Kenevir Ürünleri

Kenevir, endüstriyel olarak, lifi, tohumu ve benzeri amaçlar için yetiştirilen önemli bir kültür bitkisidir. Bir çok ülkede enerji bitkisi olarak (biyogaz, biyoyakıt) da kenevir üretilmektedir. Uzmanlar esrar özelliği çok az olan dolayısıyla kötü amaçlı üretmek isteyenlerin faydalanamayacağı, uyuşturucu madde özelliği çok az olan endüstriyel kenevir türünde çeşit sayısının yüze yaklaştığını, esrarsız olan bu çeşitlerin dünyada bir çok ülke tarafından üretiminin yapıldığını bildirmektedir. Bizde de esrarsız özellikte olan kenevirlerin belli bölgelerde ve belli şartlar dahilinde devlet iznine bağlı olarak üretildiği bilinmektedir. Ancak bu alanda bir boşluk görülmektedir. Bu boşluğu devlet öncülüğünde, üniversite özel sektör dayanışmasıyla, istismara mahal vermeyecek şekilde doldurmak ve bu bitkinin yararlı yönlerini endüstriyel alanda değerlendirmek zorunluluk aşamasına gelmiştir. Bunun için Tarım Orman Bakanlığına bağlı Tarımsal Araştırmalar ve Politikalar Genel Müdürlüğü bünyesinde, uygun bir bölgede "Kenevir Araştırma Enstitüsü" kurulması ve bu kurum merkez alınarak bu bitki ile ilgili çalışmaların yapılması en sağlıklı olanıdır.

Biyodizel Hammaddesi Olarak Kenevir

Biyodizel, Yağlı tohum bitkilerinden elde edilen bitkisel yağların veya hayvansal yağların bir katalizör eşliğinde kısa zincirli bir alkol ile (metanol veya etanol) reaksiyonu sonucunda açığa çıkan ve yakıt olarak kullanılan bir üründür.

Günümüzde ticari olarak biyodizel üretildiği bölgeye göre değişmekle birlikte genellikle soya fasulyesi, palm yağı ve kolza tohumundan elde edilmektedir. Bu bitkilerin yanında bir diğer umut vadeden biyodizel kaynağı lifli bir bitki olan endüstriyel kenevirdir. Tohumunda yüksek oranda (%26-%38) yağ barındıran kenevir aynı zamanda düşük karbon içerikli biyoyakıtlar (biyoetanol ve biyobütanol) üretilebilecek içeriğe de sahiptir. Aslında kenevir yüksek verimlerde hem yağ hem de biyokütle üretebilen sayılı bitkilerdendir. Kenevir tohumundan elde edilen yağın biyodizel kaynağı olarak fizibilite araştırması yapılmıştır. Soğuk sıkım ile elde edilen yağ iki adımlı transesterifikasyon reaksiyonu ile biyodizele dönüştürülmüştür. Reaksiyon sonucunda %99.5’un üzerinde dönüşüm oranı ve %97 ürün geri kazanım verimi elde edilmiştir. Bu yüksek geri kazanım verimi kenevirden biyodizel üretimi sırasında sabunlaşma nedeniyle ürün kaybının az olduğunu göstermektedir. Kenevirden elde edilen biyodizel ASTM 6751-09’de belirtilen standartlara uymaktadır. Üretilen kenevir biyodizelinin ayırt edici özellikleri düşük bulutlanma noktası ve düşük kinematik viskozitedir. Soğuk akışkanlık özellikleri kenevir biyodizeli çekici ve rekabetçi yapmaktadır (Li ve ark., 2010).

