“ABD’de yıllık şişelenmiş su tüketiminin 32 ile 54 milyon varil petrolün sağlayacağı enerji girdisine ya da ABD’de toplam birincil enerji tüketiminin yüzde üçüne eşit olduğunu, küresel şişelenmiş su talebini karşılamak için bunun kabaca üç katı enerji harcandığını tahmin ediyoruz.”
P. H. Gleick & H. S. Cooley (Pacific Institute, ABD)
Şişelenmiş su kullanımının tüm dünyada artmaya devam etmesinin çevresel, ekonomik ve toplumsal etkilerine yönelik ilgi giderek artıyor. Bu ilgi, atık üretimi, yer altı sularının kullanımı, şişelenmiş suyun yerel yüzey suyu ve yer altı suyu üzerindeki hidrolojik etkileri, ekonomik maliyetler vs. hakkındaki kaygıları da kapsıyor. En önemli kaygı noktalarından biri, şişelenmiş su üretiminin ve kullanımının gerektirdiği enerji miktarı. Bu araştırma, şişelenmiş su üretiminin, nakliyesinin ve kullanımının çeşitli aşamalarının enerji ayak izi gerektirdiği tahmininde bulunuyor. Araştırmada, su kaynakları, şişeleme süreçleri, nakliye maliyetleri ve diğer faktörler arasındaki farklardan dolayı kapsamlı tek bir yaşam döngüsü geliştirmeyeceğiz, fakat mekâna özgü ölçümler için gerekli olan önemli enerji girdilerini sayısallaştıracağız. Ayrıca bu girdileri, üretimden kullanım noktasına kadar enerji gerektiren, mekâna özgü üç örneğe uygulayacağız: Los Angeles’da üretilen ve kullanılan yerel şişelenmiş su, Güney Pasifik’te şişelenen ve kargo gemisi ile Los Angeles’a gönderilen şişelenmiş su, Fransa’da şişelenen ve çeşitli yollarla Los Angeles’a gönderilen şişelenmiş su. Kısa mesafelere gönderilen su açısından belirleyici olan plastik şişelerin üretimi için kullanılan enerji miktarıdır. Fakat, uzun mesafe nakliye, şişe üretimine eşit hatta ondan bile daha fazla enerji maliyetine yol açar. Bütün diğer enerji maliyetleri – işleme, şişeleme, mühürleme, etiketleme ve soğutma – şişenin üretimi ve şişelenmiş suyun nakliyesinin gerektirdiği enerji maliyetinden çok daha azdır. Bu veri, farklı kaynak, arıtma ve nakliye seçenekleri için belirli tahminler üretmek için kullanılabilir.
Şişelenmiş Su
‘Şişelenmiş su’ – tüketicilerin kullanabileceği ölçüde kaplarda ayrı ayrı satılan su – tüketimi giderek artıyor. Son olarak 2007’de elde edilen küresel verilere göre, ağırlıklı olarak Kuzey Amerika ve Avrupa’da 200 milyar litreden fazla şişelenmiş su satıldı, fakat bu miktar gelişmekte olan ülkelerde de hızla artıyor. İçecek satışlarını izleyen Beverage Marketing Corporation, ABD’deki tüketicilerin, yine aynı yıl, 33 milyar litre ya da kişi başına ortalama 110 litre (yaklaşık 30 galon) şişelenmiş su satın aldığını tahmin ediyor. ABD’de şişelenmiş su satışları 2001 yılından bu yana %70 oranında arttı ve şimdiden süt ve bira satışlarını geçti (tablo 1). Şişelenmiş sudan daha fazla satılan tek içecek kategorisi ise gazlı alkolsüz içecekler (CDS). Üstelik kişi başına düşen süt ve alkolsüz gazlı içecek (CDS) tüketimi giderek azalırken, kişi başına düşen şişelenmiş su tüketimi giderek artıyor (Martinez 2007).
Tablo 1. ABD’de temel içecek satışları, 2006
(Kaynak: Kaliforniya Enerji Komisyonu (California Energy Comission) 2007, not: şişelenmiş su satışları 2007’de 33 milyon litreyi geçti.)
ABD’de, Gıda ve İlaç Dairesi (Food and Drug Administration – FDA), şişelenmiş suyun kaynağına bağlı olarak nasıl etiketlenebileceğini belirleyen düzenlemeler hazırladı[1]. Çok sayıda şişelenmiş su çeşidi bulunuyor, fakat bunlardan ikisi pazara hakim durumda: ‘kaynak suyu’ ve ‘arıtılmış su’. ABD Gıda ve İlaç Dairesi (Food and Drug Administration)’nin düzenlemelerine göre: ‘arıtılmış su’, ‘damıtma, deiyonizasyon, ters osmoz ve diğer uygun süreçler’ yoluyla arıtılmış belediyeye ait çeşme suyudur. ‘Kaynak suyu’ ise ‘suyun doğal yollarla yeryüzüne çıktığı bir yer altı bölgesinden gelen … sadece kaynaktan ya da kaynağı besleyen yer altı formasyonunun sondaj kuyusuyla delinmesiyle elde edilen sudur’.
