# Piroliz
Piroliz malzemelerin asal bir ortamda yüksek sıcaklıklarda termal ayrışmasıdır. Kimyasal bileşim değişikliğini içerir. Kelime Yunanca kökenli "pyro" ("ateş") ve "lysis" ("ayırma") unsurlarından türetilmiştir.
Piroliz en yaygın olarak organik malzemelerin işlenmesinde kullanılır. Ahşabın yakılmasında yer alan işlemlerden biridir. Genelde organik maddelerin pirolizi uçucu ürünler üretir ve karbon, kömür bakımından zengin bir katı kalıntı bırakır. Kalıntı olarak çoğunlukla karbon bırakan aşırı pirolizekarbonizasyon denilir. Piroliz gazlaştırma veya yanma işlemlerinde ilk adım olarak kabul edilir.
İşlem çoğunlukla kimya sanayiinde örneğin etilen karbonun pek çok formları, petrolden, kömürden ve hatta ağaçtan diğer kimyasallar, kömürden kok üretmek için kullanılır. Endüstriyel hacimde üretimi başlatarak doğalgazın (çoğunlukla metan) kirletici olmayan hidrojen gazına ve kirletmeyen katı karbon kömürüne dönüştürülmesinde de kullanılır. Piroliz uygulamaları biyokütleyi sentez gazına ve biyokömüre, atık plastikleri tekrar kullanılabilir yağa veya atıkları güvenli bir şekilde tek kullanımlık maddelere dönüştürür.


## Terminoloji.
Piroliz çok yüksek sıcaklıklarda (suyun veya diğer çözücülerin kaynama noktasının üzerinde) oluşan çeşitli kimyasal bozunma işlemlerinden biridir. Genellikle oksijen (yanmada O2) veya su (hidrolizde) gibi diğer reaktiflerin eklenmesini içermemesi bakımından yanma ve hidroliz gibi diğer işlemlerden farklıdır. Piroliz katı maddeler (kömür), yoğunlaşabilir sıvılar (katran) ve yoğunlaşmayan/kalıcı gazlar üretir.


### Piroliz türleri.
Organik maddenin tam pirolizi çoğunlukla temel karbondan oluşan katı bir kalıntı bırakır; süreç daha sonra karbonizasyon olarak adlandırılır. Daha özel piroliz vakaları şunlardır:
  - Metanın doğrudan kirletici olmayan hidrojen yakıtına ve ayrılabilir katı karbona dönüştürülmesi için katalitik erimiş metallerin varlığında metan pirolizi
  - Aşırı ısıtılmış su veya buhar varlığında hidroli piroliz hidrojen ve ayrıca önemli miktarda atmosferik karbondioksit üretir ayrıca petrol rafinasyonunda kullanılır
  - sülfatlardan sülfürik asitin orijinal üretiminde olduğu gibi kuru damıtma
  - mangal kömürü, kok kömürü ve aktif karbon üretiminde olduğu gibi tahrip edici damıtma
  - şekerlerin karamelizasyonu
  - kavurma, kızartma ve ızgara gibi yüksek sıcaklıkta pişirme işlemleri
  - kömür yakma, odun kömürü üretimi
  - Katran fırınlarında odunun pirolizi ile katran üretimi
  - Petrol rafinasyonunda olduğu gibi ağır hidrokarbonların daha hafif olanlara kırılması
  - plastikleri ve diğer polimerleri monomerlere ve oligomerlere ayıran termal depolimerizasyon
  - atıl bir atmosfer altında ön- seramik polimerlerden polimer türevi seramiklerin oluşumunu içeren seramikleştirme
  - katajenez gömülü organik maddenin fosil yakıtlara doğal dönüşümü ve
  - organik sentezde kullanılan flaş vakumlu piroliz.


