Prof. Dr. Önder ALTUNTAŞ
Eskişehir Teknik Üniversitesi
Havacılık ve Uzay Bilimleri Fakültesi
UÇAK YAĞLARI
Uçaklar, zorlu koşullar altında çalışan karmaşık makinelerdir ve güvenli ve verimli bir şekilde çalışabilmeleri için çeşitli yağlara ihtiyaç duyarlar. Bu yağlar, motor parçalarının aşınmasını ve yıpranmasını azaltmak, sürtünmeyi en aza indirmek ve ısıyı dağıtmak gibi kritik işlevleri yerine getirir. Ayrıca korozyonu önlemeye ve kirleticileri gidermeye de yardımcı olurlar. Eskişehir Teknik Üniversitesi Havacılık ve Uzay Bilimleri Fakültesi olarak 39 yıllık tecrübe ile kullanılan yağlar ve önemi çok iyi bilinmekte ve sektöre de bu konularda uluslararası kapsamda destekler sunmaya devam etmektedir. Uçak yağları, motor yağları, hidrolik sıvıları ve gresler olmak üzere üç ana kategoriye ayrılabilir.
MOTOR YAĞLARI, bir uçağın motorunun düzgün çalışması için hayati öneme sahiptir. Motorun hareketli parçaları arasındaki sürtünmeyi azaltarak aşınma ve yıpranmayı en aza indirirler. Ayrıca motoru soğutmaya, korozyonu önlemeye ve kirleticileri gidererek temiz tutmaya yardımcı olurlar. Tüm bunlara ek olarak planlı bakımlar içerisinde alınan numuneler sayesinde motordaki sessiz ajanımız olur. Uçak motor yağları, yüksek sıcaklıklar, yüksek basınçlar ve ani sıcaklık dalgalanmaları dahil olmak üzere en zorlu koşullara maruz kalırlar. Bu nedenle olağanüstü termal kararlılığa, oksidasyon direncine ve viskozite özelliklerine sahip olmaları gerekir. Uçaklarda kullanılan üç ana tür motor yağı vardır: mineral bazlı, dispersan ve sentetik yağlar.
Mineral yağlar, piston segmanlarının düzgün oturmasını ve silindir duvarlarının aşınmasını kolaylaştıran ve sonuçta motor performansını ve dayanıklılığını artıran daha az kaygan özellikleri nedeniyle yeni veya yenilenmiş motorların rodaj aşamasında sıklıkla kullanılır. Rodaj döneminde, bileşenler uyum sağladıkça yağ tüketimi başlangıçta artabilir, ancak genellikle zamanla stabilize olur. Ek olarak, mineral yağlar dağıtıcı olmayan yağlar için tasarlanmış eski pistonlu motorlar için uygundur ve yağlama gereksinimlerinin daha az talepkâr olduğu düşük performanslı uçaklarda da iyi hizmet verebilir.
Külümsüz Dispersan (AD) yağlar, motor temizliğini koruma ve tortuları önlemedeki etkililikleri nedeniyle, rodaj döneminden sonra çoğu uçak piston motorunda standart kullanım için önerilir. Özellikle daha fazla ısı üreten ve daha fazla stres altında çalışan yüksek performanslı motorlar için avantajlıdırlar, çünkü üstün temizleme özelliği ve dağıtıcılığı bu koşullarda faydalıdır. Ek olarak, turboşarjlı motorlarda AD yağları, yüksek sıcaklıklarda ve hızlarda meydana gelebilen turboşarj şaftı çevresinde karbon birikmesini önlemede önemli bir rol oynar.
Sentetik yağlar, üstün viskozite kontrolü ve oksidasyon direnci sayesinde motor verimliliğini ve ömrünü artıran çağdaş pistonlu motorlar, özellikle yüksek performanslı uçaklar için tercih edilir. Ek olarak, değişken sıcaklıklar veya yüksek irtifalar gibi aşırı koşullarda çalışan uçaklar, sentetik yağların gelişmiş özelliklerinden yararlanır.
