Petrol; yeryüzünde doğal olarak bulunan tüm sıvı hidrokarbonları (H-C) kapsar ayrıca bileşiminde az miktarda kükürt (S), azot (N), oksijen (O) ve çeşitli mineralleri bulundurur. Ticari anlamda ise “petrol”; ham petrol olarak nitelendirilen sıvı birikimler (C2-C15); doğalgaz adı verilen gaz birikimler (<C4) ile bileşimine göre asfalt, mum veya bitüm olarak adlandırılan katı birikimler (C16-C60) olarak tanımlanabilir. Ham petrolün bünyesinde katı olarak asfalt, zift(tar) ve mum mevcuttur. Petrol rafinasyon sanayi 100 yılı aşkın bir geçmişe sahiptir ve gelişen teknoloji ile ham petrolün rafinasyonu için çeşitli ve modern prosesler zaman içerisinde geliştirilmiştir.
Baz yağ; ham petrol içinde bulunan parafin, sülfür ve azot bileşenleri gibi istenmeyen maddelerin ayrılarak doymamış hidrokarbonların uzaklaştırılması için vakum damıtma ile elde edilen bir dizi distile maddenin çeşitli işlemlerle rafine edilerek işlenmesi ile elde edilmektedir. Baz yağlar, kaynağına ve elde ediliş şekline göre mineral (petrol esaslı, doğal) ve sentetik yağlar olarak iki sınıfta değerlendirilir. Ham petrolün rafinasyonundan elde edilen baz yağlar mineral esaslı yağlardır. Mineral esaslı yağlar 14-40+ karbon sayılı çeşitli hidrokarbon tiplerini içerir ve kimyasal yapı bakımdan alifatik, aromatik ve karışık (alifatik ve aromatik) olmak üzere başlıca üç gruba ayrılır.
Sentetik yağlar araştırma laboratuvarlarında geliştirilmiştir. Kimyasal anlamda sentetik, doğal olarak bulunmayan, bir veya birkaç kimyasal reaksiyonla elde edilen bileşiği tanımlamaktadır. Sentetik yağlar; doğal gaz, rafineri gazları, kömür türevleri ve shale ekstraklarından elde edilen petrokimyasal ürünlerdir. Sentetik baz yağlar polialfaolefinler (PAO), dibazik asit esterleri, poliyol eterler, alkillenmiş aromatikler, polialkilen glikoller ve fosfat esterleri olmak üzere altı grupta toplanabilir. Poliglikol akışkanlar dışında tümünün viskoziteleri, hafif yüksek viskozite indeksli nötral mineral yağların viskozite aralıklarındadır. Viskozite indeksleri ve alevlenme noktaları daha yüksektir. Akma noktaları ise önemli derecede düşüktür. Bu özellikler yüksek ve düşük sıcaklıklarda çalışmanın gerektirdiği koşullarda sentetik baz akışkanların değerini artırır.
Katkı Maddeleri ve Oranları
Sentetik veya mineral esaslı baz yağların özel katkı maddeleriyle ve ileri tekniklerle harmanlanması ile gelişen teknolojilerin gerektirdiği yüksek performans ve ileri koruma özelliklerine sahip mineral yağlar, sentetik yağlar ve doğada kendi kendine bozunabilen madeni yağlar elde edilir. Baz yağların içine kullanım yerine ve elde edilmek istenilen performansa göre %25’e varan miktarlarda çeşitli katkı maddeleri ilave edilir. Endüstriyel yağlarda katkı miktarı motor yağlarına oranla daha düşüktür ve kullanım koşulları motor yağlarına göre daha rahattır.
Motor yağları, teknolojisi çok daha ileri, yüksek oranda (%20-25) katkı içeren ve tüketiciler açısından performans talebi yüksek olan yağlardır. Katkı maddeleri, viskozite düzenlemek ve sürtünmeyi azaltmak, aşınmayı önlemek, film meydana getirmek, temizleme vb. gibi performans özelliklerini iyileştirmek ve motorlarda oksidasyon, paslanma, korozyon ve çökelme vb. gibi istenmeyen etkileri azaltmak üzere baz yağlara katılan maddelerdir. Madeni yağlar; motorlu taşıtlarda kullanılan yağlar, endüstriyel faaliyetlerde kullanılan yağlar ve özel amaçlar için kullanılan yağlar olmak üzere 3 ana grupta değerlendirilebilir.
