Mühendislik ve Teknolojinin Yeşil Hali: Tarım ve Gıda Sektöründe Doğa Dostu Yaklaşımlar
Yeşil teknoloji yaşadığımız çevreyi korumak, doğal kaynakların ve tüm canlıların zarar görme olasılıklarını minimize etmek ve sürdürülebilirliği sağlamak için geniş bir endüstriyel yelpazede ilgili sistem ve hizmetlerin uygulanmasını içeren tekniklerdir. Bu çerçeve içinde ele alınan yeşil mühendislik ise endüstriyel ürünlerin proses işlemlerine dönük her aşamasında dikkate alınması gereken bir yaklaşım olarak tanımlanabilir. Bu yaklaşımda çevreye verilecek zararın en düşük seviyede olması arzu edilir. Bu yüzden çevre sorunlarını yaratan düşünce sistemlerinden farklı bir anlayışla çözüm arayışına gitmede kullanılan doğa dostu teknikler giderek daha fazla önem kazanmaktadır. Bu doğrultuda A.Einstein çözüme giden yolda farklı düşünceler ve fikirlere gereksinim olduğunu ‘karşılaştığınız önemli sorunlar onları yaratan düşünce sistemleriyle çözülemezler’ diyerek vurgulamıştır.
Günümüzde yeşil teknoloji olarak isimlendirilen doğa dostu uygulamalara giderek kirlenen gezegenimizin soluk alabilmesi için bir ‘paradigma evrimi’ diyebiliriz. Yakın gelecekte tarım ve gıda ile ilgili teknolojilerin çevre ve sağlık üzerine etkileri, tüketici tercihlerine yansıyan faktörler olarak daha da önemli bir hale gelecektir.
Üretilen gıdayla ilgili olarak oluşan karbon ayak izini azaltmak için sosyal ve endüstriyel farkındalık giderek artmakta ve bu konuda yapılan Ar-Ge faaliyetleri de proseslerde kullanılan kimyasal girdilerin ve enerjinin azaltılmasına yönelik olarak tasarlanmaktadır.
Genellikle yeşil sektörde kullanılan teknolojiler ile ilgili hizmetler;
Geri kazanılabilir ve alternatif enerji üretimi,
Enerjinin korunumu / depolanması,
Suyun korunumu / geri kazanımı,
Toksik atıkların azaltılması,
Ürün ve sistem dizaynı / yeniden tasarlama,
Metallerin, ağaçların, kağıtların, kimyasalların ve plastiklerin geri kazanımı ve korunumu
gibi konu başlıklarından oluşmaktadır. Yeşil teknolojilerin uygulanmasında tarım, gıda işleme ve dağıtım, enerji, imalat, ulaşım, denizcilik, inşaat ve su sistemleri başlıca alanlar olarak karşımıza çıkmaktadır.
Sürdürülebilir kalkınmanın temel yaklaşımı sanayi ve üretimin, sonraki kuşakların gereksinimlerini karşılama yeteneğini tehlikeye atmayacak biçimde örgütlenmesidir. Bu temel yaklaşım, ekonomi, ticaret, iç ve dış pazar koşulları kadar, siyaset ve bürokraside de sürekliliği ve tutarlılığı gerektirmektedir. Bu derlemede tarım ve gıda sektöründe çevreyle dost teknikleri içeren yeşil teknoloji ve mühendislik uygulamalarına örnekler verilmiştir.
Tarımda Sürdürülebilirlik ve Yeşil Uygulamalar
Günümüzde artan dünya nüfusunun beslenmesi için daha fazla üretim ve kazanç elde etme amacıyla yapılan uygulamalar artık yerini sürdürülebilir tarımın önem kazandığı uygulamalara bırakmıştır. Tarımsal üretim sonuç olarak; toplum, ekonomik koşullar ve çevrenin de düşünüldüğü entegre bir üretim şekline dönüşmüştür.
Geleneksel olarak yapılan tarım uygulamaları yerine, koruyucu tarım uygulamalarının giderek yaygınlaşmaya başlaması insan sağlığı ve çevreyi korumayı hedefleyen bu yeni görüşlerin bir sonucudur. Toprağın daha az örselendiği bu uygulamalar ile topraktan su kaybını en aza düşürme ve toprak erozyonu gibi önemli konular istenilen düzeylere indirgenebilmekte, çevresel endişelerinde azalması sağlanmaktadır (Hobbs, 2007).