Kenevir tohumlarında %30-35 yağ bulundurması nedeniyle son dönemlerde biyodizel kaynağı olarak gösterilmektedir. Kenevir bitkisinde dekardan elde edilen tohum miktarının düşük, yağ oranının orta, tohum fiyatının 30-35 ₺ olarak işlem gördüğü bir piyasada, 3.3 kg kenevir tohumundan 1 litre biyodizel elde edildiği hesap edildiğinde, biyodizel olarak üretim yapılması piyasada yer edinmesi kısa vade de mümkün görülmemektedir. Tablo 3’üi incelediğimizde, kolza, ayçiçeği, soya, gibi yağlı tohumlardan birim alandan alınan tohum miktarının fazla olması, özellikle kolza ve ayçiçeği tohumlarının yağ oranının yüksek, ürün fiyatlarının düşük olması kenevir karşısında oldukça cazip olduğunu göstermektedir.

Bazı Yağ ve Lif Bitkilerinde Yağ Verimi Değerleri

 

Pelet Biriket (Biyokütle) Hammaddesi Olarak Kenevir

Ülkemizde üreticiler ve fabrikalar için sorun teşkil eden tarımsal atıklar, biyokütle enerjisinde kullanılabilecek materyal kaynaklarıdır. Tarımsal ürünlerden arta kalanlar küçümsenmeyecek miktardadır ve düzenli bir şekilde toplanmaları ya da değerlendirilmeleri yapılamamaktadır. Ülkemizde her yıl yaklaşık olarak 60 milyon ton atık ortaya çıkmaktadır. Bu atıklar ülkemizde ya anız olarak değerlendirilmekte ya da çöp alanlarına atılarak bertaraf edilmektedir. Bunların değerlendirilmesini sınırlayan başlıca etmen düşük hacim yoğunluğu ve düzensiz şekillerinden dolayı taşıma ve depolama maliyetinin yüksek olmasıdır. Tarımsal artıklar sıkıştırılarak ve yüksek yoğunluğa çevrilerek bu sınırlayıcı etmenin üstesinden gelmek mümkün olabilecektir.

Yakın bir geçmişe kadar az gelişmiş ülkelerin enerji tüketiminde büyük paya sahip olan ve genellikle doğrudan yakma sonucu elde edilen biyokütle enerjisi, günümüzde modern teknoloji kullanılarak üretilen, gelişmiş ülkelerin enerji portföyünde yer bulan ve ciddi politikalarla yaygınlaştırılmaya çalışılan, çevre dostu, stratejik bir enerji kaynağıdır.

Kenevir, dünyaca tanınmış lif ve yağ bitkisidir. Kenevir bitkisinin lifi ve tohumu çok çeşitli amaçlar için kullanılmaktadır. Lifi çıkarıldıktan sonra geriye kalan sapları yakacak maddesi olarak kullanılabilir. Özellikle yakıt sorunu olan bölgeler için önemli bir yakıt kaynağı durumundadır. Üretimine izin verilen illerde kenevir ekim alanlarının artması, tohum ve lif üretiminin yanı sıra, sap miktarının da artması anlamına gelecek ve son derece kaliteli bir biyokütle kaynağı kazanılmış olacaktır.

Kenevir önemli bir biyokütle bitkisi olarak değerlendirilebilir. Karadeniz Tarımsal Araştırma Enstitüsü tarafından yapılan çalışmalarda Narlısaray kenevir popülasyonunun yaklaşık 1 ton/da biyokütle verimine sahip olduğu belirlenmiştir. Kenevirin ısıl değerinin belirlenmesi için yapılan çalışmada 4.400 kalori (cal/g) ortalama ısıl değere sahip olduğu belirlenmiştir. Aşağıda verilen tabloda kenevir ve bazı farklı enerji kaynaklarının ısıl değerleri verilmiştir.

Tablonun incelenmesinden de anlaşılacağı gibi tarımsal materyaller arasında kenevir saplarının ısıl değeri oldukça yüksektir. Diğer bir önemli nokta ise ülkemizdeki yerli linyit kömürlerin ısıl değerlerinin 3.000 kalorinin altında ısıl değere sahip olması, buna karşın özellikle kenevir saplarının yerli linyitin 1,5 katı daha yüksek ısıl değere sahip olmasıdır.

