1. Eko-Tasarım

Dünya’da olduğu gibi, ülkemizde de çevre bilinci, son 20 yılda geniş kitleler tarafından özümsenmiş ve insanoğlunun çevreye olan etkisi irdelenmeye başlanmıştır. Oluşan bu ilgi neticesinde pek çok kanun ve yönetmelik çıkmış ve birey ve kurumların uyması gereken çevre kuralları tanımlanmıştır.

 

Oluşan bu ilgi ve önem sonucunda, son birkaç yılda sadece toplumun değil, müşterilerin de çevre bilinci hızla artmıştır. Artık çevre ile ilgili devletin koymuş olduğu kurallara ek olarak, müşteriler de satın aldıkları ürünlerin çevreye olan etkilerini irdelemekte ve daha çevreci ürünler talep etmektedir. İşte bu gelişme sonucunda, artık üreticilerin, sadece ekonomik ve kaliteli ürün üretmesi yeterli olmamaktadır. Bu özelliklere ek olarak, çevreci ürünlerin de geliştirilmesi günümüz dünyasında her geçen gün bir şart olarak üreticilerin önüne çıkmaktadır. 

 

Üreticiler, çevreci ürün geliştirmek için eko-tasarım adı verilen bir ar-ge sürecini takip etmelidirler. Bu tasarım yönteminde amaç, insanların çevreye yaptıkları etkiyi azaltmak ve aynı zamanda müşterileri için değer yaratmaktır. Geleneksel ar-ge yöntemine ek olarak, sürece çevresel bir boyut eklenmekte ve tasarlanacak ürünün çevresel boyutu da göz önünde bulundurulmaktadır. Eko-tasarım sürecinde, ürünün ömrü boyunca çevreye yapacağı etkiler irdelenmekte ve bu etkiyi azaltmanın yöntemleri araştırılmaktadır. Eko-tasarım sürecini bu derece önemli kılan durum, bir ürünün çevreye olan etkisinin yaklaşık olarak %80’inin, ürün daha konsept aşamasındayken belirlenmiş olmasıdır. Dolayısı ile ürünün yaratacağı çevresel etki, daha henüz ürün oluşmadan belirlenmektedir. Bu nedenle, özellikle ar-ge sorumlularının, ürün tasarımını gerçekleştirirken eko-tasarım sürecini dikkate alması gerekmekte ve sorumlular, eko-tasarım hakkında bilinçlendirilmelidir. 

Eko-tasarım sürecinde dikkate alınması gereken husus sadece ürünün tüketici tarafından kullanılırken yarattığı çevresel etki değil, aynı zamanda üretim süreci esnasında oluşan çevresel etkidir. Bunun nedeni, pek çok ürünün oluşturduğu çevresel etkinin yaklaşık %90’ının, ürün henüz müşteriye ulaşmadan gerçekleşmesidir. Dolayısı ile ürünün imalat boyutunu dikkate almak oldukça önemlidir ve eko-tasarım sürecinde, sadece ar-ge sorumluları değil, aynı zamanda üretimi gerçekleştiren sorumlular da tasarıma katkıda bulunmalıdır.

 

Bu makalede de görüleceği üzere, eko-tasarım; çevresel boyuta odaklanmakla birlikte, ürünün daha ekonomik üretilmesine, daha verimli üretim süreçlerinin oluşmasına, daha kaliteli ve uzun ömürlü ürün tasarlanmasına neden olmaktadır. Dolayısı ile eko-tasarımın, üreticiler için çevreci ürün tasarlamanın yanı sıra pek çok avantajı bulunmaktadır.

 

Bu makaleyi yazmaktaki amacımız, ülkemiz üreticilerinin son birkaç yılda yeni yeni tanımaya başladığı eko-tasarım sürecini irdelemek, bu konseptin pompa ve vana sektöründe kullanılmasına bir örnek olarak sulama hidrantları üzerinde gerçekleştirilen yeniden tasarım sürecini paylaşmaktır. 

 

2. Sulama Hidrantları

Sulama hidrantları, özellikle DSİ ve İl Özel İdare tarımsal sulama projelerinde yaygın şekilde kullanılan bir vana tipidir. Kapalı sistem tarımsal sulama sistemlerinde kullanılan hidrantlar, kapalı boru sisteminden tarlalara su dağıtımında; vana işlevi, basınç regülasyonu ve debi regülasyonu işlevlerini görmekte ve yağmurlama ve damlama sulamaya olanak tanımaktadır. Bu sayede de su tasarrufu sağlayarak çevreye olumlu etki yapmaktadır. GG25 pik döküm malzemeden üretilen ana gövde içerisinde, pirinç döküm malzemeden oluşan basınç regülatörü ve klape mekanizmasını bulunmakta ve kauçuk malzemeden imal edilmiş debi limitörü ve sızdırmazlık elemanları bulunmaktadır. Doğuş Vana’da yapmış olduğumuz eko-tasarım süreci, A ve D tipi sulama hidrantlarında yapılmış olup, bu bildiride A tipi sulama hidrantında yapılan geliştirmelere yoğunlaşacağız.