2006’da ABD’de, şişelenmiş suların yaklaşık %44’ü şehir şebekesi suyundan oluşup ‘arıtılmış’ su olarak satılırken, sadece kalan %56’sı korunaklı kaynaklardan ya da yer altından elde edilen sulardan oluşuyordu. En çok işlenmiş su satan firmalar, en büyük şişelenmiş su üreticisi olan üç firmadan oluşur: Coca Cola Company (Dasani’nin yapımcısı), Pepsi Cola Company (Aquafina’nın yapımcısı) ve Nestle (Pure Life ve diğer markaların yapımcısı) (Hemphill 2007). Nestle ayrıca ABD’deki en büyük kaynak suyu üreticisidir.
Tüketicilerin şişelenmiş su almasının, şehir şebekesinden gelen içilebilir suyun uygunluğundan, kalitesi ve ulaşılabilirliği konusunda duyulan endişelere kadar çok çeşitli nedenleri vardır. Bu araştırmada, şişelenmiş su kullanımının uygunluğu üzerine yapılan tartışmalara değinmeyeceğiz, fakat son yıllarda bazı tüketiciler, restoranlar ve hatta belediyeler arasında, şişelenmiş suyun toplumsal ve çevresel maliyetleri konusunda gelişen tepkilere dikkat çekeceğiz. Halkın şişelenmiş su konusunda duyduğu kaygıların arasında, yerel su havzalarından su çekilmesinin sonuçları, bir kamu kaynağının ticarileşmesi sonucu hisse senedi ihracı, plastik şişelerin üretimi ve elden çıkarılması ve suyu şişelemek için gereken enerji (ve bunun sonucunda oluşan sera gazı emisyonu) yer alıyor. Biz, enerji konusunu ele alacağız.
Şekil 1. Şişelenmiş su üretimi, kullanımı ve şişenin yok edilmesi sırasında enerjiye ihtiyaç duyulan yerleri gösteren iş akış şeması. Her bir temel yaşam döngüsü aşamasında enerji kullanılır ve her bir nakliye işlemi için ek enerjiye gereksinim duyulur. Biz, nakliye de dahil olmak üzere (turuncu renkli) ilk dört aşamada gerekli olan enerji miktarını ölçtük. Atık toplaması, şişenin yok edilmesi ve geri dönüşüm burada hesaplanmadı, fakat bunlar da muhtemelen ilk birkaç aşamanın küçük bir parçasını oluşturuyordur.
Şekil 2. Polietilen Tereftalat (PET) için geri dönüşüm kodu. Bu kodlar, 1988’de plastik ticareti birliği (Plastik Üreticileri Derneği – Society of Plastic Industry) tüketicilerin farklı plastik türlerini tanıması ve yeniden kullanıma sokması için üretilmiştir.
Şişelenmiş su üretmek için gereken enerji
Şişelenmiş suyu ve suyun şişesini yapmak, paketlemek, nakletmek, soğutmak, kullanmak ve yeniden geri dönüşüme sokmak için enerjiye ihtiyaç vardır (bkz şekil 1). Bu enerji miktarı, su kaynağının tipi, şişeleyici ile tüketici arasındaki mesafe, materyalin tipi ve kullanılan paket, nakliye yöntemi ve başka birçok faktöre göre değişir. Bu araştırma, suyu tüketiciye götürmek için gerekli olan, özellikle şişelerde kullanılan plastik materyalleri yapmak, bu plastiği gerçek şişeler haline getirmek, şişelemeden önce suyu işlemek, şişeyi doldurmak, mühürlemek ve ürünü son kullanıcıya iletmek ve soğutmak için kullanılan enerjiyi hesaplar. Şişelenmiş su için tek bir enerji faktörünü hesaplamak yerine, üretimden satış noktasına kadar gerekli olan enerji miktarını hesaplamak için üç örnek geliştirdik.
