Çeşitli biyoatık malzemelerin gazlaştırılması ve elde edilen ürünlerin karakterizasyonu

Abstract

Bu çalışmada, fındık kabuğu, pirina, ceviz kabuğu ve kızılçam talaşı örnekleri termogravimetrik analiz sistemi kullanılarak farklı gaz atmosferleri altında gazlaştırılmış, elde edilen gaz ürünler (H2, CO, CO2, CH4, H2S, COS ve SO2) ve oluşum sıcaklıkları, sistemle eş zamanlı çalıştırılan kütle spektrometresi ile belirlenmiştir. Termogravimetrik analiz sonucu elde edilen TG-DTG eğrilerinden, biyoatık bileşenlerinin (hemiselüloz, selüloz ve lignin) bozunma sıcaklıkları, örneklerde meydana gelen ağırlık kayıpları ve kayıpların maksimum düzeyde olduğu sıcaklıklar saptanmıştır.TG-DTG eğrileri incelendiğinde, ağırlık kayıplarının tüm atmosferlerde ve örneklerde düşük ve yüksek sıcaklık adımı olmak üzere 2 kısımda meydana geldiği gözlenmiştir. Düşük sıcaklık adımında, uçucuların uzaklaşmasıyla ağırlık kaybı oluşurken, yüksek sıcaklık adımında karbonca zengin kütlenin (çar) oksidatif ve/veya su buharı atmosferleri ile tepkimesine dayalı kayıplar gerçekleşmiştir. Argon atmosferinde ise bu kısımda bozunma/parçalanma tepkimelerine ilişkin kayıplar meydana gelmiştir. Ağırlık kayıpları atmosferler bazında incelendiğinde, argon atmosferinde oluşan kayıpların, hava ve argon+su buharı atmosferinde gözlenen kayıplara oranla düşük seviyelerde olduğu saptanmıştır. Ayrıca hava ile gazlaştırmanın buhara kıyasla tüm örneklerde yüksek oranlarda kayba neden olduğu tespit edilmiştir. Gazlaştırma sonucu açığa çıkan ürünler ve bu ürünlerin oluşum sıcaklık aralıkları kullanılan atmosferle farklılık göstermiştir. Biyoatık maddelerin tümünde, su buharı içeren atmosferde H2 çıkışı hem düşük hem de yüksek sıcaklık adımında oluşmuş ve iki pik vermiştir. Argon ve hava atmosferlerinde ise aksine tek pik halinde gözlenmiş, düşük sıcaklıkta yoğunlaşmıştır. Tüm örneklerde CO çıkışı, argon ortamında düşük sıcaklıkta yüksek emisyon değerine ulaşırken, argon+ su buharı ortamında aksine yüksek sıcaklıkta yoğunlaşmıştır. Hava atmosferinde ise fındık kabuğu ve ceviz kabuğunda hızı sürekli artarak tek pik halinde, pirinada birbirinden bağımsız iki pik, kızılçam talaşında ise birbirini izleyen iki pik halinde meydana gelmiştir. Gazlaştırmada önemli yer tutan kükürtlü bileşiklerin oluşumu da atmosferler ve örnekler bazında farklılık göstermiştir. COS bileşiği, argon, hava ve argon+su buharı atmosferleri altında, kullanılan tüm biyoatık maddelerinde belirgin olarak açığa çıkmıştır. Bu gaz ürün, tüm örneklerde oldukça benzer şekilde oluşmuş, düşük sıcaklık adımında dar ve belirgin bir pik halinde gözlenmiştir. H2S çıkışı, hava ve argon+ su buharı atmosferleri ile gazlaştırmada tüm örneklerde meydana gelmiş, ancak argon atmosferinde yalnızca fındık kabuğu ve pirinada oluşmuştur. Bir diğer kükürtlü bileşik olan SO2 ise argon+ su buharı ile gazlaştırmada hiçbir örnekte saptanmamış, havada sadece ceviz kabuğunda, argonda ise fındık kabuğu ve pirinada izlenmiştir.