Çeşitli biyokütle atık maddelerin pirolizi ve elde edilen ürünlerin analizi

Abstract

Günümüzde, dünya çapındaki enerji üretiminin büyük bir kısmını karşılayan fosil yakıtlar, sosyal ve endüstriyel hayatın sürdürülebilirliği açısından büyük öneme sahiptir. Ancak, Dünya nüfusundaki hızlı artış ve hızlı endüstrileşme sonucu rezervlerinin azalması ve kullanılmalarıyla oluşan çevresel sorunlar, alternatif enerji kaynaklarının bulunmasını zorunlu kılmıştır. Yenilenebilir enerji kaynakları olan biyokütle maddeler, bolca bulunabilme yanı sıra sıvı, katı ve gaz ürünlere dönüştürülebilme gibi önemli özellikleri dolayısıyla, alternatif enerji kaynakları arasında önemli bir yere sahiptir.Bu çalışmada, biyokütle atık maddeler olan Antep fıstığı kabuğu ve ceviz kabuğu ile piroliz işlemi gerçekleştirilmiş, 350-650ºC sıcaklık, 10-50 dk reaksiyon süresi ve 50-450 ml/dk süpürme gazı debisi şartlarında çalışılarak, işlem koşullarının toplam dönüşüm ile sıvı, katı ve gaz ürün verimleri üzerindeki etkileri incelenmiştir. Deneyler, elektrik ile ısıtılan yatay silindirik bir fırında azot gazı ortamında ve ısıtma hızı 40ºC/dk'da sabitlenerek yapılmıştır.Çalışmanın birinci aşamasında, seçilen parametrelerin bireysel etkileri tek değişkenli analiz yöntemi ile incelenmiştir. İkinci aşamasında ise, 2k Faktöryel Tasarım, Box-Behnken Tasarımı, Merkezi Bileşik Tasarım ve 3k Faktöryel Tasarım planları kullanılarak çok değişkenli analiz gerçekleştirilmiştir. Üçüncü aşamada, her bir deneysel tasarım planı için elde edilen piroliz verimleri modellenmiş, istatistiksel analiz yöntemleri ve kontrol deneyleri kullanılarak, piroliz ürün verimlerini en doğru biçimde temsil eden modeller ve bu modelleri veren deneysel tasarım planı belirlenmiştir. Dördüncü aşamada, üçüncü aşamada belirlenen deneysel tasarım planından elde edilen sonuçlar kullanılarak, Çekicilik Fonksiyonları Yöntemi ile optimizasyon çalışması yapılmıştır. Beşinci aşamada, termogravimetrik analizler yapılmış, elde edilen veriler kullanılarak Arrhenius, Coats-Redfern ve Horowitz-Metzger yöntemleri ile kinetik değişken değerleri hesaplanmıştır. Altıncı ve son aşamada ise katı ürünlerin FTIR, SEM, sıvı ürünlerin ise FTIR, GC-MS, LD-MS analizleri gerçekleştirilmiştir.