Plastik şişeleri üretmek için gerekli olan enerji
Şişelenmiş su, özellikle okullarda yaygın olarak kullanılan küçük 8 ounce’luk ya da yarım litrelik, evlerde ya da ofislerdeki su soğutucularında kullanılan multi-galon şişelere kadar çeşitlilik gösteren kaplarda satılır. Tek kullanımlık plastik su şişelerinin büyük çoğunluğu Polietilen Tereftalat (PET)’tan yapılır. PET, polyester fiber ve giysi üretiminden yiyecek ve içecek kaplarına kadar çok çeşitli amaçlar için kullanılan bir termoplastik polimer reçinedir. ABD’de PET, tüketicilerin farklı plastik türlerini tanıması ve geri dönüşüme sokması için şişenin üzerine basılan geri dönüşüm kodu olan ‘1’ ile kolayca tanınır (şekil2). Şişeleyiciler, kabın hacmi arttıkça PET yerine, daha geniş ölçülerde PET’ten daha sert olabilen ve üretimi için PET’ten yaklaşık %40 daha fazla enerjiye ihtiyaç duyulan polikarbonata yönelirler (Bousted 2005).
PET şişe üretmek için gerekli olan ve pirince benzeyen küçük parçalar şeklinde PET reçinesini elde etmek için etilen glikol ve tereftalik asitin karıştırılması gerekir. Daha sonra bu küçük parçalar eritilir ve bir ‘ön şekil’ – boynu bitmiş ve üzerinde kapağı olan kalın duvarlı bir test tüpü – elde etmek için kalıba enjekte edilir. Bu işlemin ardından bu ön şekil ısıtılır, gerilir ve son şekli verilir. Bazı büyük şişeleyiciler, kendi şişelerini ön şekillerden kendileri üretirken, daha küçük şişeleyiciler, dışarıda üretilen ve şişeleme fabrikasına nakledilen şişeleri satın alırlar.
PET materyalini oluşturmak ve PET’i şişeye çevirmek için ek enerji gerekir. Bu enerji, yerel elektrik şebekesinden elde edilen elektriğin yanı sıra genellikle doğal gazdan ya da petrolden elde edilir. Böylece, PET ve PET şişe üretimi için iki kapsamlı yaşam döngüsü ölçümü tamamlanmış olur ve bu da PET reçinesi elde etmek için gerekli olan enerji miktarının yaklaşık 70-83 MJ (ısı) kg-1 PET reçinesi olduğunu gösterir (Bousted 2005, Franklin Associates 2007)[2].
Şekil 3. Çeşitli PET su şişeleri için hacim – kütle şeması (kapatma ya da atık ağırlığı hariç). Üç boyutlu çizgi, veri üzerindeki doğrusal gerilemedir. Bazı şişeleyiciler, üretim ve nakliye masraflarını ve atık hacmini azaltmak için daha hafif şişelere yönelirler. Bu veri, Pasifik Enstitü tarafından bütün büyük şişelenmiş su markaları arasında yapılan araştırma sonucunda elde edilmiştir.
Şekil 4. Belediye şebeke suyundan ya da doğal kaynaktan elde edilen şişelenmiş su için süreç diyagramı
Ön şekiller üretmek ve onları şişeye dönüştürmek için 20 MJ kg-1 ek enerji gerekir. Dolayısıyla, reçineyi, şişelerin üretildiği ve doldurulduğu yere nakletmek için kullanılan enerji de dahil olmak üzere PET şişe üretmek için kullanılan toplam enerji yaklaşık 100 MJ(th) kg-1 ya da 100.000 MJ(th)/ton PET’tir.
Her bir şişe için gereken PET kütlesi, şişenin stiline, kalınlığına ve ölçüsüne bağlı olarak değişir. Şekil 3, PET üreticileri tarafından bildirilen çeşitli su şişesi hacimlerini ve kütlelerini gösteriyor. Bu verideki doğrusal gerileme, ortalama 1 litrelik bir şişenin ağırlığının yaklaşık 38 g olduğunu (genellikle 2 g ağırlığında olan kapak hariç) gösteriyor.
Bazı üreticiler, bir su şişesi yapmak için gerekli olan PET miktarını azaltmak için yeni çalışmalar başlattılar. 2007’de, Portekiz’de Logoplaste Group, 11,5 g ağırlığında 0,33 litrelik (35 g l-1) yeni bir hafif ürünün ön şeklini yaptığını duyurdu (Pittman 2006). Nestle, 12,2 g (ya da yaklaşık 24,4 g l-1) ağırlığında hafif yarım litrelik şişe üretiyor ve 28 ve 33 g ağırlığında (ya da 18 ve 22 g l-1 arasında) 1,5 litrelik PET şişe üretimi için deneyler yapıyor. Coca Cola Company, kısa süre önce, 18,6 g (ya da yaklaşık 31,5 g l-1) ağırlığında 20 ounce’luk yeni şişesini duyurdu.