## Genel süreçleri ve mekanizmaları.
Piroliz genellikle malzemenin ayrışma sıcaklığının üzerine ısıtılması, moleküllerindeki kimyasal bağların kopmasıdır. Parçalar genellikle daha küçük moleküller haline gelir ancak daha büyük molekül kütleli kalıntılar hatta amorf kovalent katıları üretmek için birleşebilirler.
Pek çok ortamda belirli miktarlarda oksijen, su veya diğer maddeler mevcut olabilir bu nedenle pirolizin yanı sıra yanma, hidroliz veya diğer kimyasal işlemler oluşabilir. Bazen bu kimyasallar yakacak odunun yakılmasında, geleneksel odun kömürü imalatında ve ham petrolün buharla parçalanmasında olduğu gibi bilerek eklenir.
Tersine başlangıç malzemesi olumsuz kimyasal reaksiyonlardan kaçınmak için vakumda veya asal atmosferde ısıtılabilir. Vakumda piroliz ayrıca yan ürünlerin kaynama noktasını düşürerek geri kazanımlarını iyileştirir.
Organik madde açık kaplarda artan sıcaklıklarda ısıtıldığında aşağıdaki işlemler genellikle birbirini takip eden veya üst üste binen aşamalarda gerçekleşir:
  - Yaklaşık 100 °C altında bir miktar su dahil uçucular buharlaşır. C vitamini ve proteinler gibi ısıya duyarlı maddeler bu aşamada zaten kısmen değişebilir veya ayrışabilir.
  - Yaklaşık 100'de °C de veya biraz daha yüksek olduğunda yalnızca artık kalan su buharlaşır. Kristal yapısında kalan suyun hidratları biraz daha yüksek sıcaklıklarda gelebilirler. Bu işlem çok yüksek enerji tüketir bu nedenle bu aşama tamamlanana kadar sıcaklık yükselmesi durabilir.
  - Yağlar, mumlar ve şekerler gibi bazı katı maddeler eriyebilir ve ayrılabilir.
  - 100 ile 500 °C arasında birçok yaygın organik molekül parçalanır. Çoğu şekerler 160-180 °C'de ayrışmaya başlar. Ahşap, kağıt ve pamuklu kumaşların önemli bir bileşeni olan selüloz yaklaşık 350 °C ‘de başka önemli ahşap bileşen olan Lignin yaklaşık 350 °C'de ayrışmaya başlar ancak 500 °C’ye kadar uçucu ürünleri çıkarmaya devam eder. Bozunma ürünleri genellikle su, karbon monoksit ve/veya karbon dioksit , yanı sıra çok sayıda organik bileşiklerdir. Gazlar ve uçucu ürünler numuneyi terk eder ve bazıları tekrar duman olarak yoğunlaşabilir. Genellikle bu işlem aynı zamanda enerjiyi de emer. Bazı uçucular tutuşup yanarak görünür bir alev oluşturabilir. Uçucu olmayan kalıntılar genellikle karbonca zenginleşir ve renkleri kahverengi ile siyah arasında değişen büyük düzensiz moleküller oluşturur. Bu noktada maddenin "kömürleşmiş" veya "karbonlanmış" olduğu söylenir.
  - 200–300 °C de eğer oksijen dışlanmadıysa karbonlu kalıntı oldukça ekzotermik bir reaksiyonla genellikle hiç görünür alev olmadan veya çok az alevle yanmaya başlayabilir. Karbon yanması başladığında sıcaklık kendiliğinden yükselir, tortuyu parlayan bir köze dönüştürür ve karbondioksit ve/veya karbon monoksit salar. Bu aşamada, kalıntıda kalan azotun bir kısmı ve gibi azot oksitlere oksitlenebilir. Kükürt ve klor ve arsenik gibi diğer elementler bu aşamada oksitlenebilir ve buharlaşabilir.
  - Karbonlu tortunun yanması tamamlandıktan sonra genellikle yüksek erime noktalı inorganik oksitlenmiş malzemelerden oluşan bir toz veya katı mineral tortusu (kül) kalır. Külün bir kısmı yanma sırasında çıkmış, uçucu kül veya partikül emisyonu olarak gazlar tarafından sürüklenmiş olabilir. Asıl maddede bulunan metaller genellikle külde oksitler veya potas gibi karbonatlar olarak kalır. Kemik, fosfolipidler ve nükleik asitler gibi malzemelerden elde edilen fosfor genellikle fosfat olarak kalır.


## Oluşum ve kullanımlar.
### Yemek pişirme.
Karamelize soğanlar hafifçe piroliz edilir.Bu pizza pirolize olup neredeyse tamamen kömürleşmiştir.Pirolizin yiyecek hazırlamada birçok uygulaması vardır. Karamelizasyon gıdalardaki şekerlerin pirolizidir (genellikle polisakkaritlerin parçalanmasıyla şekerler üretildikten sonra). Yemek kahverengiye döner ve tadı değişir. Ayırt edici tatlar birçok yemekte kullanılır; örneğin karamelize soğan, Fransız soğan çorbasında kullanılır. Karamelizasyon için gerekli sıcaklıklar suyun kaynama noktasının üzerindedir. Kızartma yağı kolayca kaynama noktasının üzerine çıkabilir. Kızartma tavasına bir kapak koymak suyu içeride tutar ve bir kısmı yeniden yoğunlaşarak sıcaklığı daha uzun süre kahverengiye kadar soğuk tutar.
Yiyeceklerin pirolizi yanmış yiyeceklerin kömürleşmesi gibi (çok alçak sıcaklıklarda karbonun oksidatif yanmasının alev çıkarıp yiyeceği kül yapması) olduğu gibi istenmeyen bir işlem de olabilir.