Tablo 4. Bazı Tarımsal Artıkların Yenilenebilir Enerji Kaynağı Olarak Değerlendirilmesi

 

Isıl değerinin yüksek olmasının yanı sıra KTAE tarafından yapılan analizlerde kül içeriğinin de son %1 civarında, son derece düşük olduğu tespit edilmiştir. Bu veriler kenevir saplarının son derece kaliteli bir biyokütle kaynağı olduğunu ortaya koymaktadır. Kenevirden elde edilen peletlerin yanması sırasında ortaya çıkan baca gazı emisyonları da belirlenmiştir. Baca emisyon değerlerinin verildiği çizelge incelendiğinde özellikle SO2 değerinin sıfır olduğu görülmektedir. Kükürt kaynaklı hava kirliliğinin son derece önemli olduğu hatta asit yağmurlarına yol açabildiği bilinmektedir. Kenevir saplarından elde peletin yakılması sonrasında atmosfere SO2 vermemesi, çevre açısından son derece önemli bir artıdır.

Tablo 5. Bazı Peletlerin Baca Gazı Emisyon Değerleri

Materyal	CO (ppm)	NO (ppm)	NOx (ppm)	O2 (%)	CO2 (%)	SO2 (ppm)
Fındık zurufu	2781,0	111,3	117,6	16,1	4,8	0
Çeltik kavuzu	643,0	99,3	105,0	16,7	4,4	0
Kenevir sapı	150,3	104,0	109,0	14,2	6,5	0

Diğer Biyoyakıt Hammaddesi Olarak Kenevir

Biyodizel ve biyokütle dışında da kenevirden biyoyakıt elde edilmesi mümkündür. Bu konuda yapılan çalışmalar genellikle biyoetanol ve biyogaz üzerinde yoğunlaşmaktadır.

Kuglarz ve ark. (2014), tarafından yapılan çalışmada endüstriyel kenevirin biyoetanol üretimi için hammadde olma potansiyeli incelenmiştir. Ayrıca ön-işlem koşulları ve ziraat tarzının (geleneksel ve organik), hidrolize ve etanol verimine olan etkisi de incelenmiştir. Çalışmada açık havada kurutulan kenevir seyreltik asit ve buhar ile işleme tabi tutulmuştur. En yüksek glikoz verimi (%73-%74) ve etanol verimi (%75-%79) 180 oC de %1’lik sülfürik asit çözeltisi ile ön-işleme tabi tutulmuş kenevir örneklerinde elde edilmiştir. Kenevirin geleneksel ve ya organik olması; ön-işlemin etkinliği, enzimatik hidroliz ve fermantasyona anlamlı bir etki sağlamamıştır. Kenevir prosesleri dikkate alındığı zaman; tarladan etanol tesisinde depolanması, tarlada kurutulan kenevirin optimal koşullarda ön-işleme tabi tutulması pozitif ekonomik sonuçlar göstermektedir. Etanol üretimi sonrasında ortaya çıkan yan ürünlerin değerlendirilmesi ekonomik kârı arttırabilir. Bu çalışmada etanol üretimi sonrası oluşan yan ürünler %14.5 ile %20.5 arasında lignin içermektedir. Lignin kalıntıları ısı ve/veya enerji üretimi için kullanılabileceği sonucuna varılmıştır.

Endüstriyel kenevir, özellikle hektar başına verim, maliyet ve çevresel etki bakımından selülozik etanol üretimi için olağanüstü bir potansiyel göstermektedir (Buck and Senn, 2016). Ayrıca, enerji üretimi işlemi yanında değeri yüksek gıda sınıfı yağ gibi yan ürünler elde edilebilmesi bu tesisin değerini artırır. Bu çalışmada, kenevir sapı 155 °C'de 45 dakika boyunca buharla patlatma ön-işlemine tabi tutulmuş ve ardından selülaz/ksilanaz karışımı ile hidrolize edilmiştir. İşlem sonrası, 0.79 g.g−1 selüloza kadar bozunma gerçekleşmiştir ve ardından gerçekleştirilen eş zamanlı sakrifikasyon ve fermentasyon sonucunda, >0.90 g g-1 selüloz fermantasyonu gerçekleşmiştir. Kenevir sapı 0.63 g.g−1 selüloz ve sadece 0.142 g.g−1 hemiselüloz içermesi bakımından selülozik etanol üretimi için oldukça uygun bir bitkidir.