HİDROLİK SIVILAR, uçak hidrolik sistemlerinde güç iletim ortamıdır ve çeşitli uçuş kontrol yüzeylerini, iniş takımlarını ve frenleri çalıştırmakta büyük görev üstlenir. Bu sıvılar, hidrolik bileşenlerin düzgün ve güvenilir bir şekilde çalışmasını sağlamak için mükemmel yağlama, viskozite ve aşınma önleyici özelliklere sahip olmalıdır. Ayrıca hidrolik sistemde kullanılan çeşitli contalar ve malzemelerle uyumlu olmaları gerekir. Uçaklarda kullanılan her biri kendine özgü avantajları ve dezavantajları olan çeşitli hidrolik sıvılar vardır. Mineral bazlı hidrolik sıvılar en yaygın türdür ve iyi performans ve çok çeşitli malzemelerle uyumluluk sunar. Ancak sınırlı bir çalışma sıcaklığı aralığına sahiptirler ve oksidasyona karşı hassastırlar. Fosfat esterler gibi sentetik hidrolik sıvılar ise geliştirilmiş yangın direnci ve yüksek sıcaklık performansı sunar, ancak daha pahalı olabilir ve özel kullanım prosedürleri gerektirebilir.
GRESLER, uçaklarda rulmanlar, dişliler ve aktüatörler gibi yağın etkili bir şekilde tutulamadığı uygulamalarda kullanılan yarı katı yağlayıcılardır. Uçak gresleri, uzun ömürlü yağlama ve aşınma ve korozyona karşı koruma sağlarken yüksek sıcaklıklara, yüksek basınçlara ve aşırı hava koşullarına dayanabilmelidir. Gres seçimi, özel uygulamaya ve çalışma koşullarına bağlıdır. Lityum bazlı gresler en yaygın türdür ve iyi performans ve çok yönlülük sunar. Ancak yüksek sıcaklık uygulamaları için genellikle kompleks sabunlara veya poliüre kıvamlaştırıcılara dayalı sentetik gresler tercih edilir.
STANDARTLAR
Uçak yağları, kalitelerini, performanslarını ve uçak sistemleriyle uyumluluklarını sağlamak için sıkı spesifikasyonlara ve standartlara tabidir. Bu spesifikasyonlar, Otomotiv Mühendisleri Derneği (SAE), Amerikan Test ve Malzeme Derneği (ASTM) ve Amerika Birleşik Devletleri Savunma Bakanlığı (MIL-SPEC) gibi çeşitli kuruluşlar tarafından geliştirilmiştir.
SAE, motor yağlarını viskozitelerine veya akmaya karşı dirençlerine göre sınıflandırır. Yağın viskozitesi, motor bileşenlerini yağlama, soğutma ve sızdırmaz hale getirme kabiliyetini etkilediğinden performansı için kritik öneme sahiptir. SAE viskozite derecelendirme sistemi, yağın hem düşük hem de yüksek sıcaklıklardaki viskozitesini belirtmek için sayısal bir kod kullanır. Örneğin, 15W-50 yağı düşük sıcaklıklarda 15, yüksek sıcaklıklarda 50 viskoziteye sahiptir.
ASTM, motor yağları, hidrolik sıvılar ve gresler dahil olmak üzere çeşitli uçak yağları için standartlar geliştirir. Bu standartlar, viskozite, parlama noktası, akma noktası, oksidasyon kararlılığı ve aşınma önleyici performans gibi çok çeşitli özellikleri kapsar. ASTM spesifikasyonları, uçak yağlarının amaçlanan uygulamaları için minimum performans gereksinimlerini karşılamasını sağlar.
MIL-SPEC spesifikasyonları, askeri uçaklar ve teçhizatlar için Amerika Birleşik Devletleri Savunma Bakanlığı tarafından geliştirilmiştir. Bu spesifikasyonlar genellikle SAE ve ASTM standartlarından daha katıdır ve askeri uçakların karşılaştığı zorlu çalışma koşullarını yansıtır. MIL-SPEC yağları tipik olarak, karşılamaları gereken belirli performans gereksinimlerini belirten bir MIL-PRF numarası ile tanımlanır.
BAKIM VE SERVİS ÖMRÜ
Uçak yağlarının optimum performansını sağlamak ve servis ömrünü uzatmak için uygun bakım ve izleme şarttır. Düzenli yağ değişimleri, filtre değişimleri ve yağ analizi, uçak motorlarının ve hidrolik sistemlerinin sağlığının korunması için çok önemlidir. Yağ değişimleri tipik olarak uçağın çalışma saatlerine veya takvim süresine göre planlanan aralıklarla yapılır. Yağ değişim sıklığı, kullanılan yağın türü, çalışma koşulları ve üreticinin önerileri gibi çeşitli faktörlere bağlıdır. Yağ değişimi sırasında eski yağ boşaltılır ve yerine taze yağ konur, ayrıca yağ filtresi de değiştirilir. Yağ filtreleri, yağı kirleticilerden arındırmada ve motor bileşenlerine zarar vermelerini önlemede kritik bir rol oynar. Yağ filtreleri, her yağ değişiminde veya yağ analizi yüksek düzeyde kirlilik olduğunu gösteriyorsa daha sık değiştirilmelidir.
