoz”dur. Çimento
sektörü ise endüstriyel simbiyoz uygulamaları için
kritik öneme sahip başlıca sektörlerden biri konumundadır.
Bu makalede, ülkemizde de gündeme gelmeye
başlayan “endüstriyel simbiyoz” kavramı hakkında
bilgi verilecek, bu kavramın çimento sektörü açısından değerlendirmesi yapılarak uygulama örnekleri
paylaşılacak ve enerji başta olmak üzere kaynak
verimliliği açısından sağlanan faydalara dikkat çekilecektir.
2. Endüstriyel Simbiyoz Nedir?
Endüstriyel simbiyoz, günümüz sürdürülebilirlik
yaklaşımı kapsamında önemli bir araç olarak tüm
dünyada gelişmekte ve yaygınlaşmakta olan bir
kavramdır. Endüstriyel simbiyoz, “tercihen birbirine fiziksel olarak yakın olup, normalde birbirlerinden bağımsız çalışan iki veya daha fazla endüstriyel
işletmenin bir araya gelerek hem çevresel performansı hem de rekabet gücünü artıracak uzun süreli
ortaklıklar kurmaları ve dayanışma içinde çalışmaları” olarak tanımlanmaktadır. Bu yaklaşım, işletmeler arasında madde (atık, yan ürün, vb.) ve enerji
değişimi başta olmak üzere olası her türlü kaynağın
(hammadde, enerji, su, altyapı, üretim araçları, insan kaynakları, arazi, vb.) ortaklaşa kullanılması ve
böylelikle kaynak kullanımının optimize edilmesine
yönelik her türlü yönetsel ve ticari işbirliğinin hayata geçirilmesini içermektedir.
Endüstriyel simbiyozun en temel uygulama şekli bir
işletmenin atığının, yan ürünün ya da atık ısısının
başka bir işletme tarafından girdi olarak kullanılmasıdır. Bu şekilde oluşturulan “simbiyotik ilişki” ile
her iki işletme için de ekonomik ve çevresel kaza-
16
Alternatif Enerji Kaynakları & Enerji Verimliliği
the environmental impacts of primarily energy
-especially CO2 emissions. When it is viewed with
“life cycle” perspective which discusses from raw
material obtaining process to production processes
as well as consumption phases in all aspects,
importance of a holistic view to the resource
management, also in terms of energy efficiency will
make it become more visible. All kind of resource
consumption, at the same time means energy
consumption.
Currently in developed and emerging countries,
“industrial symbiosis” is one of the most important
and current approaches which have been assessed
and implemented in the scope of sustainability.
Cement sector is one of the major sectors which
have a critical position for industrial symbiosis
implementations.
In this Article, information will be presented
relating to the “industrial symbiosis” concept
which also started to become a current issue in our
country; assessment of this concept in respect with
cement sector will be made and implementation
examples will be shared and the benefits provided
in terms of resource efficiency, mainly energy will
be underlined.
2. What is Industrial Symbiosis?
Industrial symbiosis is a concept being developed
and disseminated all over the world as an important
tool within the scope of today’s sustainability
approach. Industrial symbiosis is defined as
“Association of two or more industrial companies
which operate separately but are preferably close
to each other physically that build long term
partnerships and work in solidarity in the aim of
increasing their environmental performance as well
as their competitive power”. This approach involves
the physical exchange of materials between the
companies primarily energy (such as waste, byproduct etc.); shared use of all kind of sources
(raw material, energy, water, substructure, means
of production, human resources, land, etc.) and
hence, all kind of managing and trade collaboration
for optimizing the source usage is realized.
Basic implementation of industrial symbiosis
involves the waste, by-product or waste heat of one
company to be used by the other company as an
nımlar söz konusu olmaktadır. Diğer bir ifade ile,
atık bertaraf maliyetlerinde azalma sağlanırken,
atığın depolanma ihtiyacı ortadan kalkmakta, hammadde ve enerji ikamesi sağlanırken, katma değerli
ürünlerin üretilmesi mümkün olmaktadır.
Endüstriyel simbiyoz, dünyanın farklı yerlerinde,
ulusal, bölgesel programlar olarak uygulanmakta,
sanayi bölgelerinde ise “eko-endüstriyel park” yaklaşımı ile hayata geçirilmektedir. Endüstriyel simbiyoz, eko-kent, eko-şehir gibi kavramların hayata
geçmesi için de vazgeçilmez bir yaklaşım olarak
ortaya çıkmaktadır. Endüstriyel simbiyozun etkin
ve sürdürülebilir bir biçimde uygulanması için, işletmelerin meydana getirdiği işbirliği ağlarının oluşturulması ve ağın parçası olan işletmeler arasındaki
atık alışverişi ve diğer işbirliklerinin etkin şekilde yönetilerek geliştirilmesi gerekmektedir.
3. Endüstriyel Simbiyoz ve
Çimento Sektörü
Production
Industrial symbiosis is implemented as national
or regional programs in different parts of the
world and is implemented as “eco-industrial park”
approach in industrial zones. Industrial symbiosis
also appears to be an indispensible approach to
actualize the concepts such as eco-city and ecotown. For effective and sustainable implementation
of industrial symbiosis, collaboration networks
of enterprises should be created and the waste
exchange and other collaborations between the
involved companies should be effectively managed
and developed in accordance.