Endüstriyel kenevirin biyoyakıt hammaddesi olarak kullanılma potansiyeli kenaf, dallı darı ve sorgum biyokütlesi ile agronomik, deneysel ve ekonomik açıdan değerlendirilmiştir (Das ve ark., 2017). Yapılan çalışmada her dört hammaddenin de toplam şeker miktarlarının benzer olduğu görülürken, kenevirin lignin oranın diğer üç hammaddeden daha yüksek olduğu bulunmuştur. Isıl değerleri karşılaştırıldığında ise kenevir ve kenafın bir miktar daha yüksek ısıl değere sahip olduğu saptanmıştır. Bir diğer aşama olan ön-işlem ve enzimatik hidroliz sonucu endüstriyel kenevirden elde edilen şeker veriminin diğer hammaddeler ile daha yüksek olmasa bile benzer seviyede olduğu belirlenmiştir. Kenevirin biyoyakıt olarak kullanılma potansiyelinin belirlenmesindeki bir diğer faktör etanol verimidir. Endüstriyel kenevirin teorik ve öngörülen etanol verimi (82 galon/kuru ton kenevir) dikkate alındığında biyoetanol potansiyelinin diğer biyokütleler ile benzer olduğu sonucuna varılmıştır. Karşılaştırmalı ekonomik analiz sonucu endüstriyel kenevirin hem taneleri hem de saplarında elde edilen biyoetanol birlikte dikkate alındığında hektar başına brüt kârın diğer bitkilerden daha yüksek olacağını göstermiştir. Prade ve ark. (2011), soğuk iklim koşullarında Kuzey Avrupa’da enerji amaçlı ekilen kenevirin (Cannabis sativa L.) enerji verimini incelenmiştir.

Farklı azot gübreleme rejimlerini araştırmak amacıyla üç yıl art arda tarla denemeleri yapılmıştır. Optimal enerji verimi için Eylül ve Ekim aylarında hasat yapılmasının uygun olduğu belirlenen çalışmada kenevirden biyogaz verimler sırasıyla 14.4 Mg ha-1 ve 296 GJ ha-1 bulunmuştur. Katı yakıt olarak kullanılan kenevirde ise, Şubat ve Nisan haşatında elde edilen biyokütlelerin enerji verimi sırasıyla 9.9 Mg ha-1and 246 GJ ha-1 dır. Çalışmada elde edilen biyogaz enerji verimleri mısır ve şeker pancarından elde edilen gazın enerji verime benzerken kaba yonca ve yonca otundan sırasıyla %24 ve %14 daha fazladır. Katı yakıtta ise, enerji verimi buğday sapından %120 daha fazla enerji verimine sahiptir. Sonuç olarak kenevir soğuk iklime sahip Kuzey Avrupa için uygun bir enerji bitkisidir.

Kreuger ve ark. (2011), endüstriyel kenevirin anaerobik sindirimi ile üretilebilecek net metan gazının birim hektar başına olan enerji verimi incelemiştir. Güney İsveç’te gerçekleşen çalışmada, Temmuz ile Kasım ayları arasında dört farklı zamanda hasat edilen kenevirlerin biyokütle verimleri ve elde edilen metan değerleri yenilenebilir enerji için kullanılan diğer bitkilerin değerleri ile karşılaştırılmıştır. Çalışmada kenevirden elde edilen metanın hektar başına en yüksek net enerji verimi 136 GJ’dür ve bu değer referans olarak kullanılan etanol (buğday) ve biyodizelden (kolza tohumu) daha yüksektir. Elde edilen metan veriminin hasat zamanıyla önemli ölçüde ilintili olmadığı çalışma sonucunda belirtilmiştir.