Toprak işleme dışındaki tarımsal pratik ve teknolojiler, günümüzde ‘Hassas Tarım Uygulamaları’ adı verilen yeni bir başlık altında yerini bulmuştur. Hassas tarım, zamansal ve konumsal değişkenliğin yönetiminde teknoloji kullanımı yanında kaynak kullanımını da etkin kılacak şekilde girdi ve elde edilecek gelirin optimizasyonunu sağlamak şeklinde tanımlanmaktadır.
Geleneksel tarımda yapılan uygulamalar; tüm arazide toprak yapısında tekdüzelik, arazinin her yerinde eşdeğer su ve gübre gereksinimi, iklimsel koşulların değişmezliği, ürünlerin aynı anda olgunlaşacağı gibi varsayımlar üzerine kurulmuştur. Aslında aynı üretim alanı içerisinde toprağın gübre ihtiyacında değişimler olabileceği gibi bitkilerin su ve hastalıklara karşı ilaç gereksinimlerinde de farklılıklar söz konusudur.
Gerektiği yere gerektiği kadar gübre verilmesi ve ilaçlama yapılması gibi uygulamalar girdi kullanımı etkinliğini de sağlarken maliyeti de azaltmaktadır. Bu şekilde yapılan uygulamalar ile aynı zamanda çevreye duyarlı olunduğu mesajının iletilmesi de yadsınamaz bir gerçektir.
Sensörler ve gerekli bilgisayar teknolojileri ile donatılmış ‘Akıllı Tarım Makinaları’ ve ‘Mekanizasyon Uygulamaları’; tarla etkinliği, ürün kalitesi ve verimliliğin istenilen düzeye ulaştırılmasında en önemli bileşenler olarak görülmektedir.
Yeşil Teknolojilerin Gıda Sektörüne Yansımaları
Gıda üretimi uygulamalarında etik kaynak kullanımı ve sürdürülebilirlik konusunda tüketici bilinci ve baskısı giderek artmaktadır. Tarım ve gıda sektöründe yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı, enerji bağımlılığı ve ekosistemlerin zarar görmemesi için göz ardı edilemeyecek bir gündem oluşturmaktadır. Tarımla ilgili olarak enerjiye ihtiyaç duyulan başlıca uygulamalar sulama, sera ve hayvan barınaklarının ısıtılması/soğutulması ve ürün kurutmadır. Bu sektörde güneş enerjisi, rüzgar enerjisi, jeotermal enerji ve biyokütle enerjisi yenilenebilir enerji kaynaklarının başında gelmektedir (Öztürk ve ark, 2012).
Gıda sektörü için yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı çevresel yararlarının yanı sıra ürün maliyetlerinin düşürülmesi açısından da oldukça önem taşıyan bir konudur.
Gıda dehidrasyonu uygulamalarında güneş enerjisi ve ısı pompası kullanımı, gıda kaynaklı organik atıkların biyoyakıt ya da biyogaz hammaddesi olarak değerlendirilmesi gibi teknik uygulamaların geliştirilmesi ve kullanımının yaygınlaştırılması konusunda çalışmaların yapılması gerekir. Bilindiği gibi gıdaların kurutulmasında en önemli gider kalemlerinden birisi enerji maliyetleridir.
Gıda sektöründe güneş enerjisinin yoğun olarak kullanıldığı uygulamalar gıda dehidrasyonu işlemlerinde gözlenmektedir. Ancak yağmur ve beraberindeki mikrobiyolojik sorunlar güneş enerjisini tek başına cazip kılmamaktadır. Güneş enerjisi yerine kullanılan solar kurutma teknolojisi ile yalnızca güneş enerjisine bağımlı kalınmayıp, sistem ısıtıcılı ünitelerle de desteklenmektedir. Böylece ürün başarıyla kurutulurken mikrobiyolojik sorunlar önlenmekte ayrıca fosil yakıt tüketimi de azaltılmaktadır (VijayaVenkotaRaman ve ark, 2012).
Son yıllarda fosil yakıt maliyetlerinin sürekli artması nedeniyle solar enerji kullanımında artış gözlenmektedir (ThirugnanaSambandam ve ark, 2010). Gıda üreten tesislerden çıkan katı atıklarda biyo-yakıtlar için hammadde oluşturabilmektedir (Dellapiane ve ark, 2003).