PET yapmak ve onu şişe haline getirmek için gerekli olan enerji tahminini, ortalama ağırlık/hacim verisiyle birleştirdiğimizde, 38 g ağırlığındaki tipik bir 1 litrelik PET için 4,0 MJ üretim enerji maliyeti elde ederiz. Bu tahmin, hammaddeleri PET reçinesine dönüştürmek ve daha sonra reçineyi doluma hazır şişeler haline getirmek ve PET ya da şişeleri doldurma fabrikasına götürmek için gereken enerjiyi kapsar.
Eğer bütün şişelenmiş sularda, bir litre için 38 g PET kullanmak gerekiyorsa, 2007’de tüm dünyada satılan toplam 100 milyar litrelik şişelenmiş su kapları için 3.8 milyon ton PET kullanılmış olması gerekir. Eğer bütün şişelenmiş su üreticileri daha hafif şişeler yapmaya yönelirlerse, PET üretimi yaklaşık %30 azaltılmış olur. Bu tahminler, şişe üretimi sırasında ortaya çıkan ya da son perakende ürünün paketlenmesi için kullanılan (etiket, karton, ya da plastik paketleme gibi) PET atıklarını kapsamıyor. Çünkü, içecek şirketleri şişelerinin ağırlıklarını azaltma konusunda çok yavaş davranıyorlar, 2007’de ABD’de tüketilen plastik şişelerin yapılması için yaklaşık bir milyon ton PET üretildiğini, bu rakamın dünya çapında üç milyon ton olduğunu tahmin ediyoruz. Dolayısıyla, küresel çapta şişelenmiş su talebini karşılamak için PET şişeler üretmek yaklaşık 300 milyar MJ(th) enerji (üç milyon ton PET x 1.000.000 MJ(th)/ton) gerektirir. Bir varil petrolün 600 MJ enerji içerdiği düşünülürse, bu enerji yılda 50 milyon varil petrole eşdeğer demektir[3]. Geri dönüştürülebilir materyallerin kullanılması daha fazla enerji tasarrufu yapılmasına yol açabilir fakat şu anda hemen hemen bütün plastik su şişeleri sadece PET’ten yapılıyor.
Şişelenmiş suyu işlemek için gereken enerji
Ayrıca, suyu şişelemeye hazırlamak için de enerji gerekir. Şişelenmiş su iki temel kaynaktan gelir: belediye su sistemleri (çeşme suyu) ve yeryüzü ve yer altı su sistemleri. ABD’de, belediye suyu, herhangi bir ek arıtma işlemine gerek kalmadan, şişeleme fabrikasında şişelenebiliyor. Ek işlemden geçirilen belediye suyunun şişesinin etiketinde ‘arıtılmış’ yazarken, arıtma işleminden geçirilmeden şişelenen belediye şebeke suyunun etiketinde ‘belediye suyu’ yazmak zorundadır. Dolayısıyla, işlenmiş su iki kez arıtma işleminden geçirilir, birincisi Güvenilir İçme Suyu Yasası (Safe Drinking Water Act)’nın gerektirdiği ulusal standartlara göre belediye tarafından yapılan arıtma işlemi ve ikincisi şişeleyici firma tarafından yapılan arıtma işlemi (şekil 4). Bu çalışmada analizimizi, şişeleme fabrikasında suyu işlemden geçirmek için gereken enerji ile sınırlandırdık (şekil 4’te gösterilen özet kutu). Aşağıda gösterildiği gibi ulaştığımız sonuçlar, suyu işlemden geçirmek, hatta daha kapsamlı işlemden geçirmek için gerekli olan enerji miktarının, plastik şişe ve bu şişenin üretimi için gerekli olan enerji miktarından daha az olduğunu gösteriyor.
Hem ‘arıtılmış’ belediye suyu hem de ‘ kaynak’ suyu şişeleme fabrikasında arıtılır. Arıtma seviyesi, kaynak suyun kalitesine, şişelenmiş suyun kategorisine ve şişeleme firmasının tercihlerine bağlıdır. Aslında, kimyasal bileşimini değiştireceği için kaynak suyunun arıtma işleminden geçirilmesi gerekmese de bu su, şişeleme fabrikasında bazı işlemlerden geçirilir. Arıtma süreci mikro ya da ultra filtreleme, ozonloma, ultraviyole radyasyon ve ters osmoz işlemlerinden oluşur. Tablo 2’de görüldüğü gibi, çeşitli su arıtma tekniklerine göre enerji ihtiyacı da oldukça farklılık gösterir. Örneğin, suyu ultraviyole radyasyon ile dezenfekte etmek 10 kWhe/milyon litre gibi çok az bir enerji gerektirir (SBW Consulting, Inc. 2006). Fakat, 4.000 ppm çözünmüş katı konsantrasyonuna sahip kaynak suyuna geri osmoz uygulmak için gereken enerji 1.600 kWhe/milyon litre gibi yüksek bir miktardır ve hatta bu miktar tuzu alınmış deniz suyu için daha da fazladır. Bazı şirketler, tuzu alınmış deniz suyu satmaktadır.
