Şeker Pancarı, Haşhaş Küspesi ve Pirinç Kabuğu Biyokütlelerinden Piroliz ve Kopiroliz Yöntemleri ile Biyoyağ Eldesi

Abstract

Enerji, ülkelerin kendilerini geliştirerek birbirleri ile rekabetlerini kuvvetlendirici en önemli unsurlardan bir tanesidir. Petrol vb. birincil enerji kaynaklarının çevreye ve insanlığa olan zararları ve miktar bakımından tükenebilir olmalarından dolayı yenilenebilir enerji kaynakları insanlığın her bakımdan kurtuluşu olacaktır.

Dünya’da yenilenebilir enerji kaynakları önemini her geçen gün artırmaktadır. Özellikle gelişmiş ülkeler yenilenebilir kaynaklara oldukça fazla yatırım yapmaktadır. Yenilenebilir enerji kaynaklarından biri olan biyokütle hammadde konusunda diğer alternatif enerji kaynaklarına oranla daha avantajlıdır. Araştırmalarda seçilen biyokütlelere farklı termokimyasal yöntemler uygulanarak çeşitli ürünler elde edilebilmektedir. Piroliz en çok uygulanan termokimyasal yöntemlerden biridir. Piroliz sonucu elde edilen ürünlerin verimleri ısıtma hızı, piroliz ortamı, piroliz sıcaklığı, sürükleyici gaz, parçacık boyutu ve alıkonma süresi gibi parametrelere bağlı olarak farklılıklar göstermektedir.

Kopiroliz, birden fazla biyokütle kaynağının bir arada piroliz işlemine tabi tutulmasına denir. Kopiroliz yöntemi pirolize oranla daha fazla tercih edilmektedir. Bunun sebeplerinden biri kullanılan hammaddelere bağlı olarak ürünlerden daha fazla verim elde edilebilmesidir.

Bu tez çalışmasında pirinç kabuğu, haşhaş küspesi ve şeker pancarı küspesi hammadde olarak seçildi. Bu hammaddelere ilk olarak nem, kül, uçucu madde, hemiselüloz, selüloz, lignin ve yağ tayinleri yapıldı.

Hammaddelerin ayrı ayrı pirolizleri ile ikili ve üçlü karışımlarının kopirolizleri 550 oC sıcaklık, 10 oC/dk ısıtma hızında gerçekleştirildi. Hammaddelerden elde edilen biyoyağların verimleri arasında karşılaştırmalar yapıldı. En fazla biyoyağ verimi şeker pancarı pirolizinden (%27,6) ve şeker pancarı ile pirinç kabuğu karışımının kopirolizden (%28,4) elde edildi. Üçlü karışımın biyoyağ verimi ise %22,9 olarak bulundu. Kalorimetre bombası ile tespit edilen kalorifik değer en fazla haşhaş küspesine ait biyoyağdan elde edildi (31,27 MJ/kg). Üçlü karışıma ait kalorifik değer ise 25,79 MJ/kg olarak bulundu. GC-MS sonucuna göre üçlü karışıma ait biyoyağın %44,10 aromatik hidrokarbon, %34,26 alifatik hidrokarbon, %14,97 ester ve %7 keton oluştuğu tespit edildi. Hammaddelere ait katı ürünler ile piroliz ve kopiroliz işlemleri sonucu elde edilen katı ürünlerin (çar) yüzeylerinin Taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile görüntüleri alındı. Katı hammaddeler daha düz ve pürüzsüz yüzeye sahipken, piroliz ve kopiroliz sonucu elde edilen çarların daha fazla gözenek yapısına sahip olduğu gözlemlendi. Biyoyağın yapısında alkol, fenol, keton vb. bileşiklere ait fonksiyonel grupların varlığı Fourier Transform Infared (FTIR) spektroskopisi ile tespit edildi.