Farklı enerji bitkileri ve organik atıklar kullanılarak elde edilen enerji peletlerinde karakteristik özelliklerin i̇ncelenmesi

Abstract

Dünyadaki enerji tüketiminin büyük bir kısmını birincil enerji kaynakları oluşturmaktadır. Kalabalıklaşan nüfus ve sanayileşmeden dolayı fosil enerji kaynakların rezervleri sürekli azalma eğilimindedir. Alternatif yenilenebilir enerji kaynaklarından biyokütlenin, düşük ısıl değer, yüksek nem ve uçucu madde içeriği, düşük yoğunluk ve yüksek oksijen/karbon oranı nedeniyle fosil yakıtlara göre dezavantajları söz konusudur. Bunları azaltarak yakıt enerjisi içeriğini iyileştirmek için biyokütleye, torrefaksiyon adlı termal ön işlem uygulanmaktadır. Bu tez çalışmasında, ülkemizde yaygın olarak kullanılan geleneksel enerji kaynaklarına alternatif, her türlü toprak şartlarına uygun, dağlık bölgelerde kendiliğinden yetişen yabani, çok yıllık bitkilerden, geven (Astragalus) (Uşak ilinden) ve sığırkuyruğu (Verbascum Thapsus) (Afyonkarahisar ilinden) enerji bitkilerine, organik endüstriyel atıklar (keçiboynuzu ve mısır endüstriyel atığı) ilave edilerek, enerji potansiyeli arttırılmış biyopelet üretimi ve karakterizasyonu yapılmıştır. Biyopelet üretiminde kullanılan yakıt özelliği geliştirilmiş

biyokömürlerin üretim optimizasyonu için “Central Composite Design” optimizasyon yöntemi uygulanarak değişik proses koşulları için 4 faktör ve 5 seviye içeren torrefaksiyon deney setleri hazırlanmıştır. İnert ortamda gerçekleştirilen torrefaksiyon proses koşulları için bağımsız değişkenler; sıcaklık (200-320°C), kalma süresi (15-75 dk), tanecik boyutu (1-5 mm) ve organik endüstriyel atık oranı (%0-100 ağ/ağ) olarak belirlenmiştir. Her deney seti için torrefaksiyon ile üretilen biyokömürlerin analiz sonuçları, design expert programı desirability fonksiyonu ile çözümlendirilerek optimum biyokömür numuneleri üretim koşulları belirlenmiş ve optimum biyokömür numunelerinin üretimi yapılmıştır. Tezin 2. aşamasında, optimum biyokömür numunelerinden yoğunlaştırılmış biyopelet üretimi hidrolik pres ile sabit basınçta (25 MPa) gerçekleştirilmiştir. Alternatif enerji kaynakları olarak değerlendirilmek istenen biyopeletlerin yakıt karakteristik özellikleri incelenmiştir. Cevap yüzey yöntemi ile üretilen biyokömürlere uygulanan torrefaksiyon prosesi için lineer model önerilmiştir. Üretilen biyokömürlerin yakıt karakteristik özellikleri için en etkili parametrenin reaksiyon sıcaklığı olduğu belirlenmiştir. Pelet karakterizasyon çalışmalarıyla da 3. ve 4. Set biyopeletlerin biyoyakıt amaçlı kullanılabileceği belirlenmiştir.