Türkiye'de bulunan biyokütlelerin piroliz özelliklerinin deneysel olarak incelenmesi
Experimental investigation of pyrolysis characteristics of the existensial biomass in Turkey
Yazar: IŞIL ERKAN
Danışman: DOÇ. DR. HÜSEYİN TOPAL
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Enerji temininde yaşanan temel sıkıntılar, enerjisinin büyük bir kısmını ithal eden Türkiye'yi farklı enerji kaynaklarını araştırma arayışına itmekte ve enerji politikalarının bu paralelde oluşturulmasını mecbur kılmaktadır. Ülkemiz temel politika olarak Avrupa Birliği enerji ve çevre politikalarını baz almış ve 2009 yılında Kyoto Protokolü'nü imzalamıştır. 

Bu çalışma ile, nesli tükenmekte olan fosil yakıtlara alternatif enerji kaynağı oluşturmak amaçlanmıştır. Bu kapsamda ülkemiz tabiat koşullarında bol miktarda bulunan çeşitli biyokütle örneklerinin oksijensiz ortamda termogravimetrik değişimleri saptanarak piroliz özellikleri belirlenmiştir. 

Çay çöpü, şeftali çekirdeği, talaş, ayçekirdeği kabuğu, ayçekirdeği posası, ceviz kabuğu, fındık kabuğu, fıstık kabuğu, mısır koçanı, pamuk çiğiti, pellet (odun pelleti) ve prina olmak üzere toplam on iki adet biyokütle tez çalışması kapsamında incelenmiştir. Numuneler oksijensiz ortamda, 40-50 ml/dk'lık debi ile azot gazı beslenerek 25 °C oda sıcaklığından yaklaşık 900 °C'a kadar 5 °C/dk'lık ısıtma hızlarında ısıtılmıştır. Termogravimetrik analiz cihazı yardımı ile numunelere ait sıcaklığa bağlı kütlesel değişimler incelenmiştir. Söz konusu değişimlerin sebebinin bozunma reaksiyonları ile biyokütle bileşenlerinin buharlaşması olduğu göz önünde bulundurularak biyokütlelerin piroliz özellikleri saptanmıştır. 

İnert koşullar altında, mısır koçanı ve ayçekirdeği kabuğunun en düşük tepe sıcaklıklarına (295 °C, 298 °C) sahip olmaları nedeniyle en reaktif sayılabilecek yakıtlar olduğu belirlenmiştir. Şeftali çekirdeği ve talaş ise geriye kalan biyokütleler ile kıyaslandığında en yüksek tepe sıcaklıklarına (349 °C, 348 °C) sahip olmuştur. Her bir deney sonucunda kalıntı kütle (kül içerikli inert malzeme) miktarının (%62,11'lik kalıntı kütleye sahip mısır koçanı hariç) aşağı yukarı %10 ile %40 arasında değiştiği tespit edilmiştir.

Abstract:
The basic problems of energy supply, dependence on foreign sources prompted Turkey that largely imports energy to examine different Technologies and form the energy policies in paralel with the above mentioned issues. In conjunction with these conditions, in 2009 Kyoto Protocol was signed by Turkey and the European Union energy-environment policies were taken into consideration as the main policy.

The main target of this study is to create alternative energy sources to the fosil fuels. Within this scope, pyrolysis characteristics of biomass samples that are rife and already doomed in natural conditions of Turkey are determined by detecting thermogravimetric changes at oxygen free environment. 

In this study, totally 12 types of biomasses such as hazelnut shell, corn cob, cotton seed, olive cake, peach stone, wood pellet, pistachio shell, sawdust, sunflower seed husks, sunflower seed paste, tea waste and walnut shell are examined. Biomass samples are heated up to 900 °C from room temperature (̴25 °C) with heating rates of 5 °C/min (for both dynamic and isothermal conditions) and nitrogen flow of 40-50 ml/min at oxygen free environment. The mass losses of the biomass samples based on temperature variation are obtained by using thermogravimetric analyzer (TGA). The pyrolysis characteristics of the biomass samples are determined by taking into consideration of thermal decompositions and vaporization of the volatile matter contents of the biomasses.

Corn cub and sunflower seed husks are accepted as the most reactive fuels having the minimum peak temperature (295 °C, 298 °C). In comparison to the remaining 10 biomass samples, peach stone and sawdust are found to have the maximum peak temperature (349 °C, 348 °C). As a result of all the experiments, the mass of the residues are varied approximately between 10%-40% (except for the corn cub with a residual mass of 62,11%).