Yağ analizi, uçak yağlarının durumunu izlemek ve potansiyel sorunları maliyetli onarımlara veya arızalara yol açmadan önce tespit etmek için değerli bir araçtır. Yağ örnekleri periyodik olarak analiz için bir laboratuvara gönderilir ve burada viskozite, aşınma metalleri ve kirlilik seviyeleri gibi çeşitli özellikler ölçülür. Yağ analizi, aşınma modellerini belirlemeye, kirliliği tespit etmeye ve kalan yağ ömrünü tahmin etmeye yardımcı olabilir. Burada önemli olan uçuşun sürdürülebilirliği için yağların planlanan bakım aralığında değiştirilmesidir. Fakat diğer önemli bir husus bu yağların sonrasında ne olacağıdır.
ATIK UÇAK YAĞI YÖNETİMİNİN GÜNCEL GÖRÜNÜMÜ: BERTARAF YÖNTEMLERİ, DÜZENLEMELER VE ÇEVRESEL ETKİ
Atık uçak yağının yönetimi, kirleticiler nedeniyle tehlikeli atık olarak toplanmasını ve bertaraf edilmesini içerir, ancak çeşitli yöntemlerle geri dönüştürme eğilimi artmaktadır. Bu süreç, hem ulusal hem de yerel düzeydeki çevre yasaları tarafından düzenlenir ve ABD Çevre Koruma Ajansı (EPA), çevre kirliliğini önlemek için depolama, taşıma, işleme ve bertarafı içeren kullanılmış yağın işlenmesi için belirli yönergeler belirler. Federal olanlardan daha katı olabilen eyalet ve yerel düzenlemelere uyum, uçak operatörleri ve bakım tesisleri için esastır. Ek olarak, Uluslararası Sivil Havacılık Örgütü (ICAO) gibi kuruluşların uluslararası düzenlemeleri de uçaklarda tehlikeli madde yönetimini ele almaktadır.
Atık uçak yağının uygunsuz şekilde bertaraf edilmesi, toprağı ve suyu kirleterek, içme suyu kaynaklarını etkileyerek ve su yaşamına zarar vererek çevreye ciddi şekilde zarar verebilir. Dahası, kullanılmış yağın yakılması havaya zararlı kirleticiler salarak sağlık riskleri oluşturabilir. Bu nedenle, kaynak geri kazanımı ve atık azaltmaya odaklanan dairesel ekonomi ilkeleriyle uyumlu atık uçak yağı için sürdürülebilir yönetim uygulamalarının benimsenmesi çok önemlidir.
ATIK UÇAK YAĞI İÇİN DÖNGÜSEL EKONOMİ STRATEJİLERİNİN POTANSİYELİ
Döngüsel Ekonominin kullanıcı tarafındaki döngü sırasıyla Yeniden kullanım, Yeniden dağıtım, Yenileme, Yeniden üretim, Geri dönüşümü ve ek olarak Biyolojik dönüşüm şeklinde listelenebilir. Buradaki asıl istenilen geri dönüşüme gelmeden atıkların değerlendirilmesidir. Bu sıralamadaki biyodönüşüm daha yenilikçi uygulamaları içermesi nedeniyle kapsamlıdır.
Yeniden Kullanım. Atık uçak yağının, temel filtrasyondan sonra bile yeniden kullanılması, uçak motoru yağlayıcıları için gereken katı performans standartları nedeniyle önemli zorluklar doğurur. Bu yağlar, motor güvenliğini ve verimliliğini sağlamak için aşırı koşullar altında belirli viskozite ve yağlama özelliklerini korumalıdır. Kullanılmış yağ genellikle termal ve oksidatif bozulmaya maruz kalır ve bu yüksek standartları karşılama yeteneğini engelleyebilecek kirleticiler içerir. Filtrelenmiş kullanılmış uçak yağı, havacılıkta daha az kritik uygulamalar için uygun olsa da, temel olmayan bileşenleri veya yer destek ekipmanlarını yağlamak gibi, gerekli özelliklere uygunluğunu doğrulamak için kapsamlı testler gereklidir. Ek olarak, kullanılmış yağda kalıntı kirleticilerin bulunması hassas sistemleri tehlikeye atabilir ve daha fazla işlem yapılmadan birincil uçak motoru uygulamalarında doğrudan yeniden kullanımı olası kılmaz.