Gıda sektöründe dikkat çeken yeşil mühendislik uygulamalarından birisi de yeşil tedarik zinciridir. Yeşil tedarik zinciri yeşil satın alma, yeşil üretim, yeşil dağıtım ve yeşil paketleme aşamalarından oluşmaktadır. Burada temel felsefe nakliyat masrafının ve harcanan enerjinin azaltılması, doğrudan dağıtım yapılması, kısa rotaların belirlenmesi ve alanların verimli kullanımıdır.
Dünya genelinde tüketiciler gıda ürünlerinin kaynakları ve sürdürülebilirliği hakkında bilgi edinmek için taleplerini sürekli artırmakta ve bu doğrultuda gıda ürünlerinde Eko-Etiket kullanımı da gündeme gelmektedir. Doğayı koruma amaçlı Eko-etiket çevresel etiketlerin alt grubudur. Ürünlerin çevreye yaptıkları etkilerin değerlendirilmesi sonucu verilirler. Henüz gıda ve yem ürünleri için Avrupa Birliği çevre etiketi (Eko-Etiket) sisteminde bir ürün kategorisi yoktur. Ancak çalışmalar devam etmektedir (Anon, 2013)
Biyoplastikler geleceğin ambalaj malzemesi olarak yeşil teknoloji uygulamalarının içinde dikkat çekmektedir. Biyo-plastikler organik plastikler olarak da isimlendirilmekte ve bitkisel yağ, mısır nişastası, bezelye nişastası veya mikrobiyota gibi yenilenebilir biyokütle kaynaklarından türetilmektedir. Biyoplastikler günümüzde çoğunlukla organik gıdalar için tercih edilse de market poşetlerinden tabaklara kadar kendine birçok kullanım alanı bulmuştur. Biyoplastik bir kez kullanılıp atılan ürünler ve toprakta biyoparçalanma gerektiren uygulamalar için çok uygundur (As, 2010).
Sürdürülebilir ve kaliteli gıda misyonunu ön planda tutan, temel ilkesi iyi, temiz ve adil gıda olan yavaş gıda (Slow Food) ve yeryüzü pazarı (Earth Market) hareketleri de giderek yaygınlaşmaktadır. Yeryüzü pazarları yerel gıdaları ve üreticilerini daha iyi tanımak, halkı bunlar hakkında bilgilendirmek ve bu ürünlere yönlendirmek amacını gütmektedir.
Türkiye’de ilk kez İzmir’in ilçesi Foça’nın seçildiği ‘yeryüzü pazarları’ yavaş gıda (Slow Food) felsefesinin kılavuzluğunda oluşturulan çiftçi pazarları anlamına gelmektedir. Yerel topluluklar tarafından işletilen bu pazarlar, aynı zamanda yerel gıda üreticilerinin tüketiciye, sağlıklı ve kaliteli yiyecekleri uygun fiyatlarla ulaştırdığı, bu sayede çevreci ve sürdürülebilir yöntemlerin garanti altına alındığı önemli yeşil buluşma noktalarıdır. Böylece yerel toplulukların gıda kültürleri koruma altına alınırken, biyolojik çeşitlilikte korunmuş olmaktadır. Gönüllüler tarafından oluşturulan bir küresel akım olan adil gıda ise, sürdürülebilir uygulamaların gıda endüstrisine yönlendirilmesini destekleyen ve teşvik eden ve sürdürülebilirliğin artışında çalışan bir organizasyondur.
Yeşil Mühendislik İlkeleri İle Gıda Sektöründe Atık Yönetimi
Atık yönetimi, sürdürülebilirlik ilkesinin önemli bileşenlerinden birisidir. Atıklar doğru yönetilmediği sürece çevre ve insan sağlığı için önemli bir tehdit oluştururlar. Herhangi bir üretim teknolojisinin ‘çevre dostu’ sayılabilmesi için en azından aşağıdaki üç koşulu sağlaması gerekir:
Üretim sürecinin temizliği (Deniz, 2013).
Son yıllarda atık yönetimine “Geri Dönüşüm ve Yeniden Kullanım” yaklaşımı ağırlığını koymakta ve bu bakış açısı ile atık maddelere, çeşitli ürünlere dönüştürülebilir yeni hammaddeler gözüyle bakılmaktadır. Üretim ve hizmetlerden kaynaklanan atıkların, çevre ve insan sağlığına uygun bir biçimde yönetilmesi gerekmektedir (Yücel ve ark, 2006).
