Bitkisel atıktan elde edilen heterojen katalizörün biyodizel verimi üzerine etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of heterogeneous catalyst from plant waste on biodiesel yield
Yazar: NECDET AKA
Danışman: PROF. DR. MUHAMMET HAMDİ KARAOĞLU
Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Günümüzün en temel ihtiyaclarından biri enerjidir. Bu ihtiyaç petrol, kömür, gaz gibi fosil kökenli kaynaklardan sağlanmaktadır. Fosil kökenli bu kaynakların sonsuz olmaması insanlığı yenilenebilir enerji kaynaklarına yönlendirmektedir. Bu yenilenebilir enerji kaynaklarından bir tanesi de bitkisel yağlardan elde edilen biyodizeldir. Kimyasal olarak uzun zincirli yağ asidinin mono alkil esteridir.
Bu çalışmada bitkisel yağ olan kanola (kolza) yağının metanol iletransesterifikasyon reaksiyonu sonucu biyodizel elde edilmiştir. Bu reaksiyonda kalsine edilmiş bazik kökenli heterojen katalizör kullanılmıştır. Ayrıca, bu reaksiyon mikrodalga ışınları ortamında gerçekleştirilmiştir.
Metal oksit kökenli kalsine edilmiş heterojen katalizörün belirlenen parametrelerde biyodizel verimine ve biyodizel dönüşümüne etkisine bakılmıştır. Bu parametrelerde metanol/yağ oranı 9/1, 12/1, 16/1 olarak ele alınmıştır. Zaman parametresinde 5 dk, 15 dk, 30 dk,60 dk sürelerinde inceleme yapılmıştır. Bir diğer parametre olarak katalizör miktarı ele alınmıştır bu miktarlar; %0.75,  %1.5,  %3, %6 olarak incelenmiştir. Son parametre olarak mikrodalga fırının gücünün etkisinde ise; 120 watt, 350 watt, 460 watt, 600 watt, 700 watt değerlerine bakılmıştır. İncelenen bu parametreler sonucu en yüksek verim (68,84); %6 katalizör miktarında, 12/1 metanol/yağ oranında, 60 dk sürede, 120 watt elektriksel güçte elde edilmiştir. Ayrıca modifiye edilen heterojen katalizörün FTIR, TEM,SEM_EDX,TGA ölçümleri sonucu kimyasal yapısı incelenmiş ve üretilen biyodizelin NMR, GC-MS analizleri sonuçları değerlendirilmiştir.
Anahtar Kelimeler: Biyodizel, Kanola Yağı, Heterojen Katalizör, Yenilenebilir Enerji, Transesterifikasyon

Abstract:
Energy is one of the most basic needs of today. This need is supplied from fossil fuel sources such as oil, coal and gas. The fact is that these fossil origined fuel sources are not infinite, thus researchers lead to find new renewable energy sources. Biodiesel is one of these renewable energy sources and is obtained from vegetable oils. It can be defined as chemically as the mono alkyl esters of the long chained fatty acids.
In this study, biodiesels were obtained as a result of transesterification reaction of canola oil (rapeseed) oil with methanol. The metal oxide calcined basic heterogeneous catalysts were used in these biodiesel production process. In addition, the reactions were carried out in the microwave assisted system.
The effects of the determined parameters of metal oxide-derived calcined heterogeneous catalysts on biodiesel yield and biodiesel conversion were investigated. In these parameters, methanol / oil ratios were selected as 9/1, 12/1, 16/1, the time parameters were as 5 min, 15 min, 30 min, 60 min and another parameter was the amount of catalyst was examined for the values of 0.75 wt%, 1.5 wt%, 3 wt%, 6 wt%. The last parameter was the running power of the microwave oven; 120 watts, 350 watts, 460 watts, 600 watts, 700 watts were investigated. The highest efficiency (%68.84) was obtained for the values of 6 wt% catalyst amount, 12/1 methanol / oil ratio for 60 min. at 120 watt electrical power input. Finally, the chemical structure of the modified heterogeneous catalysts were investigated with  FTIR, TEM, SEM_EDX, TGA measurements then indicated catalysts were utilized for the biodiesel production. The yield of the produced biodiesels were examined by the help of NMR and GC-MS analysis and evaluated according to the peak areas of these measurements.
Keywords: Biodiesel, Kanola Oil, Heterogenous Catalyst, Renewable Energy, Transesterification