Yeniden Dağıtım. Atık uçak yağının yeniden dağıtımı için etkili bir sistem oluşturmak, daha geniş bir dairesel ekonomi stratejisini başarıyla uygulamak için elzemdir. Bu, havaalanları ve bakım tesisleri ile bireysel uçak sahipleri de dahil olmak üzere çeşitli kaynaklardan kullanılmış yağı toplamak için gerekli altyapı ve lojistiğin kurulmasını gerektirir. Verimli toplama, uygun kapların kullanılmasını, “kullanılmış yağı” belirtmek için net etiketleme yapılmasını ve ısı kaynaklarından uzakta güvenli depolama yapılmasını içerir. Seçilen değerlendirme yöntemine bağlı olarak, yağı türe veya kirlilik seviyesine göre kategorize etmek için sıralama süreçlerine ihtiyaç duyulabilir. EPA kimlik numaralarına sahip özel taşıyıcılar yağı ele almalı ve miktarlar, tarihler ve taşıyıcılar hakkında doğru kayıtlar tutulmalıdır. Yenileme, yeniden üretim veya geri dönüşüm çabaları için istikrarlı ve güvenilir bir hammadde tedarikini sağlamak için güçlü toplama ağları ve muhtemelen merkezi toplama noktaları geliştirmek hayati önem taşır.
Yenileme. Atık uçak yağının yenilenmesi, kirleticileri ortadan kaldırarak yağı temizlemeyi ve daha az kritik uygulamalarda sürekli kullanım için orijinal niteliklerinin bir kısmını geri kazandırmayı amaçlayan çeşitli teknolojileri içerir. Filtrasyon, sedimantasyon ve demineralizasyon gibi teknikler genellikle farklı kirletici türlerini gidermek için kullanılır. Yerinde yenileme, yağın ömrünü uzatabilir, ancak onu orijinal durumuna tamamen geri kazandırmayabilir. Santrifüjlü ayırma ve vakumlu dehidratasyon gibi daha gelişmiş yöntemler, suyu ve daha ince parçacıkları daha da ortadan kaldırabilir. Bu yenileme süreçleri atık uçak yağını belirli endüstriyel kullanımlar veya daha az zorlu yağlama görevleri için uygun hale getirebilse de, uçak motorlarında yeniden kullanım için gerekli saflığa ve performansa ulaşmak genellikle yeniden rafinasyon süreçleri yoluyla daha kapsamlı bir yeniden üretim gerektirir.
Yeniden Üretim (Yeniden Rafine Etme). Yeniden rafine etme, kirleticileri ve kullanılmış katkı maddelerini ortadan kaldırmak için kullanılmış yağı işlemek için bilinen bir endüstriyel yöntemdir ve yeni yağlayıcılar oluşturmak için uygun yüksek kaliteli baz yağları ile sonuçlanır. İşlem, su ve katıları ortadan kaldırmak için ön işlem, yağ fraksiyonlarını ayırmak için vakumlu damıtma ve kükürt, nitrojen ve ağır metaller gibi safsızlıkları gidermek için hidrojenleme veya çözücü ekstraksiyonu gibi ek rafinasyon teknikleri gibi çeşitli aşamaları içerir. Yeniden rafine edilen baz yağlar, ham petrolden elde edilen saf yağların kalitesine eşit veya daha iyi olabilir. Genellikle kullanılmış motor yağına uygulansa da, bu teknoloji atık uçak yağı için de faydalı olabilir ve sıkı endüstri standartlarını karşılamaları koşuluyla yeni havacılık yağlayıcıları için değerli baz stokları üretebilir. Bu yöntem yalnızca doğal kaynakları korumakla kalmaz, aynı zamanda geleneksel ham petrol rafinasyonundan daha az enerji tüketir ve önemli çevresel avantajlar sunar.
Geri Dönüşüm. Atık uçak yağı yüksek kaliteli yağlayıcılara yeniden rafine edilmese bile, geri dönüşüm yoluyla çeşitli kullanımlar için yeniden kullanılabilir. Filtrelenmiş veya asgari düzeyde işlenmiş kullanılmış yağ, endüstriyel proseslerde ısıtma için endüstriyel brülör yağı olarak kullanılabilir, yol yapımında asfalt gibi bitüm bazlı ürünlere dahil edilebilir veya benzin ve kok üretmek için petrol rafinerilerinde hammadde olarak kullanılabilir. Ek olarak, endüstriyel ortamlarda veya evlerin çevresinde makineleri yağlamak gibi daha az kritik uygulamalar için de kullanılabilir. Bu geri dönüşüm yöntemleri, atık yağ bertarafını önlemeye, enerjisini ve malzeme değerini geri kazanmaya ve daha kaynak verimli bir sistemi teşvik etmeye yardımcı olur.