Atık Yağlar
Atık yağlar; baz yağın ve madeni yağa çeşitli özellikler vermek üzere baz yağa eklenen katkı maddelerinin kullanım süresince kimyasal yapısının değişime uğraması, yağın temas ettiği metal ekipmanlarda zamanla meydana gelen aşınma, korozyon, uygun olmayan depolamadan kaynaklı kimyasallarla kirlenme vb. etkenlere maruz kalması ve içine farklı maddelerin girmesi ile yağın orijinal kullanım amacının dışına çıkması sonucu oluşur. Kullanım koşullarına bağlı olarak atık yağda çok sayıda zararlı hatta tehlikeli maddeler ve kirlilikler bulunur.
Kullanılmış motor yağlarında %1’e ulaşan kükürt, katkılardan gelen ve aşınma ile yağın içinde biriken metallerin yanı sıra yakıttan ve kısmi kırılmalardan gelen bir miktar hafif hidrokarbon ve yakıtın yanması ile ortaya çıkan su bulunabilir. Yağın kullanımı sırasında oluşacak polimerizasyon ve kullanılan yakıtın tam yanmaması nedeniyle poliaromatik hidrokarbonlar (PAH) ile ve kimyasal reaksiyonlar sonucu çözücüler ve poliklorlubifeniller (PCBs) gibi kanserojen etkileri bulunan kirleticiler kullanılmış yağlarda bulunur. Yağlama yağlarında kullanılan klor, özellikle yanma sırasında dioksin/furan oluşturma olasılığı nedeniyle önemli bir kirletici parametredir. Atık yağların içindeki klor başlıca, transformatör yağları, klorlu çözücülerle kontaminasyon ve madeni yağa eklenen katkılardan kaynaklanır. Öte yandan, atık yağın içinde, antifriz, fren yağı, boya, bitkisel yağlar ve çözücüler gibi kirleticiler de bulunabilir.
Kullanılmış atık yağların miktarı yağlama yağı tüketimine bağlıdır, ne kadar çok yağ kullanılırsa o kadar fazla miktarlarda geri kazanılabilir atık yağ açığa çıkmaktadır. Dünyada gelişmiş ülkelerinde tümünde yağların kullanım alanları benzer olup yaklaşık %50’si endüstride, %50’si de ulaşım sektöründe kullanılmaktadır. 1980 yılında dünya genelinde 23.8 milyon ton olan yağ tüketimi günümüzde 40 milyon ton (%+3) olarak raporlanmıştır.
Atık Yağın Geri Kazanımı
Türkiye’deki mevcut atık madeni yağ miktarlarına ait verilerinin doğru ve düzenli kayıt altına alınamadığı varsayımı ile atık yağ miktarlarının doğru verilerle belirlenebilmesi için TÜBİTAK Marmara Araştırma Merkezi (MAM) tarafından yürütülen Ar-Ge proje çalışması ile atık yağlar konusunda “MODEL” çalışması yapılmıştır. Bu çalışma için oluşturulan madeni yağ akış diyagramında, baz yağ aşamasından başlanarak madeni yağa dönüşümü, atık yağ oluşumu ve atık yağın bertarafı veya geri kazanımı ile ilgili akışlar gösterilmiştir.
Alanında ilk olan bu çalışma kapsamında madeni yağlar “motor yağları” ve “endüstriyel yağlar” olarak iki genel gruba ayrılmıştır. Motor yağları; kara, hava, deniz ve demir yolu ve diğer otomotiv yağları olarak sınıflandırılırken, endüstriyel yağlar ise; hidrolik, dişli, türbin, metal işleme, ısıl işlem, gresler ve diğer endüstriyel yağlar olarak ayrılmış ve saha çalışması (örnekleme) yapılmıştır. Tüketilen yağ miktarlarının ürün tiplerine göre dağılımları ve geri toplanabilirliği çalışmaları ile elde edilen model sonuçları ve literatür verileriyle kıyaslanmıştır.