3. Industrial Symbiosis and Cement Sector
Çimento sektörü endüstriyel simbiyoz uygulamaları
için en önemli sektörlerden biridir. Uzun yıllardan
beri çeşitli atıkların çimento üretiminde hammadde
ve enerji kaynağı olarak kullanılması sağlanmakta,
buna paralel olarak çimento fırınları, sorun teşkil
eden pek çok atığın bertarafı için çözüm olanağı
sunmaktadır. Bunun ilk örnekleri, 2000 yıllarında
Belçika ve İtalya’da görülmüştür: Kontaminasyon
potansiyeli olan hayvansal atıkların çimento fırınlarında değerlendirilmesi ile hem sorunlu atıkların
bertarafı hem de çimento üretimi için yakıt ikamesi
sağlanmıştır. [1] Öte yandan, geleneksel çimento
üretiminde halen yenilenebilir olmayan kaynakların
(ör: fosil yakıtlar) yoğun olarak kullanıldığı ve kaynakların kullanılarak atığa dönüştürüldüğü “lineer
sistemlerin” bulunduğu da bir gerçektir. [2] Ancak
günümüz koşulları çerçevesinde “döngüsel sistemlere” yönelik her olanağın değerlendirilmesi gerekmektedir. (Şekil 1)
Resource
input. The “symbiotic relation” constituted by this
way is to the economic and environmental benefit
of both companies. With other words, while the
waste disposal cost is decreased, storage need is
eliminated, raw material and energy substitution is
provided and value added production is enabled.
Cement sector is one of the most important
sectors for industrial symbiosis implementation.
Since long years various wastes are used by
cement plants as raw material, energy source
and cement kilns provide solution by disposal
of many kinds of wastes which create problems.
First examples were seen in Italy and Belgium in
2000s; by the utilization of animal wastes which
have contamination potential, the disposal of the
problematic wastes as well as fuel substitution
was provided for cement production. [1] On the
other hand, the fact is that at present the nonrenewable sources (i.e. fossil fuels) are intensively
used in traditional cement production and there
are “linear systems” to transform the used sources
into wastes. [2] However, each possibility should
be assessed for “circular systems” in the scope of
current conditions. (Figure 1)
Waste
Linear System
Resource
Production
Waste
Şekil 1. Lineer ve Döngüsel Üretim Sistemleri
Figure 1. Linear and Circular Production Systems
Production
Circular System
17
Endüstriyel simbiyoz yaklaşımı çerçevesinde daha
kapsamlı olarak bakıldığında, farklı sektörlerden
kaynaklanan atıkların ve yan ürünlerin çimento
üretiminde değerlendirilmesinin yanı sıra çimento
üretiminden kaynaklanan atık ve atık ısının farklı
işletmelerde kullanılma olanağı da bulunmaktadır
(Şekil 2).
Wastes from
different
enterprises
- Raw material
substitution
- Fuel subs.
When it is comprehensively reviewed within the
scope of industrial symbiosis approach, in addition
to the wastes which are sourced by different sectors
and the by-products which are used in cement
production, it is also possible that wastes and waste
heat resulted from cement production to be used
by different enterprises. (Figure 2).
Cement Production Plant
Waste heat and
other waste
input for other
enterprises
Şekil 2. Çimento Sektörü için Endüstriyel Simbiyoz
Figure 2. Industrial Symbiosis for Cement Sector
Bir işletmede kaynak verimliliği ve atık azaltımının
sağlanmasına yönelik gerçekleştirilebilecek endüstriyel simbiyoz bağlantılı faaliyetler
18
Industrial symbiosis connected activities to be
executed by an enterprise for waste reduction
and source efficiency can be classified under the
following headings;
- Hammaddelerin ikame edilmesi
- Ürün geliştirme
- Yakıtların ikame edilmesi
- Çıktıların değerlendirilmesi
başlıkları altında sınıflandırılabilmektedir.
-
3.1. Hammaddelerin İkame
Edilmesi ve Ürün Geliştirme
3.1.Substitution of Raw Materials and
Product Development
Çimento üretiminin iki ana girdisi enerji ile kireçtaşı (kalker) ve kil gibi hammaddelerdir. Kireçtaşı,
kil ve diğer hammaddelerin öğütülüp homojenize edilerek döner fırınlarda beslenmesi ile klinker
üretimi gerçekleşmektedir. Klinker üretiminde
alternatif malzemelerin kullanılmasına yönelik
pek çok örnek bulunmaktadır. Bunların başında,
çeşitli atıkların yakılması sonucu açığa çıkan uçucu kül ve taban külünün kullanımı gelmektedir.
Yurt dışında özellikle belediye çöplerinin ya da evsel atık su arıtma çamurlarının yakılması sonucu
oluşan küller bu amaçla kullanılmaktadır. Düşük
oranlarda demir oksit ve silika ilavesi ile bu tür
küllerin klinker üretiminde kullanımı mümkün olmaktadır. [3, 4]
Main two input of cement production is energy and
raw materials such as lime (limestone) and clay.
