14 Şubat 2014 Cuma

Eski ve Yeni Biyobazlı Plastikler için Alan Kullanımı ile İlgili Gerçekler

Daha önce blogumuzda Yemek ya da Yememek başlığıyla yayınladığımız ve biyoplastik üretimi için gerekli tarım ve ekilebilir alanların hesaplamaları ve yanlış bilinenlerle ilgili gerçeklerin devamı olarak süren tartışmalar noktasında Hanover Biyoplastik ve Biyokompozitler enstitüsü IfBB yeni veriler ile konuya ışık tutmaya devam ediyor.

Biyoplastiklerin üretimi için alan kullanım gereksinimleriyle ve ya gereken yenilenebilir kaynakların miktarıyla  ilgili olan tartışmalar genellikle rasyonel olmayan tahminler ve temelsiz iddialara dayanıyor. Biyoplastiklere karşı olan bu yaygın kuşkuyu ortadan kaldırıp gerçeklere dayanan bir tartışmaya dönebilmek için,  biyoplastikler için şimdiki ve geleceğe dair alan kullanımıyla ilgili veriler, ve bu verileri desteklemek amaçlı çeşitli karşılaştırmalar ile aşağıda detayı verilen yayında sunulmuştur.

Alan Kullanımına Dair Kesin Tahminlerde Bulunabilmek için Transparanlığın Önemi

Alan kullanımına dair tahminde bulunabilmek için iki bilgi kaynağı temel olarak alınmıştır. Bunlardan ilki çeşitli biyo-esaslı plastiklerin her bir süreç adımı sırasında besleme stoklarının dönüşüm oranlarının üretim süreci sırasında hesaba katılması ve besleme stokları olarak tarımsal verimlere dair resmi verilerin kullanılması gerekmektedir. Grafik 1'de PLA için yapılmış bir örnek görülebilir.

Bu üretim yolları ve bunlara dair çeşitli biyoplastiklerin pazar hacimleri hesaba katılırken, bu biyoplastikler için besleme stoğu ve alan kullanımı gereksinimi daha açık ve anlaşılabilir bir şekilde türetilebilir.

PLA üretim prosesleri şeması
Adım 1: Hammalzemeden bitmiş ürüne proses yolunu gösteren üretim adımları. Her bir proses adımları, ara ürünleri ve giriş-çıkışları gösteren adımlar.

Adım 2: Kullanılan farklı ekinler için hesaplanan besleme stoğı gereksinimleri. Son alan kullanım hesapları için en sık kullanılan ekinler hesaba katılmıştır. FAO istatistiklerinden verim verileri hesaplamanın temelini oluşturmuştur. (son 10 seneden küresel, ağırlıksız ortalama)

Adım 3: Parçadan bütüne giden yaklaşımda, alan kullanımını hesaplamak için, üreticiye özgü üretim kapasiteleri tekabül eden proses yollarından elde edilen verilerle çarpılmıştır.


Önem Taşıyan Biyopolimer Malzeme Kapsamının Tanımlanması

Tartışmadaki bir başka önem taşıyan nokta; hangi biyo-esaslı malzemelerin hesaba katılacağı hangilerinin ise özellikle tartışma dışı bırakılacağıdır.

Örneğim; alan kullanımı ve besleme stoğu ile ilgili veriler özellikle yeni tür biyoplastikler için olanları mı kapsıyor (son 20-30 sene içerisinde geliştirilmiş olan). Bu durumda geleneksel selüloz türevleri (selüloz asetat, selofan), kauçuk, linoleum vb. gibi biyoplastikler de hesaba katılıyor mu?

Sadece kullanıma hazır olan polimerleri mi bu çalışmalar kapsıyor? Bu durumda biyobazlı polimerlerin hammaddeleri olan biyo-asitler ve alkollar gibi moleküller ve fonksiyonel oligomerler ve diğer polimerler (plastikleştiriciler) ne olacak?

Biyo-esaslı sentetik elyaflar ve diğer doğal elyaflar değerlendirmeye alınıyor mu?

Biyo-esaslı katkılara sahip olan kompozitler (nişasta katklılı polimerler, doğal elyaf katkılı kompozitler gibi) de kapsam dahilinde mi?

Eğer bazı malzemelerin hesaba katılıp katılmadığına dair kesin bir ayrım bulunmuyor ise, bu durum, biyoplastikler için alan kullanımı ve kaynak tüketimine dair elde edilen değerlerin yüksek belirsizliğe sahip olması ve açık olmamasına sebep olacaktır. Sonuç olarak konunun her iki yönünü savunanlar için de karmaşa oluşacaktır.