### Kok, karbon ve odun kömürü.
Karbon ve karbonca zengin malzemeler istenen özelliklere sahiptir ancak yüksek sıcaklıklarda bile uçucu değildir. Sonuçta piroliz birçok türde karbon yapmak için kullanılır; bunlar yakıt için çelik yapımında (kok) reaktifler ve yapısal malzemeler olarak kullanılabilir.
Kömür piroliz olmuş oduna göre daha az dumanlı bir yakıttır). Bazı şehirler odun yakılmasını yasaklar veya yasaklamak için kullanılır; sakinler yalnızca odun kömürü (ve "kok olarak" adlandırılan benzer şekilde işlenmiş kaya kömürü) kullandıklarında hava kirliliği önemli ölçüde azalır. İnsanların genellikle ateşle yemek pişirmediği veya ısıtmadığı şehirlerde buna gerek yoktur. 20. yüzyılın ortalarında Avrupa'daki "dumansız" mevzuat hava kirliliğini azaltmak için etkili bir önlem olarak kok yakıtı ve dumanla yakılan yakma fırınları gibi daha temiz yakma tekniklerini gerekli kıldı.
Kok yapma veya "koklaştırma" işlemi "kok fırınlarında" malzemeyi çok yüksek sıcaklıklara ( çıkarılır böylece bu moleküller kaptan çıkan daha hafif uçucu maddelere ve çoğunlukla karbon ve inorganik kül olan gözenekli ama sert bir tortuya bölünürler. Uçucu madde miktarı kaynak malzemeye göre değişir, ancak genelde ağırlıkça % 25-30'dur. Kömürü koka dönüştürmek için endüstriyel ölçekte yüksek sıcaklıkta piroliz kullanılır. Bu çelik yapımı gibi birçok işlem için daha yüksek sıcaklıkların gerekli olduğu metalurjide yararlıdır. Bu işlemin uçucu yan ürünleri de, benzen ve piridin dahil olmak üzere sıklıkla faydalıdır. Kok, petrol arıtımından kalan katı artıklardan da üretilebilir.
Ahşabın asıl damar yapısı ve dışarı çıkan gazların oluşturduğu gözenekler hafif ve gözenekli bir malzeme oluşturmak için birleşir. Ceviz kabukları veya şeftali taşları gibi yoğun ahşap benzeri bir malzeme ile başlayarak, özellikle ince gözenekli (ve dolayısıyla çok daha büyük bir gözenek yüzey alanına) sahip, aktif karbon adı verilen ve bir yüzeyde adsorban olarak kullanılan bir odun kömürü formu elde edilir. çok çeşitli kimyasal maddeler.
Biochar örneğin pişirme ateşlerinden çıkan eksik organik piroliz kalıntısıdır. Amazon havzasının eski yerli topluluklarıyla ilişkili terra preta topraklarının önemli bir bileşenidir. Terra preta yerel çiftçilerce bölgenin tipik kırmızı toprağına kıyasla daha çok yararlı mikrobiyotayı teşvik etme ve koruma kapasitesinden dolayı çok aranır. Çoğunlukla organik atıklar olmak üzere çeşitli materyallerin pirolizinin katı kalıntısı olan biochar yoluyla bu toprakları yeniden yaratmak için çalışmalar devam etmektedir.
Karbon lifler, çok güçlü iplikler ve tekstiller yapmak için kullanılabilen karbon filamentleridir. Karbon fiber ürünler genellikle uygun polimerin elyaflarından eğirme ve istenen öğenin dokunması ve sonra derecelik yüksek bir sıcaklıkta malzemeyi piroliz yaparak üretilir. İlk karbon lifleri suni ipekden yapılmıştır ancak poliakrilonitril en yaygın başlangıç malzemesi haline gelmiştir. Çalışabilir ilk elektrik lambaları için Joseph Wilson Swan ve Thomas Edison sırasıyla pamuk ipliklerinin ve bambu kıymıklarının pirolizi ile yapılan karbon filamentleri kullandılar.
Piroliz önceden oluşturulmuş bir altlığı pirolitik karbon tabakası ile kaplamak için kullanılan reaksiyondur. Bu genelde C'ye ısıtılan akışkan yataklı bir reaktörde yapılır. Pirolitik karbon kaplamalar yapay kalp kapakçıkları da dahil olmak üzere birçok uygulamada kullanılır.


## Tarih.
Piroliz eski çağlardan beri ahşabı odun kömürüne dönüştürmek için kullanılmıştır. Eski Mısırlılar mumyalama işlemlerinde ahşabın pirolizinden elde ettikleri metanol kullandılar. Ahşabın kuru damıtılması 20. yüzyılın başlarında metanolün başlıca kaynağı olmaya devam etti.
8. yüzyıl Halifelik filozofu Jabir ibn Hayyan (Batı'da Geber olarak bilinir), sülfürik, hidroklorik ve nitrik asitleri ve ayrıca aqua regia'yı keşfetmek için kullandığı imbik geliştirmesi yanı sıra diğer tuzlarla karıştırılmış vitriolün kuru damıtılmasıyla nedeniyle deneysel kimyanın babası olarak kabul edilebilir. Bu keşifler Pseudo-Geber'ın kitapları aracılığıyla 14. yüzyılda Avrupa'da tanındı. Piroliz aynı zamanda fosfor (amonyum sodyum hidrojen fosfat konsantre idrarda) ve oksijen (cıva oksit ve çeşitli nitratlardan) gibi birçok önemli kimyasal maddenin keşfinde etkili olmuştur..