Clinker production is executed by grinding and
homogenizing lime, clay and other raw materials and
supplied to rotary kilns. There are many examples
for utilization of alternative materials in clinker
production. Mostly it is used fly ash and bottom
ash which is released as a result of combustion of
various wastes. In abroad, especially fly ash formed
by the combustion of water treatment sludge of
domestic waste or municipal garbage is used for
this purpose. By low rate of ferric oxide and silica
additive it is possible to use these ashes in clinker
production. [3, 4]
Alternatif Enerji Kaynakları & Enerji Verimliliği
Substitution of raw materials
Product development
Substitution of fuels
Output assessment
Diğer taraftan, ürün geliştirme kapsamında klinker ile birlikte farklı malzemelerin kullanıldığı çimento türlerine yönelik çalışmalar da yapılmaktadır. Tamamlayıcı nitelikte çimentomsu malzemeler olarak tanımlanabilecek bu tür malzemelerden
bir ya da daha fazlası klinkere karıştırılarak kullanılabilmektedir. Bu şekilde daha mukavemetli
çimentoların üretimi de söz konusu olabilmektedir. [5] Klinker ile karıştırılarak kullanılabilecek
alternatif malzemeler arasında granüle edilmiş
yüksek fırın cürufu ve kömür yakma sonucu oluşan uçucu kül örnek olarak verilebilir. Uluslararası
kaynaklarda yüksek fırın cürufunun %40, kömür
kaynaklı uçucu külün %30 gibi oranlarda kullanılabileceği belirtilmektedir. [6]
Klinker ile karıştırılarak kullanılabilecek cüruf ve
uçucu kül gibi yaygın malzemelerin yanı sıra, örneğine daha az rastlanan farklı malzemelerin de
kullanılması söz konusudur. Buna örnek olarak
petrol rafinerilerinde katalitik parçalama amaçlı
kullanılan ve kullanımı tamamlanmış silika ve alüminyum içerikli katalizörler [7]; kağıt üretiminden
kaynaklanan mürekkep giderme çamurları (belli
işlemlerden geçirildikten sonra) [8]; çelikhane cürufları ve yapay soda üretiminden kaynaklanan
inert atık [9] verilebilir. Klinker içermeyen çimentolar kapsamında ise, özellikle kömürle çalışan
termik santrallerde kükürt dioksit giderimi için
kullanılan desülfürizasyon sistemlerinden çıkan
atık ve uçucu külün karıştırılarak kullanılabileceği
de belirtilmektedir. [10]
On the other hand, in the scope of product
development also studies are conducted for cement
types of which different materials are used in
addition to clinker. One or more of these materials
which can be defined as supplementary materials
are mixed to clinker. By this way, it is possible to
produce more durable cement. [5] Among the
alternative materials to be mixed with clinker, it
could be given the granulated blast furnace slag and
fly ash released by coal combustion. International
sources specify that blast furnace slag and fly ash
released from coal combustion can be used with
percentages of 40% and 30%, respectively. [6]
Besides the common materials of blast furnace
slag and fly ash which can be used by mixing
with clinker, it could also be used different
materials which is less precedent. For example;
used catalyzers with silica and aluminum contents
which is used for catalytic splitting purposes in
petrol refineries [7]; deinking sludge (after certain
processes) sourced from paper production [8]; Inert
waste sourced from steelmaking slag and unnatural
soda production [9]. As to cement which does not
contain clinker, it is specified that mixtures of waste
and fly ash released by desulphurization systems
used for sulphur dioxide removal in thermal power
plants operating with coal; could be used in cement
production. [10]
3.2.Substitution of Fuels
It is possible also to substitute fossil fuels with
various wastes as energy source. Typically, waste
3.2. Yakıtların İkame Edilmesi
tires are used for substitution. Fuels produced from
Enerji kaynağı olarak da fosil yakıtların çeşitli
atıklar ile ikame edilmesi mümkündür. Tipik olarak kullanılan bu tür atıklar arasında kullanılmış
lastikler gelmektedir. Lastiklerden üretilmiş yakıtlar (pirolitik yağ ve gaz) da bu kapsamda değerlendirilmektedir. Günümüzde atık lastiklerin tüm
bileşenlerine ayrılarak karbon siyahı ve çelik telin
yanı sıra piroliz yöntemi ile kaliteli yakıt olarak
pirolitik yağ ve pirolitik gaz üretimi, lastiklerin
doğrudan yakılmasından daha fazla katma değer yaratabilmektedir. Endüstriyel simbiyozun
altını çizdiği hususlardan biri de belli bir atıktan
en fazla katma değerin yaratılması, mevcut atık
değerlendirme yöntemlerinin de bu bakış açısıyla
geliştirilmesidir.
tire (pyrolytic oil and gas) are also assessed within
this scope. Currently, decomposition of waste tires
and production of pyrolytic oil and pyrolytic gas as
fuel, besides carbon black and steel wire can create
a higher added value than direct combustion
of tires. Another issue that industrial symbiosis
underlines is to create the highest added value and
to develop the present waste valorization methods
with this point of view.