 

3. Metodoloji

Eko-tasarım sürecinde takip edilecek pek çok metodoloji bulunmaktadır. Bu makalede açıklayacağımız eko-tasarım sürecinde, Danimarka Teknik Üniversitesi, Danimarka Çevre Bakanlığı, Danimarka Sanayi Konfederasyonu ve IPU Ürün Geliştirme kurumlarının oluşturduğu “Ürün Gelişimi ile Çevresel İlerleme” (Environmental Improvement Through Product Development” kılavuzunda yer alan metodolojiyi baz alacağız.

 

Eko-tasarım sürecinde, toplam yedi temel adım bulunmaktadır. Bu adımlar, metodolojilere göre değişmekle birlikte, hemen hemen tüm metodolojilerde temel kavramlar aynıdır:

 

• Kullanım Amacının Belirlenmesi

• Yaşam Döngüsünün ve Çevresel Etkilerin Tanımlanması

• Eko-Profilin Oluşturulması

• Etkiyenler Şebekesinin İncelenmesi

• Nicelendirme

• Konsept Oluşumu

• Eko-Stratejinin Belirlenmesi

 

4. Kullanım Amacının Belirlenmesi

Eko-tasarımın ilk adımı olarak, tasarlanacak ürünün temel kullanım amacı belirlenmelidir. Bu ilk adım, diğer tüm tasarım sürecini etkileyeceği için doğru tanım yapmak oldukça önemlidir. 

 

Bu noktada ürünün hangi amaçla kullanıldığı, nerelerde kullanıldığı, hangi fonksiyonları yerine getirmesi gerektiği ve planlanan ömrünün ne kadar olduğu belirlenmelidir. 

Sulama hidrantları, tarımsal sulama amaçlı olarak, ülkemizde DSİ (Devlet Su İşleri) ve İl Özel İdare projelerinde kullanılmaktadır. Ürün, toplamda dört ana fonksiyonu gerçekleştirmek için yeniden tasarlanacaktır:

 

I. Su dağıtım şebekesine bağlantı: Yeraltında bulunan kapalı sistem boru hattını, tarım arazisi üzerindeki sulama sistemine (damlama sistemi, yağmurlama sistemi vb.) bağlanması

II. Basınç regülasyonu: Şebekedeki yüksek giriş basıncını, sulama sisteminde kullanılabilir, projede tanımlanmış bir basınca düşürülmesi (%20 toleransında)

III. Debi kontrolü: Sistemde oluşan talep ne kadar yükselirse yükselsin, kullanıcının alacağı su miktarını (debiyi) daha önceden tanımlanmış bir miktarda sınırlamak (%20 toleransında)

IV. Açma ve kapatma fonksiyonu: Sulama başlangıcında, sulama hattına su taşınması için girişin açılması ve kavitasyon oluşturmadan geçiş sağlaması; sulama bittiğinde girişin kapanarak sızdırmazlık sağlaması

 

Ürünün ekonomik ömrü ise 20 yıl olarak tanımlanmıştır.

 

5. Yaşam Döngüsünün ve Çevresel Etkilerin Tanımlanması

İkinci adımda ürünün yaşam döngüsü tanımlanır ve yaşam döngüsü boyunca farklı süreçlerdeki çevresel etkiler belirlenir. Bu noktada ürünün yaşam döngüsünü beş sürece bölmek, hem bu süreçlerde yaşanan çevresel etkileri tanımlamayı kolaylaştırır, hem de hangi sürecin çevreye daha çok etkisi olduğu ve hangi sürece daha çok odaklanılması gerektiği anlaşılır. Bir ürünün yaşam döngüsünü şu şekilde bölebiliriz:

 

I. Hammadde Süreci: Ürün üzerinde kullanılacak malzemelerin üretilme süreci

II. Üretim Süreci: Ürün üzerinde kullanılacak malzemelerin işlem görmesi ve ürünün sevke hazır konuma gelecek şekilde hazırlanması

III. Nakliye Süreci: Hazır olan ürünün, üretim alanından kullanım alanına kadar geçen süreç

IV. Kullanım Süreci: Ürünün, planlanan amaca uygun olarak yaşamı boyunca kullanıldığı süreç

V. Hurdaya Ayırma Süreci: Ürünün ekonomik ömrünü tamamladıktan sonra hurdaya ayrılması ve atık malzemenin değerlendirilmesi süreci

Sulama hidrantlarını da bu tanımlama neticesinde incelediğimizde, sol taraftaki çevresel etkileri elde ediyoruz. Bu etkileri incelediğimizde, en önemli çevresel etkilerin hammadde ve üretim süreçlerinde olduğunu görüyoruz. Özellikle döküm malzemenin üretilmesi, yani dökümhane süreci ciddi çevresel etki oluşturmakta; üretim sürecinde ise işleme tezgahlarının harcadığı enerji, oluşan talaş/yağ atıkları ve boyama sürecinde harcanan enerji ve malzeme dikkat çekmektedir. 