Tablo 2. Su arıtma teknikleri için enerji gereksinimleri
Bir şişeleme fabrikasında yapılan tipik bir arıtma aşağıdaki yöntemlerin hepsini ya da bazılarını içerir: ultraviyole radyasyon, mikro ya da ultrafiltreleme, ters osmoz ve ozonlama. Bu çeşitli arıtma yöntemlerini kullanan şişeleme fabrikalarının sayısı hakkında elimizde veri bulunmuyor. Böylece, belediye suyu ya da kaynak suyunu şişeleme fabrikasında arıtmak için gerekli olan enerji, sadece ultraviyole radyasyon için kullanılan 10 kWhe/milyon litreden, UV, filtreleme, ozon ve ters osmoz’un bir arada kullanıldığı bir arıtma işleminde 1.800 kWhe/milyon litreye kadar çıkabiliyor. Dolayısıyla, kapsamlı bir arıtma bile, sadece 0,0001 ile 0,02 MJ(th) l-1 arasında, yani PET şişenin kendisine harcanmış enerjinin küçük bir bölümü kadar enerji gerektirir. Burada yer almamasına rağmen suyun, şişeleme fabrikasına girmesinden önce ele geçirilmesi, nakliyesi ve/veya arıtılması için de enerji gerekir. Örneğin, Güney California’da belediye suyunun ortalama enerji yoğunluğu yaklaşık 3.000 kWhe/milyon litredir (0,03 MJ(th) l-1) (California Enerji Komisyonu 2005).
Şişeleri temizlemek, doldurmak, mühürlemek ve etiketlemek için gereken enerji
Şişelerin üretilmesinin ve suyun arıtılmasının ardından makineler dönmeye başlar ve PET şişeler doldurulur, kapakları kapatılır ve etiketlenirler. Dokuz büyük üreticinin enerji şartnameleri üzerinde yapılan inceleme, saatte 3.000 ile 39.000 adet arası şişeyi işlemden geçiren tipik bir makinenin her bir şişe için 0,002 ile 0,01 MJ(th) enerji kullandığını gösteriyor. Ortalama bir makine saatte 15.000 şişe temizleyebiliyor, doldurabiliyor ve mühürleyebiliyor[4]. Sacmi Industries tarafından kullanılanlar gibi yüksek hacimli etiketleme ve paketleme makineleri, şişe başına yaklaşık 27 kWh(e) h-1[5] ya da yaklaşık 0,008 MJ(th) enerji kullanarak saatte 36.000-42.000 şişe etiketleyebiliyorlar. Dolayısıyla, şişelenmiş bir suyu temizlemek, doldurmak, mühürlemek, etiketlemek ve paketlemek için şişe başına gereken toplam enerji miktarı yaklaşık 0,014 MJ(th) ya da şişenin kendi içinde bulunan enerjinin yaklaşık yüzde üçüdür (%0,34).
Şişelenmiş suyu nakletmek için kullanılan enerji
Şişelenmiş suyun üretiminden sonra bitmiş ürünü taşımak için de enerji gerekir. Su ağır olduğu için – bir metre küpe bin kilo – şişelenmiş suyu nakletmek için gereken enerji miktarı çok büyük olabilir. Nakliye için gereken toplam enerji iki ana faktöre bağlıdır: Market ile şişeleme fabrikası arasındaki mesafe ve nakliye şekli.
ABD Enerji Bakanlığı, ABD Ulaştırma Bakanlığı, Avrupa Birliği, Natural Resources Canada da dahil olmak üzere bir çok enerji ve ulaştırma bakanlığı farklı yük taşıma modellerinin enerji maliyetleri üzerine veri topluyor ve analiz ediyorlar. Tablo 3, temel yük taşımacılığı modellerinde kilometre başına bin kilo kargo için tipik nakliye enerji yoğunluğu değerlerini megajul cinsinden özetliyor. Hava taşımacılığı açık farkla daha enerji yoğunluklu bir taşıma modeliyken kamyon taşımacılığı tren ya da gemi taşımacılığından daha enerji yoğunluklu bir taşıma biçimidir.
Şişelenmiş suyun tipi gibi, şişeleme fabrikası ile son tüketim noktası arasındaki mesafe de değişir. Pratik açıdan bakarsak, ‘arıtılmış su’, marketlere yakın büyük talep merkezlerinde belediye şebeke suyunun arıtılması ve paketlenmesiyle elde edilir. Bu ürünler ülkenin her yerine yayılmış büyük şehirlerde bulunan yerel şişeleme fabrikalarında şişelenirler ve yine yerel marketlere götürülürler. Coca-Cola Company, PepsiCo ve diğer büyük şişeleme şirketleri, birçok büyük şehirde, genellikle meşrubat ve diğer içecekleri ürettikleri aynı fabrikalarda arıtılmış belediye suyu üretirler ve bu suyu yine o şehirlerde bulunan yerel marketlere satarlar.