In addition, animal wastes, used solvents, filter
sludge, plastic wastes, paint residues, dewatered
domestic waste water treatment sludge and
hazardous wastes can also be used as alternative
19
Bunun yanı sıra, hayvan artıkları, kullanılmış solventler, filtre çamurları, plastik atıklar, boya kalıntıları, susuzlaştırılmış evsel atıksu arıtma çamurları
ve tehlikeli atıklar da çimento üretiminde alternatif
yakıt olarak kullanılabilmektedir. Son yıllarda çalışmaların yapıldığı bir diğer alternatif ise biyokütle
gazlaştırma tesislerinden çıkan uçucu küldür. [2]
Biyokütle gazlaştırma tesislerinin uçucu külü içerik
olarak diğer uçucu küllerden farklılık göstermekte
olup %10-60 arasında yanmamış karbonun yanı
sıra poliaromatik hidrokarbon (PAH), vb. de içerebilmektedir. Söz konusu yanmamış karbonun
çimentoda enerji kaynağı olarak değerlendirilebilmesi hem gazlaştırma hem de çimento tesisinin
verimliliğini artırmaktadır. Ülkemizde atıkların gazlaştırılmasına yönelik tesisler henüz yaygın olarak
kullanılmamakta olup sınırlı sayıda tesis bulunmaktadır. Ancak, bu tür atık değerlendirme olanakları
ve simbiyotik ilişkiler dikkate alınarak tesislerin işletme maliyetlerinin düşürülmesi ve fizibilite açısından daha etkin hale getirilmesi mümkün olacaktır.
Hem mevcut hem de planlanan tesisler için bu husus dikkate alınmalıdır.
fuel in cement production. In recent years, another
3.3.Çıktıların Değerlendirilmesi
by the utilization of outside waste sources, there
alternative which is been worked on is the fly
Çimento sektörü daha çok işletme dışından gelen
atıkları değerlendirme yönü ile öne çıkmakla birlikte, çimento üretimi sonucu ortaya çıkan atık ısının
ve diğer atıkların farklı sektörler tarafından değerlendirilmesi de söz konusudur.
is also a possibility of the waste heat as a result of
ash released from bio-mass gasification plants.
[2] The fly ash from bio-mass gasification plants
shows difference to other fly ashes and contains
between 10-60% of unburned carbon as well as
polyaromatic hydrocarbon (PAH) etc. To evaluate
the said unburned carbon in cement as a fuel
source, results to increase both the gasification
and cement plant’s efficiency. Gasification of
wastes is not commonly used in our country and
there are limited plants in this respect. However, by
the consideration of this type of waste utilization
possibilities and symbiotic relations, it will be
further possible to reduce the operational costs of
the plants and provide further efficiency in terms
of feasibility. This case should be considered for
both the existing and intended plants.
In recent years, it is emphasized on the economic
and
environmental
benefits
of
integrating
especially the large scaled plants which generate
energy from wastes with cement plants or
Son yıllarda özellikle atıktan enerji üretilen büyük
ölçekli tesislerin çimento tesisleri ile entegre edilmesinin ya da birbirlerine yakın olmasının ekonomik ve çevresel açıdan önemli faydalar sağladığı
üzerinde durulmaktadır. Özellikle doğrudan çimento fırınlarına beslenemeyen ancak ön işlem
gerektiren atıkların yakıt haline dönüştürülmesi
için de bu yaklaşım önemli fırsatlar sunmaktadır.
Bu kapsamda değerlendirilen uygulamalar şunlardır:
having them physically co-located. This approach
presents significant opportunities especially for
transforming the wastes which cannot be directly
supplied to cement kilns but require pretreatment.
Implementations assessed in this scope are as
following:
- Syngas generation from mixed wastes by pyrolysis
and gasification: Syngas which is generated
by
gasification
method
from
biodegradable
municipality garbage can be supplied to the cement
- Karışık atıklardan piroliz ve gazlaştırma ile singaz
üretimi: Biyo-bozunur belediye çöplerinin gazlaştırma yöntemi ile üretilen singaz çimento fırınına
yakıt olarak beslenebilmektedir. Atıkların kömür
ile birlikte gazlaştırıldığı hibrit sistemler de bu kapsamda değerlendirilmektedir.
- Organik atıklardan anaerobik bozundurma yöntemi ile biyogaz üretimi: Anaerobik bozundurma
yöntemi ile farklı nitelikteki organik atıklardan
(tarımsal, hayvansal, endüstriyel, evsel) ve bunların çeşitli karışımlarından biyogaz (metan) üretimi
gerçekleşmektedir. Bu yakıt çimentoda kullanılabileceği gibi, yan ürün olarak elde edilen organik
gübre de ayrıca gelir kaynağı olarak değerlendirilebilecektir.
20
Alternatif Enerji Kaynakları & Enerji Verimliliği
kiln as fuel. The wastes which are gasified together
with coal by hybrid systems are also assessed in
this scope.
- Biogas generation from organic wastes by
anaerobic digestion method: biogas (methane)
generation is realized by different type of organic
wastes (agricultural, animal, industrial, domestic)
and various mixtures of these wastes by anaerobic
digestion method. This fuel can be used in cement
and also the organic fertilizer which is generated as
by-product can be used as an income source.
3.3. Output Evaluation
Although the cement sector comes forward rather
Yukarıda da belirtildiği gibi çimento sektörünün en
önemli unsurları arasında yoğun enerji kullanımı ve
CO2 salımı yer almaktadır. Bu çerçevede endüstriyel simbiyoz yaklaşımıyla uyumlu olarak geliştirilen
önerilerden biri de çimento üretim tesisleri yakınında alg ve mikro-alg üretim tesislerinin kurularak
çimento fırınlarından çıkan atık ısının ve CO2’nin
bu tesislere beslenmesi ve elde edilen biyokütleden de biyo-yakıt başta olmak üzere çeşitli biyoürünlerin elde edilmesidir. [2] Bu konuda dünyada
ve ülkemizde yürütülen çok sayıda Ar-Ge çalışması
da bulunmaktadır.