 

6. Eko-Profilin Oluşturulması

Üçüncü adım olarak, ürünün yaşam döngüsü boyunca belirtilen çevresel etkiler dört ana adımda sınıflandırılır ve ürünün eko-profili oluşturulur. Bu adımlar; 

I. Malzeme, 

II. Enerji, 

III. Kimyasallar ve 

IV. Diğerleri 

olarak tanımlanabilir. 

 

Aşağıda, sulama hidrantları için oluşturulan eko-profili görebilirsiniz.

 

Eko-profilin oluşturulmasında dikkat edilmesi gereken husus, ilk önce yaşam döngüsü ve çevresel etkilerin tanımlanması, daha sonra eko-profilin oluşturulması ve boş kalan bölgelere (üretim süreci x kimyasallar, kullanım süreci x malzeme gibi) bir çevresel etki eklemek için uğraşılmaması gerektiğidir. Bunun nedeni, çevresel etkiler tanımlanırken önemli etkilerin tanımlandığı ve daha sonra bu etkilerin sınıflandırıldığıdır. Tersine, direkt olarak üçüncü adım olan eko-profil oluşturulsaydı, tasarımı yapan kişi tüm boş kutuları doldurmaya yeltenir ve aslında önemsiz olan çevresel etkiler için zaman ve enerji harcamak zorunda kalırdı.

 

Sulama hidrantı eko-profilini incelediğimizde, malzeme ve enerji sınıfının ön plana çıktığını, kimyasallar bölümünde ise ciddi bir çevresel etki oluşmadığını görebiliriz. Dolayısı ile bu noktada, hammadde ve üretim süreçlerindeki malzeme ve enerji ile ilgili çevresel etkiler üzerine odaklanılması gerektiği anlaşılmıştır.

 

7. Etkiyenler Şebekesinin İncelenmesi

Ürünün eko-profili ortaya çıktıktan sonra, bu profilde belirtilen çevresel etkilerin kimler tarafından ve ne zaman oluşturulduğu araştırılmalıdır. Bu nedenle ürünün akış şeması çıkartılmalı ve eko-profilde tanımlanan çevresel etkilerin nerelerde oluştuğu belirlenmelidir. Ürünün akış şemasında, yaşam döngüsü boyunca çevresel etkileri oluşturan kişi/kurumlar belirlenir ve tanımlanır. Akış şemasında; malzeme akışı, iletişim akışı ve çevresel etkiler belirlenmelidir. Sağ tarafta, sulama hidrantları ile ilgili hazırlamış olduğumuz akış şemasını bulabilirsiniz.

 

Yukarıda göreceğiniz üzere tedarikçiden gelen malzemeler, sırası ile işleme tezgahlarına, kumlama ve ardından boyama tesisine, montaj atölyesine, test laboratuarına, paletleme birimine ve bu noktadan sonra bitmiş ürün olarak müteahhit firmaya aktarılmaktadır. Daha sonra sulama hidrantları sulama birliklerine teslim edilmekte ve ürünün kullanımı gerçekleşmekte, ekonomik ömrü tamamlandıktan sonra ise ürün atık toplama firmalarına verilerek atıklar değerlendirilmektedir. İnce ok ile gösterilmiş olan akış malzeme akışını ve kalın mavi oklar iletişim akışını göstermektedir. Kırmızı ile belirtilen yazılar ise çevresel etkilerdir. Ürün akışı bu şekilde tanımlandıktan sonra, çevresel etkiler önem sırasına göre numaralandırılmaktadır. Buradan elde edilen sonuç, çevresel etkileri üzerinde inisiyatife sahip kişileri belirlemektir. Örneğin, “kumlama ünitesi filtresi yeterli değil” çevresel etkisi sonucunda üretici firma, kumlama makine üreticisi ile ortaklaşa çalışmalıdır. Aynı şekilde, “boyahane etrafa toz boya yayıyor” çevresel etkisi sonucunda üretici firma, boyahane tesisi üreticisi ile birlikte çalışmalıdır.