BiyoDönüşüm. Biyodönüşüm, atık yağı biyolojik süreçlerle yönetmek için yenilikçi bir yöntemdir ve esas olarak bakteri ve mantar gibi mikroorganizmalar tarafından yağın biyolojik olarak parçalanmasını içerir; bu da zararlı hidrokarbon moleküllerini daha az toksik maddelere dönüştürebilir ve kirlenmiş ortamların iyileştirilmesine yardımcı olabilir. Ek olarak, hidrojenle işlenmiş esterler ve yağ asitleri (HEFA) gibi biyorafinasyon teknikleri yoluyla uçaklardan gelenler de dahil olmak üzere atık yağların Sürdürülebilir Havacılık Yakıtlarına (SAF) dönüştürülmesine yönelik ilgi artmaktadır; bu da yağları, yağları ve gresleri mevcut motorlarla uyumlu jet yakıtına dönüştürebilir. Araştırmacılar ayrıca, potansiyel olarak bozulmuş uçak yağından elementler içeren SAF üretmek için ıslak atık kullanımını araştırmaktadır. Genel olarak, biyodöngü havacılık sektörü için sürdürülebilir yakıt üretirken atıkları etkili bir şekilde yönetmek için değerli bir fırsat sunmaktadır.
GELECEK TRENDLER
Atık uçak yağının dairesel ekonomi yaklaşımlarıyla değerlendirilmesi, kirleticileri ortadan kaldırmak için filtrasyon ve ayırma, fraksiyon ayırma için vakum damıtma ve safsızlıkları gidererek yağ kalitesini artırmak için hidrojenleme gibi gelişmiş rafinasyon teknikleri dahil olmak üzere çeşitli teknolojik ve endüstriyel süreçleri içerir. Ek olarak, istenmeyen bileşikleri ortadan kaldırmak için çözücü ekstraksiyonu kullanılır. Atık yağları Sürdürülebilir Havacılık Yakıtlarına (SAF) dönüştürmek için, Alkol-Jet (ATJ) ve Katalitik Hidrotermoliz Jet (CHJ) gibi yeni teknolojilerin yanı sıra Hidroişlenmiş Esterler ve Yağ Asitleri (HEFA) gibi yöntemler kullanılır. Mikrobiyal bozunma ayrıca atık yağdaki hidrokarbonların parçalanmasında rol oynar. Yeniden rafinasyon köklü bir endüstri olsa da, havacılık standartlarına uymak için uçak yağına uyarlanması gerekebilir. SAF üretimi için HEFA süreci ticari olarak uygulanabilirken, diğer biyodöngü yöntemleri hala çeşitli geliştirme aşamalarındadır. Teknolojinin seçimi, istenen ürün, atık yağın kalitesi ve miktarı ve ekonomik faktörlerden etkilenir.
Atık uçak yağı için dairesel ekonomi stratejilerinin uygulanması, havayolları ve bakım tesisleri için daha düşük bertaraf maliyetleri, yeniden rafinasyondan ve sürdürülebilir havacılık yakıtı (SAF) üretiminden elde edilen potansiyel gelir ve saf petrol ürünlerine kıyasla maliyet tasarrufları gibi dikkate değer ekonomik ve çevresel faydalar sunar. Çevresel olarak, bu yaklaşımlar petrol rafinasyonuyla ilişkili enerji tüketimini ve sera gazı emisyonlarını önemli ölçüde azaltırken, jet yakıtının yaşam döngüsü karbon emisyonlarını düşürerek havacılık endüstrisinin karbonsuzlaşmasına da katkıda bulunur. Ek olarak, doğal kaynakların korunmasına ve uygunsuz petrol bertarafından kaynaklanan kirliliğin azaltılmasına yardımcı olurlar. Ancak, gerekli altyapı ve teknolojiye yapılan yüksek ilk yatırım ve atık yağı toplama ve işleme maliyetleri gibi zorluklar da mevcuttur. Dahası, bu yöntemler genellikle daha sürdürülebilir olsa da, yine de ele alınması gereken çevresel etkilere sahip olabilirler. Standartlar oluşturarak ve geri dönüştürülmüş ürünlere yatırımı teşvik ederek bu sektörde dairesel bir ekonomiyi teşvik etmek için düzenleyici çerçeveler ve teşvikler esastır.
Bu kapsamda Eskişehir Teknik Üniversitesi olarak Sürdürülebilir Havacılık ve Yakıt Araştırma Grubu olarak yenilikçi SAF yakıtlarının araştırıldığı ve motor performans testlerinin yapıldığı bir altyapı ile sektöre ve geleceğe hizmet sunmaya devam edilmektedir.