Çimento fırınlarından kaynaklanan atık ısının değerlendirilebileceği bir diğer alan da evsel atıksu
arıtma çamurlarının kurutulmasıdır. Arıtma çamurlarının bu şekilde kurutulması ile elde edilen
ürün ise alternatif yakıt olarak tekrar çimento üretiminde kullanılabilmektedir. Bu tür bir uygulama
çimento üretimine yakıt ikamesi sağlamasının yanı
sıra, 3.1. bölümde de belirtildiği üzere klinker üretiminde hammadde ikamesi olarak da işlev görmektedir. [11]
4. Çimento Sektöründe Endüstriyel
Simbiyoz Uygulama Örnekleri
2. bölümde de belirtildiği üzere endüstriyel simbiyoz hem gelişmiş hem de gelişmekte olan ülkelerde uygulanan, sanayi bölgelerinde eko-endüstriyel
park ve/veya eko-kent, eko-şehir gibi yaklaşımlarla
hayata geçirilen bir kavramdır. Çimento sektörü
pek çok ülkede ekonomik açıdan öne çıkan, aynı
zamanda da çevresel boyutları üzerinde durulan
bir sektördür. Özellikle atık değerlendirme kapsamında kritik bir role sahip olan çimento sektörü
pek çok ülkede endüstriyel simbiyoz çalışmalarının
ve uygulamalarının odağında yer almıştır. Bu bağlamda, Japonya, Endonezya, Çin ve Avustralya’dan
çeşitli örnekler bölümde özetlenmektedir.
4.1. Japonya
“Kawasaki Eko-Kenti” Japonya’nın önde gelen
eko-endüstriyel parklarından biridir. Japonya’da
cement production and other wastes to be utilized
by different sectors.
As mentioned above, one of the most important
concerns is intensive energy usage and CO2
emissions in cement sector. In this respect, one
of the suggestions developed in compliance with
industrial symbiosis approach is to install algea and
micro-algea production systems near the cement
production plants and to supply the waste heat
and CO2 from cement kilns to these plants and
to obtain primarily bio-fuel from the generated
biomass and other various bio-products. [2] There
are numerous R&D studies being carried out in this
issue in our country and the world.
Another area where the waste heat sourced by
cement kilns can be utilized is the drying of domestic
waste water treatment sludge. The product to
be obtained by the drying of treatment sludge
can also be used as an alternative fuel in cement
production. By this type of an implementation, in
addition to providing fuel substitution to cement
production, the product also functions as raw
material substitution in clinker production, as
mentioned in part 3.1. [11]
4. Implementation Examples of
Industrial Symbiosis in Cement Sector
As mentioned in part 2, industrial symbiosis is a
concept which is implemented in developed as well
as emerging countries and actualized by approaches
such as eco-industrial park in industrial zones and/
or eco-city and eco-town. In many countries cement
sector comes to prominence and emphasized in
terms of economic and environmental dimension.
Especially, in the scope of waste utilization cement
sector has a critical role and has been in the center
of symbiosis studies and implementations in many
countries. In this context, it is summarized in this
section various examples from Japan, Indonesia,
China and Australia.
4.1. Japan
The “Kawasaki Eco-Town” is one of the leading
eco-industrial parks in Japan. It was developed in
21
devlet tarafından yürütülen ulusal program kapsamında geliştirilmiştir. Bölgedeki belli başlı sektörler arasında demir-çelik, kimya, çimento, metal
işleme ve kağıt sektörleri yer almaktadır. Bölgedeki endüstriyel simbiyoz faaliyetleri kapsamında;
demir-çelik tesislerinden kaynaklanan yüksek fırın
cürufu, kağıt geri dönüşüm tesisinden kaynaklanan çamur ve atık yakma tesislerinden gelen kül
alternatif hammadde olarak çimento fabrikasında kullanılmaktadır. Bölgeden kaynaklanan plastik atıklar ve atık lastikler alternatif yakıt olarak
değerlendirilirken, atıksu arıtma tesisinden çıkan
arıtılmış su da çimento fabrikasında soğutma ve
üretim amaçlı kullanılmaktadır. Ayrıca atıksu arıtma çamuru, cüruf ve inşaat alanlarından çıkan
üretim fazlası toprak da yine hammadde ikamesi
olarak değerlendirilmektedir. Böylece tesiste kil
ihtiyacı tamamen bölgedeki atıklardan karşılanmaktadır. Bu şekilde söz konusu çimento fabrikasının CO2 salımında yılda 43.000 ton’luk bir azalma sağlandığı da belirtilmektedir. [12]
4.2. Endonezya
Endonezya’da yapılan bir çalışmada, bir çimento
fabrikasında yapılan yaşam döngüsü değerlendirme ve madde akış analizi çalışmaları ile eko-şehir
prensiplerine uygun bir çimento fabrikası yaklaşımına yönelik ipuçlarının elde edilmesi hedeflenmiştir. Bölgedeki kireç taşı rezervelerinin tükenmekte olması ve çimento üretimine bağlı yüksek
enerji tüketimi ve CO2 salımı, toz salımı gibi unsurlar dikkate alınmıştır. Yapılan çalışmalar ve
değerlendirilen senaryolar sonucunda, çimento
fabrikasının lastik/kauçuk fabrikasının atıkları ile
belediye atıklarını alternatif yakıt olarak kullanmasının yanı sıra, bölgeden kaynaklanan çeşitli
organik atıklarından (nişasta, soya peyniri atıkları,
vb.) biyogaz üretilerek, bu biyogazın da çimento
fabrikasında kullanılması öngörülmüştür. Bu tür
senaryolar ile ekonomik ve çevresel etkilerin yanı
sıra sosyal açıdan da önemli avantajlar sağlanacağı vurgulanmıştır. [13]
4.3. Çin
Çin’deki en büyük şeker rafinerilerinden birini işleten Guitang Grup (GG) adlı holdingin endüstriyel simbiyoz açısından değerlendirmesi yapılmış
ve pek çok iyileştirme olanağı ortaya çıkmıştır.