Tablo 3. Nakliye enerji maliyetleri.
(Not: bütün değerler kilometre başına bin ton kargo için megajul biriminden verilmiştir (MJ t-1 km-1). Ağır yük kamyonları uzun mesafeler ve şehirlerarası yük taşımacılığı için kullanılır. Orta boy kamyonlar şehir içi yük taşımacılığı için kullanılır. Kaynaklar: ABD Enerji Bakanlığı 2007; Natural Resources Canada 2007.)
Tablo 4. Los Angeles bölgesinde tüketilen şişelenmiş su için nakliye senaryoları (mesafe ve nakliye modelleri ile birlikte). (Not: Ağır yük kamyonları uzun mesafeler ve şehirlerarası yük taşımacılığı için kullanılır. Orta boy kamyonlar şehir içi yük taşımacılığı için kullanılır.)
Kaynak suları ise aksine tek bir belirli kaynaktan paketlenir ve bazen çok uzak mesafelerde bulunan talep noktalarına taşınır. Örneğin Nestle, Arrowhead etiketiyle sattığı suları Güney California’daki fabrikalarda şişeliyor ve batıdaki marketlere satıyor, Poland Spring etiketiyle sattığı suları ise Maine’deki fabrikalarda şişeliyor ve doğudaki marketlere satıyor. Daha uç örnekler olarak, Güney Pasifik’te kaynağında paketlenen Fiji Spring Water ve Fransa’daki kaynağında paketlenen Evian verilebilir. Her iki su da paketleme işleminin ardından dünyanın dört bir yanına dağıtılıyor.
Nakliye için enerji gereksinimi tablo 3’deki veriler ve gidilecek mesafe varsayımları kullanılarak ölçülebilir. Büyük Los Angeles, California marketlerine gönderilen ürünler için üç ayrı nakliye senaryosu oluşturduk: (1) işlemden geçirilmiş ve kamyon ile yerel marketlere dağıtılan belediye suyu; (2) Güney Pasifik’te üretilen (Fiji Spring Water gibi), gemiyle Los Angeles’a nakledilen ve kamyonla yerel marketlere dağıtılan kaynak suyu; (3) Fransa’da paketlenen (Evian gibi), gemi ile ABD’ye gönderilen, yük vagonları ile Los Angeles’a nakledilen ve kamyonla yerel marketlere dağıtılan kaynak suyu.
Bu senaryolar arasında nakliye enerji maliyetleri büyük farklılık gösteriyor (tablo 4) ve farklı mesafe ve nakliye modelleri ile bu fark daha da artacaktır. Fakat tablo 4’te özetlenen senaryolar tahmini minimum ve maksimum enerji maliyetlerini temsil ederler (şişelenmiş suyun herhangi bir mesafeye hava yoluyla nakledilmemesi koşuluyla). Yerelde paketlenen ve pazarlanan, şişeleme fabrikası etrafındaki 200 km’lik mesafe içinde kamyonla dağıtılan şişelenmiş su yaklaşık 1,4 MJ l-1 nakliye enerji maliyetine sahiptir. Fiji’den yola çıkıp Pasifik’i geçerek Los Angeles’a ulaşan ve ardından 100 km’lik bir alan içinde dağıtılan şişelenmiş suyun nakliye enerji maliyeti 4,0 MJ l-1’dir. Kamyonla Fransa’daki kaynağından Fransız limanlarına götürülen, gemi ile Atlantik’i geçen, trenle ABD’nin Doğu Sahili’nden geçerek Los Angeles’a ulaşan ve sonra kamyonlarla dağıtımı yapılan Fransız kaynak suyunun nakliye enerji maliyeti yaklaşık 5,8 MJ l-1’dir.
Şişelenmiş suyu kullanımdan önce soğutmak için gereken enerji
Şişelenmiş suyu, satmadan ya da tüketmeden önce soğutmak için de enerji gerekir. Bu soğutma işleminin iki unsuru vardır – suyu oda ısı derecesinden buzdolabı ya da ticari soğutucuların ısı derecesine getirmek için kullanılan enerji, suyun satılıncaya kadar soğuk kalmasını sağlayan enerji. İlk unsur için, şişelenmiş su 20.0 °C ısı derecesinden 3,3 °C buzdolabı ya da soğutucu ısı derecesine gelinceye kadar soğutulur. Suyun spesifik enerjisinin yaklaşık 4,2 kJ kg-1 K-1 olduğu düşünülürse, 1 litre suyu 17 °C’ye gelinceye kadar soğutmak için 220 kJ ya da 0,2 MJ l-1 gerekir.