Son yıllarda yeşil mühendislik ilkeleri doğrultusunda çevre sağlığını benimseyen eko-teknolojiler giderek önem kazanmaktadır. Burada işletmeler etkinliklerini biyolojik eko sistemleri örnek alarak sürdürmektedirler. Entegre endüstriyel parklarda belirli bir bölge içinde birbiri ile simbiyotik ilişki kurabilecek tesisler bir araya gelmektedir. Burada bir işletmenin atığı bir diğerinin hammaddesi olmakta ve teknoloji geliştikçe sıfır atığa doğru bir evrim gerçekleşmektedir. Bu görüş küreselleşen dünyada giderek yayılmaktadır (Edgington, 1995., Sukan-Vardar, 1997, Sukan-Vardar, 2003).
Gıda sanayi atıklarının entegre sistemler için değerlendirilmesi düşünüldüğünde;
Atıkların kompozisyonu (karbonhidrat, protein yağ gibi),
Toksik bileşenlerin varlığı (ağır metaller, herbisit ve insektisitler gibi),
Atığın bulunabilirliği ve dönüştürülebilirliği,
Üretilen ürünlerin kullanımı,
mutlaka göz önüne alınmak durumundadır (Yücel ve ark, 2006). Gıda sanayi atıklarının geri döndürme ve geri kazanım yöntemleriyle enerji üretiminde kullanılması mümkündür.
Gelecek nesillere temiz bir dünya bırakma düşüncesi, özellikle küresel kirlilikte büyük pay sahibi olan ülkelerde çok güçlü bir duruma gelmediği sürece oldukça zor gözükmektedir. Küresel ölçekte kirlenmenin önlenebilmesi ve doğal kaynakların korunumu ancak dünyamızı kirleten uygulamaların sürdürülebilir kalkınma modeline dönüştürülmesi halinde sağlanabilecektir. Çevre dostu eko-yenilikçi çözüm, süreç ve hizmetlerin toplumsal bilinç yaratılarak ivedilikle yaygınlaştırılması gereklidir.
Anon, 2013. ab.immib.org.tr/web/inex.php?option=
As,Ö. 2010. "Geleceğin Ambalajı: Biyoplastikler" Dünya Gıda, S.28-29
Deniz, V. 2013. "Hangisi Daha Yeşil?" https://bit.ly/2G9QYym
Edgington, S. M. 1995. "Industrial ecolgy: Biotech’s role in sustainable development", Bio/technolgy 13(1),31-33.
Dellapiane, D., Bosio, B., Arato, E. 2003. "Clean energy from sugarcane waste. Feasibility study of innovative application of bagasse and barbojo", Journal of Power Sources, 122, s.47-56.
Hobbs, P. R. 2007. "Conservation agriculture? What is it and why is it important for future sustainable food production?" Journal of Power Sources, 122,s.47-56
Öztürk, H., Yaşar, B., Eren, B. 2012. https://bit.ly/2IRr4Nv
Sukan-Vardar, 1997, "Ege bölgesi agro-endüstriyel atıkları için veri tabanı oluşturulup bu atıkların biyoteknolojik prosesler ile değerlendirme olanaklarının incelenmesi". Türkiye Teknoloji Geliştirme Vakfı Stratejik Odak Nokta Projesi 182/s
Sukan-Vardar, 2003. "Sürdürülebilir kalkınmada biyoteknolojinin rolü, sürdürülebilir kalkınma için biyoteknoloji çalıştayı", 21-24 ekim, ege üniv. Biyomühendislik Bölümü ve EBİLTEM, İzmir
Thirugnana Sambandam., M., Iniyan, S., Goic, R. 2010. "A review of solar thermal Technologies". Renewable and Sustainable Energy Reviews.Vol.14, Issue:1.p.312-322.
Vijaya Venkota Raman, S., Iniyan, S., Goic, R., 2012. Renewable and sustainable energy reviews.Vol.16, Issue. 5.p.2652-2670.
Yücel, U., Ongen, G., Güngor, G. 2006. "Eko-teknolojik yaklaşım ile gıda sanayi atıklarında enzim uygulamalar"ı. Akademik Gıda Mart Nisan, sayı.20, 6-10.