Grup, şeker üretimi dışında alkol, çimento, güb-
22
Alternatif Enerji Kaynakları & Enerji Verimliliği
the scope of national program conducted by the
government. The major sectors in the region are
iron-steel, chemical, cement, metal working and
paper sectors. In the scope of industrial symbiosis
in the region, it is used blast furnace slag released
from iron-steel plants; sludge from paper recycling
plants and fly ash from waste combustion plants is
used as alternative raw material in cement plants.
While the plastic wastes and waste tires sourced by
the region are utilized as alternative fuel, treated
water from waste water treatment facility is used
for cooling and production purposes in cement
plants. In addition, the waste water treatment
sludge, slag and surplus soil from construction
sites are also utilized as raw material substitution.
Thus, the clay need is completely met by the
region’s wastes. It is specified that by this way, CO2
emission of the said cement factory is reduced by
43.000 tons annually. [12]
4.2. Indonesia
According to a study in Indonesia, by material
flow analysis and life cycle assessment in a cement
plant, it was aimed to obtain a clue for a cement
plant complying to eco-town principle approach.
Issues such as the exhaust of lime stone reserves
in the region, high energy consumption of cement
production as well as dust and CO2 emissions were
taken into consideration. As a result of the study and
scenarios assessed relating to the cement plants,
re, kağıt ve geri kazanım-geri dönüşüm alanlarında faaliyet göstermektedir. Farklı üretim faaliyetleri olan Grup için endüstriyel simbiyoz önemli bir
strateji olarak ortaya çıkmaktadır. Örnek olarak,
şeker üretiminden kaynaklanan filtre çamuru ve
CO2 çimento üretiminde değerlendirilmeye başlanmış, kağıt üretiminden kaynaklanan atıklardan
alkali geri kazanımı sonucu açığa çıkan çamur da
benzer şekilde çimento üretiminde kullanılabilmiştir. Grup dışındaki diğer şeker rafinerilerinin
benzer atıkları da grup içindeki endüstriyel simbiyoz dolaşımına dahil edilmiştir. [14]
4.4. Avustralya
Eko-endüstriyel park uygulamalarının önde gelen ülkelerinden biri Avustralya’dır. Ülkedeki iki
eko-endüstriyel parkta yer alan çimento fabrikalarının endüstriyel simbiyoz uygulamaları değerlendirilmiş ve öneriler geliştirilmiştir. Yüksek fırın
cürufu ve alüminyum-zirkon üreticisinden çıkan
silika çimento üretimine yönlendirilirken, çimento
üretiminden çıkan atıklar izolasyon ve yer karosu
üreticileri tarafından değerlendirilmektedir. Atık
lastikler, atıklardan elde edilen solvent bazlı yakıtlar ve kömürle çalışan termik santralin uçucu
külü de çimento üretimine yönlendirilmektedir.
Bunlara ek olarak; farklı atıkların toplanarak ve
birlikte proses edilerek çimento üretimi için alternatif yakıt üretilmesi, buna yönelik merkezi
bir tesisin kurulması fizibilite çalışması olarak ele
alınmıştır. [15]
industrial symbiosis stands out to be an important
strategy for the Group which operates in different
production areas. For instance, filter sludge from
sugar production and CO2 from cement production
started to be utilized in the cement production.
Similarly the sludge released from the recovery
system in which the alkali is recovered from the
paper production waste.
Other similar wastes
sourced by outside of the Group, from other sugar
refineries were included to the industrial symbiosis
circulation within the Group. [14]
4.4. Australia
Australia is one of the leading countries having ecoindustrial park implementations. The cement plants
which were located in two eco-industrial park in
the country were assessed in terms of industrial
symbiosis implementation and suggestions were
developed. While the silica which sourced by blast
furnace slag and aluminum-zirconium producer
was oriented to the cement production, wastes
from the cement plant were utilized by insulation
and floor tile producers. Waste tires, solvent based
fuels generated by wastes and the fly ash of thermal
power plant which operates with coal also has been
oriented to cement production. In addition, it was
also handled as a feasibility study to collect the
different wastes and be co-processed to be used
in cement plants as alternative fuel and a central
facility to be installed for these activities. [15]
it is anticipated that besides utilization of plastic/
rubber plant and municipal wastes as alternative
5.Sonuçlar ve Öneriler
5. Conclusions and Suggestions
fuel, biogas can be generated from the region’s
İşletmeler arasındaki işbirliği kültürünün gelişmesinin yolunu açan, özellikle de işletmeler arasındaki atık, atık ısı, yan ürün ve diğer kaynakların
değişimini ya da ortak kullanımını öngören endüstriyel simbiyoz yaklaşımı tüm dünyada gelişerek uygulanmaktadır. Çimento sektörü de pek
çok ülkede bu uygulamaların merkezinde yer alan
sektörlerden biridir. Bu çerçevede, hem gelişmiş
hem de gelişmekte olan ülkelerde yapılan çalışmalar, çimento sektörünün yer aldığı pek çok
endüstriyel simbiyoz uygulamasının olduğunu
ortaya koyarken bu açıdan gelişme sağlanabilecek önemli bir potansiyelin olduğunun da altını
çizmektedir. Böylece genel kaynak verimliliğinin
yanı sıra özellikle enerji verimliliğine ve CO2 azaltımına önemli katkılar sağlanabilmektedir.