İkinci unsur, şişelenmiş suyun tüketilmesinden önceki zamanın uzunluğuna ve soğutucunun enerji performansına bağlıdır. Ekim 2008 itibariyle, verimlilik açısından US Energy Star standartlarına uyan 1.000’den fazla soğutucu vardı. Bu soğutucuların ortalama hacmi 0,48 metreküp (17 ayak küp) ve yılda 450 kWh(e) ve haftada 8,65 kWh(e) enerji kullanıyorlardı. Elimizde, tüketimden önce suyun ne kadar süre soğuk tutulduğuna dair elimizde veri bulunmuyor, fakat bir tüketicinin bir litre şişelenmiş suyu bir hafta soğuk tuttuğunu varsayarsak, şişeyi bu şekilde soğuk tutmak için gereken enerji 0,2 MJ l-1’dir.
Enerji kullanımı özeti
Tablo 5, bir dizi verili açık varsayımdan yola çıkarak, suyu ele geçirmek, taşımak ve şişelenmiş suyu arıtmak, plastik şişeleri üretmek, ve satıştan önce suyu soğutmak için gerekli olan toplam enerjiyi özetliyor. Bu analiz için, suyu borularla ya da su kemerleriyle uzun mesafeye nakletme ya da derinlerden pompalama yoluyla çıkarma seçeneğini dışarıda bırakarak, suyun şişeleme fabrikasına belediye su şebeke sisteminden ya da kendi kendini besleyen yeryüzü ya da yeraltı suyundan geldiğini varsayıyoruz. Su, şişeleme fabrikasına ulaşınca, mikrofiltreleme, ozonlama, ultraviyole radyasyon ve ters osmoz gibi bir dizi işlem yoluyla ek arıtmadan geçer ve PET şişelere konarak kapaklanır, etiketlenir ve paketlenir. Ardından tüketicilere gönderilir ve kullanılmadan önce soğutulur. Bu varsayımlara dayanarak, şişelenmiş su için gereken toplam enerji miktarı 5,6 ile 10,2 MJ l-1 arasında değişir. Çeşme suyu üretmek için ise, arıtma ve dağıtım için yaklaşık 0,005 MJ l-1 enerjiye ihtiyaç vardır (Burton 1996). Bizim analizimiz, kısa mesafelere nakledilen suda, belirleyici olanın plastik şişenin üretimi için kullanılan enerji olduğunu gösteriyor. Fakat uzun mesafe nakliye, plastik şişe üretimine eşit enerji maliyetine yol açabilir. Bütün diğer enerji maliyetleri – işlemden geçirme, şişeleme, mühürleme, etiketleme, ve soğutma – çok daha azdır.
Tablo 5. Şişelenmiş su üretmek için gerekli olan enerji miktarları. (Not: Burada ortalama oran olarak üç kWh (ısı)’a bir kWh (elektrik) ve 3,6 MJ kWh-1 varsayıyoruz.)
Sonuçlar
Bu çalışma, şişelenmiş su üretimi, nakliyesi ve kullanımının çeşitli aşamaları için gereken enerji ayak izi üzerine tahminlerde bulunur. Kısa mesafelere taşınan suda, belirleyici olan plastik şişeleri üretmek için kullanılan enerjidir. Fakat uzun mesafe nakliye için gereken enerji, şişe üretimi için gereken enerjiye eşittir hatta ondan daha fazladır. Suyu işlemden geçirmek ve arıtmak ve perakende satış için şişeleri soğutmak için çok daha az enerji gerekir. Burada atıkların yok edilmesini ele almadık. Nakliye masrafları, tüketici pazarının da içinde bulunduğu 200 km’lik bir mesafede üretilen su için gerekli olan 1,4 MJ’den Fransa’da üretilip Los Angeles’ta satılan su için gerekli olan 5,8 MJ enerjiye kadar oldukça çeşitlilik gösterir. Bütün enerji girdilerini birleştirdiğimizde, şişelenmiş suyun 5,6 ile 10,2 MJ l-1 enerji gerektirdiğini tahmin ediyoruz – çeşme suyu üretimi için gereken enerjinin 2000 katı. ABD’de yılda 33 milyar litre şişelenmiş su tüketildiğini göz önünde bulundurursak, 2007’de ABD’de yıllık şişelenmiş su tüketiminin 32 ile 54 milyon varil petrolün sağlayacağı enerji girdisine ya da ABD’de toplam birincil enerji tüketiminin yüzde üçüne eşit olduğunu, küresel şişelenmiş su talebini karşılamak için bunun kabaca üç katı enerji harcandığını tahmin ediyoruz.
| . |
*Bu makale 19 Şubat 2009’da IOPscience websitesinde“Energy Implications of Bottled Water” adıyla yayınlandı. Makalenin İngilizcesine http://iopscience.iop.org/1748-9326/4/1/014009/ bağlantısından ulaşabilirsiniz. Makalenin Türkçe tercümesi izin veren Environmental Research Letters dergisine ve yazarlara teşekkür ederiz.