Biyoplastik üretim kapasiteleri (2012 ve 2017 tahminleri)

Biyo-esaslı Plastikler için Kaynak Tüketimi; Yeni Ekonomi (2012 ve 2017)

Bütün bu ön değerlendirmeler göz önünde bulundurulduğunda, Yeni Ekonomi biyoplastikleri, yıllık yaklaşık 1.4 milyon tonluk üretim kapasitesi hesaplandığı zaman, gereken alan kullanımı hektar başına 0.4 milyon ton olarak hesaplanıyor. Bu da yaklaşık küresel tarım alanlarının %0.008'lik (toplam 5 milyar hektar) ve ya ekilebilir alanların %0.03'lük (toplam 1.4 milyar hektar) kısmına denk geliyor.

Her ne kadar küresel tahminler bu yeni biyoplastikler için önümüzdeki birkaç yıl içerisinde çok hızlı büyüyen bir pazar öngörse de, gereken tarımsal alanlar hala çok düşük seviyede kalacaktır. Yeni biyoplastikler için son üç yılda, yıllık %15'lik bir büyüme kaydedilirken, eğer tahmin edildiği gibi sürdürülebilir büyüme hızı devam ederse, 2017 yılı itibariyle üretilmesi planlanan 6.2 milyon tonluk malzeme için %0.02'lik tarımsal alan ve ya %0.4'den az ekilebilir alan kullanımı gerekeceği hesaplanıyor.

Önemli miktardaki büyüme oranlarından bağımsız olarak, Yeni ekonomi biyoplastiklerinin hala küresel plastik pazar payının %1'den daha azını kaplayacağı ve yakın gelecekte %2-3'lük kısmın üstüne çıkmayacağı tahmin ediliyor.

Bütün plastiklerin biyobazlıya çevrilme senaryosu - küresel üretim kapasiteleri

Eski ve Yeni Ekonomi (2012 ve 2017)

Bu yenilikçi ve inovatif biyoplastiklere ek olarak, eğer 17 milyon tonluk üretim kapasitesine sahip olan Eski Ekonomi biyoplastikleri hesaba katılırsa, Yeni Ekonomi biyoplastiklerinin payı 15 kat daha düşük olarak hesaplanıyor. Not: Toplam biyoplastiklerin %7.5'lik pazar payı hesaba katıldığı zaman elde edilen rakam.

Eski ve Yeni Ekonomi biyoplastikleri bir bütün olarak hesaplandığı zaman, 18.5 milyon tonluk kapasiteyle, küresel plastik pazarının %6-7'lik kısmını oluşturuyorlar. Özellikle yeni biyoplastikler için beklenen pazar büyümesi hesaba katıldığında, önümüzdeki 5 yıllık süreçte, toplam pazar payının küresel plastik pazarının %10'luk kısmına ulaşması bekleniyor.

Şu an itibariyle toplam biyoplastikler için gereken alan kullanımı  yaklaşık 15.5 milyon hektar olarak hesaplanıyor ve bu küresel tarım alanlarının %0.3'üne ve ekilebilir alanların ise %1'ine denk geliyor.

Bu rakamlar ile karşılaştırma yapıldığı zaman, günümüzde tartışmanın ana merkezinde yer alan yeni ekonomi biyoplastiklerin bütün biyobazlı plastikler için gereken alanın sadece %3'lük kısmını kullandığı ortaya çıkıyor.

Eski ve Yeni Ekonomi Biyoplastik çeşitleri

Bütün Petrol Esaslı Plastiklerin Biyo-esaslıya Çevrilmesi Senaryosu

Eğer teorik olarak, petrol bazlı bütün plastikler biyobazlı olarak üretilebilseydi dahi, küresel traımsal alanların sadece %1.5-2'lik bir kısmına ya da %5-7'lik ekilebilir alana ihtiyaç duyulacaktı. 

Bütün bunlar göz önünde bulundurulduğunda, yaygın kanının aksine, bütün büyüme tahminleri dahi göz önünde bulundurulduğu zaman biyoplastiklerin gıda üretimi ile herhangi bir rekabeti bulunmuyor.

Yenilenebilir Kaynakların Alternatif Kullanımı: Enerjiyle ilgili Kullanılması

Geçtiğimiz son birkaç yılda, biyokütle olarak ısı, yakıt ve elektrik üretmek amaçlı yetiştirilen enerji ekinleri, Almanya'da 2 milyon hektarlık bir alanı kaplıyordu. Bu da neredeyse Almanya'daki ekilebilir alanların %17'sine denk gelmekteydi. Diğer yandan, malzeme üretimi için şeker, yağ ve nişasta içeren ekinlerin kapladığı alan ise 0.26 milyon hektardı (ekilebilir alanların %2.1'i). Öte yandan, biyogaz ekinlerinin Almanya'da 1 milyon hektarlık bir alan kapladığı biliniyor. Buradan yapılan çıkarımla, biyogaz üretimi için Almanya'da kullanılan ekilebilir alanların %50'sinden azı dahi, biyoplastiklerin şu anki küresel üretimleri için gereksinimi karşılayabilmektedir. Bu örneği çeşitlendirirsek, Almanya'daki biyogaz için kullanılan ekilebilir alanlardan 1.6 milyon tonluk biyo-PET üretimi için gerekli besleme stoğu üretilebilir. Bu miktar küresel PET ihtiyacının %10'una, Avrupa'nın ihtiyacının %50'sine ve ya Almanya'nın talebinin %350'sine denk gelmektedir.

