Sera atıklarından hızlı piroliz ile elde edilen biyoyağın cevap yüzey yöntemi ile optimizasyonu

Abstract

Biyokütleden hızlı piroliz ile biyoyağ elde etme sırasında biyoyağ verim ve kalitesine etkili olan çeşitli parametreler söz konusudur. İstenilen miktar ve kalitede biyoyağ elde etmek için bu parametrelerin en uygun değerlerinin bilinmesi ekonomik olarak enerji üretimi açısından önemlidir. Bu doğrultuda, bu tez çalışması kapsamında, biyokütle kaynağı olarak seçilen domates, biber ve patlıcan sera atıklarının karışımından oluşan biyokütleden hızlı piroliz yöntemi ile yüksek verim ve kalitede biyoyağ üretilmesi için uygun işletme koşullarının araştırılması amaçlanmıştır. Hızlı piroliz işletme parametrelerinin optimum değerlerinin belirlenmesi amacıyla cevap yüzey yöntemi (CYY) merkezi kompozit tasarım (MKT) kullanılarak deneysel tasarım oluşturulmuştur. Biyoyağ kalitesine katalizörün etkisini araştırmak amacıyla optimum koşullarda potasyum karbonat (K2CO3), bakır oksit alümina (CuO), ZSM-5 ve alüminyum oksit (Al2O3) katalizörleri ile katalitik hızlı piroliz deneyleri yürütülmüştür. Sera atıkları karışımından oluşan biyokütlenin hızlı pirolizi için optimum proses işletme koşulları 400oC sıcaklık, 1,5 mm partikül boyutu ve 300-350 mL/dk azot gazı akış hızı olarak belirlenmiştir. Bu koşulların uygulanması sonucu hızlı piroliz prosesi ile elde edilen biyoyağ verimi yaklaşık %49'a ulaşmıştır. İki farklı gaz akış hızında (300 ve 350 mL/dk) elde edilen biyoyağ numunelerinin bileşenleri incelendiğinde ise hızlı pirolizin 300 mL/dk akış hızında uygulanması sonucunda biyoyağın daha fazla hidrokarbon ve asit içeriğine sahip olduğu belirlenmiştir. Belirlenen optimum koşullarda farklı katalizör kullanılarak katalitik hızlı piroliz uygulaması sonucunda seçilen katalizörlerin biyoyağ miktarını önemli derecede etkilemediği belirlenmiştir. Ancak, optimum koşullarda hızlı piroliz sonucu elde edilen H/C oranının artması ve O/C oranının azalması katalizör olarak K2CO3 kullanımıyla mümkün olmuştur. Katalizörlerin etkisi biyoyağ bileşenleri açısından değerlendirildiğinde katalizör olarak K2CO3 kullanımının hidrokarbon üretimini arttırdığı belirlenmiştir. Diğer katalizörlerin kullanımı ise asetik asit üretiminin artmasını sağlamıştır. Genel olarak farklı katalizörlerin kullanımı farklı kimyasal bileşiklerin elde edilmesini sağlamıştır.