Profil boru üretiminin yaşam döngüsü değerlendirmesi

Abstract

Farklı kullanım alanları olan profil boru üretim tesisinde yaşam döngüsü değerlendirmesi çalışmasının yapılması, mevcut ve gelecekte kurulacak olan tesislerin çevresel etkilerinin belirlenmesine katkıda bulunmaktadır. Bu çalışmanın amacı Türkiye'de kurulu profil boru üretim tesisinin üç farklı boru tipi için çevresel etkilerini yaşam döngüsü değerlendirmesi ile saptayarak, bu etkilerin en aza indirilmesi için izlenecek yolların belirlenmesidir. Çalışmada profil boru üretimi yapan gerçek bir tesisten veri toplanmıştır. Bu tesis dilme, form, kaynak, kalibre, kesim, istif ve sevkiyat proseslerinden oluşmaktadır. Dilme prosesinde; dilimlenmiş rulo saclar bir dizi makara sistemi ile form makaralarının arasında soğuk şekil değiştirilerek yuvarlak hale getirilmektedir. Kaynak prosesinde; yüksek frekansla ısıtılan yuvarlatılmış sac, kaynatma makaralarında uygulanan basınç yardımıyla kaynatılmakta ve bu kaynak işlemi yüksek frekans indüksiyon basınç yöntemi olarak adlandırılmaktadır. Kalibre prosesinde; boru yuvarlak, kare veya dikdörtgen formlarına dönüştürülmektedir. Kesme prosesinde ise; nihai ürün, hareketli soğuk testerelerle istenilen boylara göre kesildikten sonra istif sehpasına otomatik olarak dizilmekte ve paketleme sevkiyatı yapılmaktadır. Farklı firmalardan alınan rulo halindeki sacların tesise taşınması; üretimde kullanılan bor yağının üretilmesi ve tesise taşınması; dilme, form, kaynak, kalibre ve kesim prosesleri ve bu proseslerden oluşan atıkların tesisten taşınması ile atıkların yönetimi bu çalışma içerisinde yaşam döngüsü değerlendirmesine dahil edilmiştir. Ayrıca bozuk nihai ürün ve nihai ürün sevkiyat işlemi için herhangi bir hesaplama yapılmamıştır. Çevresel etki değerlendirmesi yapılırken rulo sac üretimi sistem sınırları içerisine dahil edilmemiştir. Çünkü üç profil boru tipi içinde etkisi büyük olmuştur ve diğer faktörler ile karşılaştırma yapılmasını zorlaştırmıştır. Bu sebeple incelenen tesisi optimize etmek için kontrol edilebilinecek faktörlere odaklanılmıştır. Üç farklı boru tipi için yaşam döngüsü değerlendirmesi bu çalışmada yapılmıştır. Üç profil boru da 40 mm genişliğinde, 40 mm yüksekliğinde ve 6 metre uzunluğundadır. İlk olarak farklı sactan üretilen profil boruların çevresel etkilerini karşılaştırmak amacıyla iki farklı sac tercih edilmiştir. 1.tip ve 2.tip profil boru siyah malzemeden üretilirken; 3.tip profil boru neredeyse kullanıma hazır malzeme olan galvanizli sactan üretilmiştir. İkinci olarak profil boruların farklı et kalınlığında olmasının çevre üzerindeki etkilerini incelemek amacıyla iki farklı et kalınlığında sac seçilmiştir. 1.tip ve 3.tip profil borunun et kalınlığı 1,5 mm iken 2.tip profil borunun et kalınlığı 3 mm olarak üretilmiştir. Üç profil boru üretiminin çevresel değerlendirilmesinin kıyaslandığı bu çalışmada iki ayrı fonsiyonel birim belirlenmiştir. Bunlardan ilki; 40 mm*40 mm ölçülerinde, 1,50 mm ile 3 mm et kalınlığına sahip ve 6 metre uzunluğundaki profil borudan bir ton üretim olarak seçilmiştir. İkincisi ise; 40 mm*40 mm ölçülerinde, 1,50 mm ile 3 mm et kalınlığına sahip profil borudan bir metre uzunluğunda üretim olarak seçilmiştir. Etki kategorileri çalışmanın amacı ve kapsamı doğrultusunda, Abiyotik Tüketim Potansiyeli element (ATP element), Abiyotik Tüketim Potansiyeli fosil (ATP-fosil), Asidifikasyon Potansiyeli (AP), Ötrofikasyon Potansiyeli (ÖP), Tatlı Su Canlılarına Ekotoksisite Potansiyeli (TCETP), Küresel Isınma Potansiyeli (KIP), İnsana Toksisite Potansiyeli (İTP), Ozon Tabakası İncelmesi Potansiyeli (OTİP), Fotokimyasal Ozon Oluşumu Potansiyeli (FOOP) ve Karasal Ekotoksisite Potansiyeli (KETP) olarak