Referanslar
AWWA (American Water Works Association – Amerikan Su İşleri Kurumu) 1999 Geri osmozis ve nanofiltreleme AWWA Manual M46 (Denver, CO: American Water Works Assoaciation)
Bousted I 2005 Avrupa Plastik Endüstrisi’nin Eco-profili: polikarbonat Plastic Europe Mart 2005 http://lca.plasticeurope.org/pc7.htm
Burton F L 1996 Su ve atıksu endüstrileri: özellikleri ve enerji yönetimi fırsatları, Burton Engineering, Electric Power Research Institute için hazırlandı, Palo Alto, CA
California Energy Comission (Cakifornia Enerji Komisyonu) 2005 California’nın su enerjisi ilişkisi Final Staff Report Prepared in Support of the 2005 IEPR Proc. (Sacramento, CA) CEC-700-2005-011-SF
Economic Research Service (ERS) 2007 Gıda erişilebilirliği veri seti ABD Tarım Bakanlığı, Washington DC, Giriş Mayıs 2007 http://www.ers.usda.gov/Data/FoodConsumption/FoodAvailSpreadsheets.htm#beverage
Franklin Associates 2007 Cradle-To-Gate Life Cycle Inventory of Nine Plastic Resins and Two Polyurethane Precursors Amerikan Kimya Konseyi Plastik Bölümü Giriş 14 Haziran 2008, http://nrel.gov/lci/database/default.asp
Hemphill G 2007 Kişisel iletişim Beverage Marketing Corporation, Ekim 2011
Martinez S 2007 ABD gıda pazarlama sistemi: yeni gelişmeler, 1997-2006 Economic Research Report No. (ERR-42) Ekonomik Araştırma Servisi, ABD Tarım Bakanlığı, Washington, DC syf 57
National Research Council 2008 Desalination: A National Perspective (Washington, DC: The National Academies) syf 298
Natural Resources Canada 2007 Kanada yük taşımacılığında enerji kaynağı ve nakliye modeli tarafından ikincil enerji kullanımı. Ottowa, Canada. Giriş 14 Kasım 2008 http://www.oee.nrcan.gc.ca/corporate/statistics/neud/dpa/tableshandbook2/tran_00_8_e_1.cfm?attr=0
Pittmn S 2006 Logoplaste Avrupa’nın en hafif PET şişesini piyasaya sürüyor Packwire.com Giriş 3 Ekim 2007 http://www.packwire.com/news/ng.asp?id=70055-logoplaste-recycling-pet
SBW Consulting, Inc 2006, Pasifik Gaz ve Elektrik Şirketi için hazırlanan Municipal Water Treatment Plant Energy Baseline Study, Bellevue, WA, syf 55
ABD Enerji Bakanlığı (US DOE) 2007 Transportation Energy Indicators Washington, DC Giriş 14 Kasım 2008 http://intensityindicators.pn.gov/trend_data.stm
Notlar:
[1] Federal Düzenlemeler Kodu, Başlık 21 (21 CFR). ‘Kimlik standardı’ etiketleme düzenlemeleri Başlık 21 CFR bölüm 165.110[a], US Government Printing Office. Washington, DC.
[2] Elektrik olarak (yani kWh(e) ya da başka türlü belirtilmediği sürece buradaki bütün enerji birimleri ısıdır. Bütün ısıdan elektriğe dönüştürme işlemleri 0,33 verimlilik varsayarlar, yani 3 kWh (ısı) 1 kWh (elektrik)’a eşittir.
[3] Bu şişeleri yapmak için sadece petrol ya da fosil yakıttan üretilen enerji kullanılmaz; bu nedenle, yaygın olarak kullanılan ‘enerji eşdeğeri’ deyimini kullanıyoruz.
[4] Burada, 3kW (ısı)/kW (elektrik) ortalama oran varsayıyoruz ve bütün toplam enerji kullanımı ısı eşdeğerleri olarak veriliyor.
[5] Sacmi tarafından etiketlenen bir içecek şişesi için bildirilen enerji ihtiyacı. Kişisel iletişim, Sacmi Industries, http://group.sacmi.com/beverage-and-packaging/cold-glue-labellers.htm