Küresel biyobazlı PE üretimi için Alman biyo-etanolü:

Almanya'da 250bin hektarlık ekilebilir alanda yetiştirilen yem tahılları ve endüstriyel şeker kamışından, 295bin ton Yeşil PE (biyo-PE) üretimi sağlanabilmektedir. Bu da sadece biyoetanol için kullanılan alanların yaklaşık 200bin tonluk küresel biyobazlı PE ihtiyacını fazlasıyla karşılayabileceği anlamına gelmektedir.

İşleri daha zorlayıcı hale getirirsek, biyobazlı plastiklerin, defalarca malzeme kullanımı sonrasında dahi hala enerji taşıyıcısı olarak kullanılabildikleri bir gerçektir. Bu da, şu anda direk olarak enerji üretimi için kullanılan fazla ekin alanlarının, biyoplastiklerin üretimi için ayrılabileceği anlamına gelmektedir. Biyokütlenin biyoplastik örneğindeki gibi malzeme üretimi için öncelikli olarak kullanılması, ileri aşamlarda zahmetsiz enerji kazanımına hala imkan tanımaktadır. Bunun aksine biyokütlenin direk olarak yakılması (ve petrol bazlı ürünler) bu enerjinin daha fazla değerlendirilememesine sebep olmaktadır. Bu durumda bitki yetiştirilebilmesi ve malzeme üretim amaçlı besleme stoklarına kaynak yaratmak için daha fazla ekilebilir alan ve bunun sonucunda ek fotosentez süreçleri gerekecektir.

Kağıt Endüstrisi için Nişasta Tüketim Miktarı

Almanya'da sadece kağıt ve tahta endüstrisi için gerekli nişasta tüketim miktarı 2010 yılında 660bin ton olmuştur. Bu miktar ülkede plastik endüstrisinin ihtiyaç duyduğu petrol bazlı PET malzemesinin üçte birlik kısmının %100'lük biyobazlı PET ile değiştirilebilmesine olanak sağlar. Şu anda piyasada ticari olarak bulunan %30 biyobazlı PET göz önünde bulundurulduğunda ise sadece kağıt ve tahta endüstrisinde kullanılan nişasta ile bütün petrol bazlı PET malzemeler biyobazlı PET'e çevrilebilir.

Gıda Atığı Yerine Yenilenebilir Kaynaklar

Almanya'da satın alınan gıda ürünlerinin %25'i kullanılmamakta ve çöpe atılmaktadır. Bu hesaplandığı zaman 6.6 milyon tonluk (kişi başına 80kg) atığa denk gelmektedir. Farkındalığı arttırmak ve gereksiz gıda satın almalarını engellemek bu kayıpları engelleyecek ve 2.4 milyon hektarlık ekilebilir alanın sadece Almanya'da korunmasını sağlayacaktır. Sadece bu alan dahi şu anda Yeni Ekonomi biyoplastikler için kullanılan toplam ekili alanların 6 katıdır. Eğer bu kazanılma ihtimali olan alan biyoplastik üretimi için kullanılabilirse, Almanya'nın PE ihtiyacının 3'te 2'lik kısmının Biyo-PE'ye çevrilmesine olanak sağlamaktadır. PET örneğinde ise; %100 biyo-bazlı PET için hesaplandığında küresel ihtiyacın %20'sinden fazlası, %30 biyobazlı PET için ise neredeyse %80'i karşılanabilir (12.9 milyon ton dönüştürülebilir).

Eğer küresel ölçekte atılan gıdalar için harcanan tarımsal alanlar düşünüldüğünde (FAO'ya göre 1.4 milyar hektar), bu rakamın sadece %0.1'i dahi Yeni Ekonomi biyoplastiklerinin toplam üretimi için yeterli olacaktır. Hatta ütopik senaryo olan bütün petrol bazlı plastiklerin biyobazlı alternatiflere dönüştürülmesi dahi düşünülürse, atılan gıdalar için harcanan alanın sadece %7'si (rakam olarak 100 milyon hektar) yeterli olacaktır.

Bütün bu arkaplan bilgilerine rağmen, biyoplastiklere karşı, özellikle de Yeni Ekonomi biyoplastiklerine, gıda sorununa en büyükk sebep hatta risk olarak bakılması aşikar bir şekilde biraz abartılmış bir yaklaşımdır. Plastik malzemeler, biyoplastikler dahil olmak üzere, gıda ürünlerinin depolanması, taşınması ve bozulmalarının engellenmesi konusunda önemli katkılar yapmaya devam etmektedir.

Kaynak: Bioplastics Magazine (01/2014)
yazar: Hans-Josef Endres ve ark., IfBB Biyoplastik ve Biyokompozitler Enstitüsü, Hanover, Almanya



Hiç yorum yok :

Yorum Gönder