Industrial symbiosis approach which opens the way
various organic wastes (starch, bean curd wastes,
etc.) and used in cement plant. It is emphasized
that by these scenarios, besides the economic and
environmental impacts, also important advantages
can be provided in social terms. [13]
4.3. China
The Gutang Group (GG) which operates one of the
largest sugar refineries in China and it has been
performed an assessment in respect with industrial
symbiosis and various enhancement methods were
generated. The group besides sugar operates in
other areas such as alcohol, cement, fertilize,
paper, recycling and recovering operations. The
to enhance the collaboration culture between the
enterprises, especially the approach to share or
exchange the waste, waste heat, by product and
other sources between the enterprises is being
implemented and gradually developing in the
world. Cement sector is one of the sectors which
remain to be in the center of these implementations
in many countries. In this respect, the studies
carried out in emerging as well as developed
countries, while presenting various industrial
symbiosis implementation including the cement
sector, also underlines the significant potential
of which development can be achieved. Thus,
contribution will be provided for CO2 reduction
23
Ülkemizde de çimento fabrikaları farklı atıklar
için önemli bir bertaraf olanağı sunmakta, atıklar özellikle alternatif yakıt olarak değerlendirilmektedir. Bu tür uygulamalar pek çok mevzuatın konusu olmaya devam etmektedir. Öte yandan, farklı atıkların alternatif hammadde olarak
değerlendirilmesi olanakları üzerinde daha fazla
durulabileceği düşünülmektedir. Buradaki en
önemli engellerden biri “mevcut hammaddelere erişimin kolay ve düşük maliyetli olması” olarak değerlendirilmektedir. Ancak, zaman içinde
hammadde ve atık bertaraf maliyetlerinin artması ve hammadde üretimine yönelik çevresel
etkilerin ön plana çıkması durumunda bu tür
olanakların değerlendirilmesi daha önemli hale
gelebilecektir.
Çimento üretiminde daha fazla atığın yakıt olarak değerlendirilebilmesi için ülke genelindeki
enerji sektörünün gelişmesi ve farklı enerji teknolojilerinin yaygınlaştırılması da büyük önem
taşımaktadır. Özellikle atıklardan piroliz ve gazlaştırma yöntemleri ile yakıt üretiminin yanı sıra,
biyogaz tesislerinin yaygınlaştırılması çimento
sektörü için daha fazla alternatif yakıt olanağı
sağlarken, bu tesislerin farklı atıklarının değerlendirilmesi ya da farklı simbiyotik ilişkiler için de
yeni fırsatların doğmasını tetikleyecektir.
as well as for general source efficiency, especially
energy efficiency.
The cement plants in our country present an
important
disposal
possibility
for
different
wastes and these wastes are utilized especially
as alternative fuels. This type of implementation
continues
to
be
the
subject
of
numerous
legislations. On the other hand, it is considered to
emphasize further on possibilities for evaluating
other wastes as alternative raw materials. One of
the most important prevention here is considered
to be “accessing to present raw material easily
and with low cost”. However, in time by the
raw material and waste disposal costs increase
and environmental impact comes into forefront,
evaluation of the above possibilities will become
more important.
In order to utilize from more wastes as fuel in
cement production, energy sector’s countrywide
development and also disseminating of different
energy
technologies
Especially
fuel
has
generation
great
by
importance.
pyrolysis
tır. Çimento sektörünün de yer aldığı proje kapsamındaki Ar-Ge ve uygulama çalışmalarının,
bundan sonraki politikalar ve faaliyetler için de
önemli bir girişim olduğu ve diğer ülke örneklerine benzer endüstriyel simbiyoz uygulamalarının
ülkemizde daha da yaygın hale gelmesi ve yaratılan katma değerin artırılmasına önemli katkılar
sağlayacağı öngörülmektedir.
Günümüzde sürdürülebilirlik tüm dünyanın başlıca kaygılarından biridir. Özellikle büyük şirketlerin kurumsal sosyal sorumluluk yaklaşımı sürdürülebilirlik temellerinin üzerinde yükselmektedir. Halen gerek hammadde gerekse enerji tüketimi açısından önemli bir noktada olan çimento
sektörü hem çalışanları hem de bulundukları
bölgede yaşayanlar açısından önemli bir konuma sahiptir. Endüstriyel simbiyoz konusunun bu
bakış açısıyla da ele alınarak, bu kavramın hem
enerji verimliliği hem de genel kaynak verimliliği
açısından sağladığı faydaların üzerinde önemle
durulması gerekmektedir.
dissemination
and
implementation
of
the
industrial symbiosis concept in our country. The
cement sector is also involved in the R&D and
implementation studies in the project scope and
it is anticipated that this will serve as an important
initiative for future policies and activities and allow
the dissemination of symbiosis implementations
in our country as in other countries and having
a significant contribution to increase the created
added value.