 

8. Nicelendirme

Bu adıma kadar tanımlanan çevresel etkiler için sadece bir sıralandırma yapılmış, ancak bu etkilerin gerçek boyutlarını ölçme ile ilgili bir çalışma yapılmamıştır. Nicelendirme adımında ise belirtilen çevresel etkilerin nicelendirilmesi ve gerçekten önemli etkilere mi odaklanıldığı, yoksa odaklanılandan daha önemli bir etki olup olmadığı belirlenir. Şüphesiz, henüz tasarım aşamasında olan bir ürünün çevresel etkilerini nicelik olarak belirlemek oldukça güçtür. Bu nedenle sanayinin kullanabileceği şekilde pek çok modelleme çalışması yapılmıştır. Life Cycle Check, Eco Design Guide, Eco Design Pilot, Eco Indicator 99, Eco-it, EPS gibi modellemeler, üreticilerin işini kolaylaştırmakta ve bazı kabuller yapılarak süreçlerin emisyon miktarları belirlenmektedir. Birbirine benzer olan bu modellemelerde kullanıcı, modelde tanımlanmış olan malzemeleri, malzemeler üzerinde gerçekleştirilen üretim süreçlerini, malzemenin ağrılığı, boyutu gibi temel parametreleri girer. 

 

Sulama hidrantları için biz, ECO-it modellemesini kullandık ve bu bağlamda sonuçları irdeleyerek çevresel etkilerin önem sırasını tekrar gözden geçirdik. Daha sonra, ortaya çıkardığımız çevresel etkilere karşı almayı düşündüğümüz önlemleri göz önünde bulundurarak, yeni tasarlayacağımız sulama hidrantları için öngördüğümüz parametreler ışığında modellemeyi tekrar çalıştırdık. Aşağıda göreceğiniz gibi, sulama hidrantı ömrünü; üretim (ürün kullanım alanında hazır oluncaya kadar geçen süreç), kullanım ve hurdaya ayırma olarak üç temel gruba böldük.

Kullanım süreci en çok emisyon yayan süreç olarak görülse de, burada belirtilen emisyon 20 yıllık bir çalışmaya tekabül etmektedir. Ayrıca, ürünün kullanım amacı gereği hidrant basınç düşürmekte, yani enerji kırmaktadır. Dolayısı ile ürünün enerji tüketimi yani karbondioksit salımı yüksek çıkmaktadır (suyun pompaj ile basınçlandırıldığı varsayılmıştır. Cazibeli bir sistemde kullanım süresince karbondioksit salımı yoktur). Ancak bizim üzerinde eğileceğimiz temel süreç, üretim sürecidir. Bu süreci daha yakından inceleyecek olursak, en çok emisyon yayan malzemenin pik döküm parçalar olduğu gözükmektedir. Bu malzemeleri sırası ile; sanat yapısı inşası, ambalaj malzemesi, elektrik tüketimi, nakliye ve pirinç döküm parçalar takip etmektedir.

               

Pik döküm malzemeyi daha detaylı olarak inceleyecek olursak, sırası ile sağ taraftaki süreçlerin en çok emisyon yaydığını görüyoruz; pik döküm malzeme üretimi (dökümhane süreci), talaşlı imalat (işleme) süreci ve boyama süreci.  Bu modelleme ile yapacağımız geliştirmeler sonucunda, yeni hidrant tipinde karbondioksit emisyonunu %20 oranında düşürebileceğimiz görülmektedir.

 

Doğuş Tarımsal Sulama Hidrantları

 

Doğuş Tarımsal Sulama Hidrantları, kapalı sistem tarımsal su dağıtım şebekelerinde çiftçilerin su almasına yardımcı olan, yağmurlama veya damlama sulama sistemlerinin gereksinimlerini sağlayan bir vana tipidir. Hidrantlar, tek bir noktadan birden fazla noktaya su dağılımı ve darbesiz açma/kapatma vana fonksiyonlarının yanında, üzerindeki nozul ekipmanı sayesinde basınç regülasyonu ve debi kontrolü fonksiyonlarını da gerçekleştirmektedir. Basınç regülatörü sayesinde yüksek giriş basıncı, damlama veya yağmurlama sulama sistemine uygun bir basınca düşürülür ve sistemin çalışması mümkün hale gelir. Ayrıca, dahili debi limitörü sayesinde tüm çiftçilere eşit debi dağılımı sağlanır ve su tüketiminde haksızlık yaşanmaz. Doğuş Sulama Hidrantlarının en önemli avantajı, tüm regülasyon ekipmanlarının fabrika ayarlı olması ve ayarlara dışarıdan müdahale edilememesidir. Bu sayede tüm şebekenin hidrolik dengesini bozacak şekilde bilinçsiz debi ve basınç ayarlamaları önlenmiş olur. Manisa Organize Sanayi Bölgesi’nde üretim gerçekleştiren Doğuş Vana, 20 yıldan fazla bir süredir Sulama Hidrantları üretmektedir.

 

Kaynaklar