Örnekleme çalışmalarında istatistiksel yöntemler kullanılarak gruplamalar yapılmış ve bu yöntemlere göre örnek sayısı ve örnek dağılımı belirlenmiştir. Kara taşıtları atık motor yağı örnekleme çalışmaları için Türkiye İstatistik Kurumu (TÜİK) ulaştırma istatistikleri dikkate alınarak 3 ana grup oluşturulmuştur. 1. grupta otomobillerden, 2. grupta otobüslerden, 3. grupta ise traktörlerden örnekleme çalışması yapılmıştır. Elde edilen bu değerler kullanılarak örnek küme oluşturma çalışmaları yapılmış ve uygun miktarda numune alınmıştır. Numune alınan otomobilin toplam karter hacmi ve o araçtan çıkan atık madeni yağ miktarı oranlanarak geri kazanılabilecek yağın oranı tespit edilmiştir.
Daha sonra örnek kümedeki her elemanın oranı kullanılarak lineer regresyon yöntemi ile sonuçlar yaygınlaştırılmıştır. Türkiye’deki otomobillerden elde edilebilecek olan ortalama atık madeni yağ oranı %76; otobüslerden çıkan atık madeni yağ oranları %79-90 arasında değişmiş ve Türkiye’deki otobüslerden kaynaklanan ortalama atık madeni yağ oranı %83 olarak elde edilmiştir. Benzer yöntemlerle traktörlerden çıkan atık madeni yağ oranları 10’ar yıllık dönemler içerisinde büyük bir değişim göstermeyerek %73-80 olarak tespit edilmiştir. Ayrıca traktörlerden çıkan ortalama atık madeni yağ oranı %76 bulunmuştur.
Türkiye’nin Toplanabilir Atık Yağ Potansiyeli
Atık yağ oluşum miktarlarının belirlenmesi üretici sayısı ve çeşitliliği nedeniyle oldukça zordur. Bu tipteki atık oluşumları için atık üretim faktörlerinin kullanılması ise oldukça uygundur. Atık yağlar için referans birim olarak dünya genelinde “%” kullanılmaktadır. Faktör belirleme çalışmalarında kullanılan “Materyal Akım Analizi (MFA)” atık yağlar için adapte edilmiştir ancak sınırları amaç, kapsam, sistem tanımı, tutarlılık ve kıyaslanabilir veri açısından değişiklik göstermektedir. Amaç, kapsam ve içerik farklılıkları ve tanımlama, yöntem ve terminoloji eksiklikleri ise faktör çalışmalarının kıyaslanmasındaki en büyük sorunlardır.
Saha çalışmaları ile örneklerde yapılan ölçümlerle ve ikili görüşmeler sonucunda % atık üretim faktörleri (AÜF) saha sonuçları elde edilmiştir. Buna göre tüketilen madeni yağların yaklaşık olarak %50’sinin atık olarak toplanabileceği ve geri kazanım işlemlerinde kullanılabileceği sonucu elde edilmiştir (Tablo 1). Çalışma ile Türkiye’deki motor yağlarının %76-83 oranında geri kazanılabilir durumda olduğu belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre Türkiye’deki durum ile literatür verileri benzerlik göstermiş, bazı durumlarda ise Türkiye’ye özel sonuçlar elde edilmiştir.
Atık yağların ne yapılması gereği, bertaraf veya yeniden rafinasyonu, gerek çevre koruma ve gerekse verimlilik ve ekonomik açıdan çok önemlidir. Tehlikeli atık kapsamında tanımlanan atık yağlar (kullanılmış yağlar) “atık nitelendirmesinin aksine büyük oranda kullanım potansiyeline sahiptir. Atık yağların bu geri kazanım potansiyeli, Avrupa Birliği tarafından yayımlanmış Atık Direktifi’nde (2008/EC, 19.11.2008) belirtilen “Atık Yönetimi Hiyerarşisi” içeriğindeki yeniden kullanıma hazırlama (oil reclaiming), ham madde olarak geri kazanım (recycling) veya enerji olarak geri kazanım (energy recovery) ilkelerine uygun olarak değerlendirilmelidir.
