Kenevir bitkisi atıkları ile kömür karışımının ısıl davranışlarının TGA/FTIR yöntemiyle incelenmesi ve kinetik modellemesi

Abstract

Biyokütle, bol miktarda bulunması ve düşük emisyonu sebebiyle yakın zamanda tükenecek olan fosil yakıtların yerini alabilecek umut verici alternatif bir enerji kaynağı haline gelmiştir. Dünya nüfusu ve sanayileşmenin hızla artması ile giderek artan enerji gereksinimini çevreyi kirletmeden ve sürdürülebilir bir şekilde karşılayabilecek olan kaynaklardan biri biyokütle enerjisidir Termokimyasal dönüşüm teknolojilerinden olan yakma biyokütleyi ısı ve enerjiye; piroliz ise biochar, biyoyağ ve çeşitli gaz ürünlerine dönüştürmenin önemli yöntemlerindendir. Bu çalışmada, tüm dünyada üretimi son zamanlarda hızla artan ve Türkiye'de de yetiştirilmesine 2016 yılında yönetmelik ile izin verilmiş olan Cannabis sativa (kenevir) bitkisinin atıkları, kömür ve bu ikisinin belirli oranlarda karışımından elde edilen numuneler materyal olarak kullanılmıştır. Beş farklı ısıtma hızı (10, 20, 30, 40, 50 °C/dk-1) ve atmosferik basınç altında numunelerin yanma işlemini temsilen hava, piroliz işlemini temsilen ise azot gazı varlığında Termogravimetrik (TG)-Fourier Transform Infrared Rezonans (FTIR) entegre sistemi ile analizler yapılmıştır. Biyokütle, kömür ve bu ikisinin karışımından elde edilen numunelerin TGA/FTIR analiz sonuçları eş-dönüşümlü modeller olan Flynn-Wall-Ozawa (FWO) ve Kissenger-Akahira-Sunose (KAS) kinetik modelleri ile modellenmiştir. TGA/FTIR entegre sistemi sayesinde yanma ve piroliz sonucunda oluşangaz ürünlerdeki fonksiyonel gruplar tespit edilmiştir. Cannabis sativa, kömür ve bunların belirli oranlarda karışımlarından oluşan numuler için yapılan ön analizler, elementel analizler, bileşenler analizi sonucu çıkan parametreler ve TGA/FTIR analizi sonucu ortaya çıkan Ea, TG ve DTG eğrileri, emisyon türleri ve miktarları bu biyokütle ve karışımlarının piroliz ve yakma yöntemleri ile biyoenerji üretimi için dikkate alınması gerektiğini göstermektedir.