belirlenmiştir. Literatür araştırmaları üzerine boru üretimi aşamasının; ham madde temini, taşıma, kurulum, kullanım ve bakım aşamalarından daha fazla çevre üzerinde olumsuz etki oluşturduğu; bunun ise ham madde ve enerji girdisinin üretim aşamasında diğer aşamalardan fazla olması nedeniyle olduğu bulunmuştur. Bu sebeple çalışmamızda sadece profil boru üretim aşamasına odaklanılmıştır. Bir ton ve bir metre profil boru üretimi fonksiyonel birimine göre elektrik tüketiminin yüzdesel dağılımı aynı olmuştur. İki fonksiyonel birimde de en fazla enerji kaynak prosesinde tüketilmiş; bu prosesi sırasıyla dilme, form, kalibre ve kesim prosesleri takip etmiştir. Bir ton profil boru üretimi için de bir metre profil boru üretimi için de en fazla enerji tüketimi 2.tip profil boruda görülmüştür. Bunun sebebi 2.tip profil borunun 1.tip ve 3.tip profil borunun et kalınlığından iki kat fazla et kalınlığına sahip olmasıdır. Aynı et kalınlıklarına sahip 1.tip ve 3.tip profil boru üretimleri arasında da enerji tüketimi açısından fark olmuştur. Çünkü 3.tip profil boru daha kolay işlenen galvanizli saçtan üretilmiştir ve bu 1.tip profil borudan daha az enerji tüketmesine sebep olmuştur. Üç profil boru tipine ait değerler kıyaslanırken; 1.tip profil boruya ait etki değerleri %100 kabul edilmiş, diğer iki tip profil boru değerleri buna göre normalize edilmiştir. İki fonksiyonel birim için profil boru üretimine göre üç profil tipi için de ATP element ve KETP çevresel etki kategorilerinde hurda atık geri dönüşümü etki faktörlerinin en önemli bileşeni olarak saptanmıştır. Hurda atık geri dönüşümünden bu iki etki kategorisinde de negatif etki gelmiştir ve çelik rulo sac üretiminin sistem sınırları dışında bırakılmasından dolayı bu etki kategorilerinde sonuçlar negatif olarak (olumlu etki) bulunmuştur. OTİP çevresel etki kategorisinde iki fonksiyonel birime göre de 1.tip ve 2.tip profil boru için taşıma, etki faktörlerinin en önemli bileşeni iken 3.tip profil boru için bor yağı üretimi en önemli bileşen olmuştur. Geriye kalan ATP fosil, AP, ÖP, TCETP, KIP, İTP ve FOOP çevresel etki kategorilerinde iki fonksiyonel birime göre üç profil tipi için de elektrik tüketimi etki faktörlerinin en önemli bileşeni olarak belirlenmiştir. Çalışmada kullanılan Türkiye şebeke elektriği, temel enerji kaynağı olarak başta doğal gaz (%49), linyit (%21) ve taşkömürü (%7) olmak üzere fosil yakıtlara dayanamaktadır. ATP fosil, AP, ÖP, TCETP, KIP, İTP ve FOOP çevresel etki kategorilerindeki etkiyi azaltmak amacıyla şebeke elektrik enerjisi yerine; yenilenebilir enerji kaynakları etkisine bakılmıştır.Tüm modelleme Türkiye'deki şebeke elektriği kullanılarak yapılmıştır. İlk senaryoda; yenilenebilir enerji kaynaklarından olan rüzgar enerjisi; elektrik tüketiminin oluşturduğu olumsuz çevresel etkinin azaltılması için tercih edilmiştir. İkinci senaryoda ise; oluşan olumsuz etkileri azaltmak üzere tercih edilen enerji kaynağı güneş enerjisi olmuştur. Değerler normalize edilirken şebeke elektriği baz alınmış ve şebeke elektriği kullanımının oluşturduğu değerler %100 kabul edilmiştir. Diğer iki yenilenebilir enerji kaynağının oluşturduğu etkiler bu kabule göre saptanmıştır. İki fonksiyonel birime göre üç profil boru tipi için şebeke elektriği yerine yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanılmasının çevresel etki kategorileri üzerindeki değişimleri saptanmıştır. Şebeke elektriği, rüzgar enerjisi ve güneş enerjisi kullanımı karşılaştırıldığında en az çevresel etki; rüzgar türbinlerinden elde edilen enerji kullanımında görülmüştür. Tesis şebeke elektriği yerine rüzgar enerjisi kullansa çelik profil boru üretimi esnasında oluşturduğu çevresel etkiyi azaltmış olur.