Currently, sustainability is the world’s major
concern. In particular, the large companies’
corporate social responsibility approach rises on
sustainability basis. Cement sector which has an
important position in terms of raw material and
energy consumption, is also in an important position
for its employees as well as the people who live in
the vicinity of the plant. Industrial symbiosis issue
should be handled also with this point of view and
this concept should be overemphasized with the
benefits it provides in terms of general resource
efficiency as well as energy efficiency.
and
gasification methods and extending biogas plants
shall provide further alternative fuel possibility for
cement sector and shall trigger new opportunities
to utilize different wastes or create new different
Ülkemizde de çimento sektörünün daha fazla ve
daha gelişmiş simbiyotik ilişkiler kurabilmesi için
mevcut işbirliği ağlarının geliştirilmesi, çimento
ve diğer sektörlerin ortak daha fazla ortak ArGe çalışmaları yapması gibi hususlar gündeme
gelmektedir. Bir diğer konu da çimento üreticilerinin ve diğer sektörlerin temiz üretim ve
endüstriyel simbiyoz yaklaşımlarını daha fazla
içselleştirmeleri ve mevcut üretim ve yönetim süreçlerinde bu konuları daha entegre bir biçimde
ele almalarıdır.
Bakü Tiflis Ceyhan Boru Hattı Şirketi’nin (BTC)
kurumsal sosyal sorumluluk projesi olarak desteklediği ve Türkiye Teknoloji Geliştirme Vakfı (TTGV) tarafından yürütülen “İskenderun
Körfezi’nde Endüstriyel Simbiyoz Projesi” (www.
endustriyelsimbiyoz.org) ile endüstriyel simbiyoz
kavramının ülkemizde de yaygınlaştırılması ve
uygulanmasına yönelik önemli adımlar atılmış-
24
Alternatif Enerji Kaynakları & Enerji Verimliliği
symbiotic relations.
In our country, in order to build more or further
symbiotic relations of the cement sector the
present collaboration networks should enhanced
and further joint R&D studies between the cement
and other sectors should be conducted. Another
issue is that the cement sectors and other sectors
need to further internalize the cleaner production
and industrial symbiosis approaches and to take
these issues within the present production and
management processes with further integration.
Considerable steps have been taken by “Industrial
Symbiosis Project in İskenderun Bay” (www.
endustriyelsimbiyoz.org) conducted by Technology
Development Foundation of Turkey, supported
by Bakü Tiflis Ceyhan Pipeline Company (BTC)
as corporate social responsibility project for
Kaynaklar / References
1. Sürdürülebilir Çimento Üretimi, Avrupa Çimento Sanayinde Alternatif Yakıt ve Hammaddelerin Birlikte İşlenmesi, Cembureau (çeviri: TÇMB)
2. Ammenberg ve ark., 2011, Industrial symbiosis for improving the CO2 performance of cement production, Final report of the CEMEX
Linköping University, Industrial Ecology Project, 2011
3. Lam, ve ark., 2010. Utilization of Incineration Waste Ash Residues in Portland Cement Clinker. CHEMICAL ENGINEERING 21
4. Saikia, ve ark., 2007. Production of cement clinkers from municipal solid waste incineration (MSWI) fly ash. Waste Management 27, 11781189.
5. Nochaiya, ve ark., 2010. Utilization of fly ash with silica fume and properties of Portland cement-fly ash-silica fume concrete. Fuel 89, 768774.
6. US EPA, 2010. Available and emerging technologies for reducing greenhouse gas emissions from the portland cement industry.
7. Antiohos, ve ark., 2006. Re-use of spent catalyst from oil-cracking refineries as supplementary cementing material. China Particuology 4,
73-76.
8. García, ve ark., 2008. The pozzolanic properties of paper sludge waste. Construction and Building Materials 22, 1484-1490.
9. Türkiye Teknoloji Geliştirme Vakfı, 2013. İskenderun Körfezi’nde Endüstriyel Simbiyoz Projesi kapsamında Soda Proses Atıklarının Çimento
Üretiminde Kullanılması konulu fizibilite raporu
10. Rust, ve ark., 2009. Clinkerless Cement Produced from Flue Gas Desulphurization Residues and Fly Ash. Presented at the World of Coal
Ash (WOCA) Conference - May 4-7, 2009 in Lexington, KY, USA
11. Stasta, ve ark., 2006. Thermal processing of sewage sludge. Applied Thermal Engineering 26, 1420-1426.
12. Hashimoto ve ark., 2009, Realizing CO2 emission reduction through industrial symbiosis: A cement production case study for Kawasaki,
Journal of Resources, Conservation and Recycling
13. Ulhasanah ve Goto, 2012, Preliminary Design of Eco-City by Using Industrail Symbosis and Waste Co-Processing Based on MFA, LCA and
MFCA of Cement Industry in Indonesia, International Journal of Environmental Science and Development
14. Zhu ve ark., 2007, Industrial Symbiosis in China, Journal ve Industrial Ecology
15. Beers ve ark., 2007, Industrial Symbiosis in the Australian Minerals Industry, Journal ve Industrial Ecology
25