Havacılık sektörü için heterojen katalizör kullanılarak yenilenebilir bazlı, biyojet yakıt üretimi
Development of renewable based on fuels for aviation, using heterogeneous catalysis
Yazar: SILA ÖZKAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ NURCAN KAPUCU
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Biyodizel = Biodiesel ; Jet yakıtı = Jet fuel

Özet:
Günümüzde, fosil yakıtların ve çevresel etkilerin yüksek maliyetleri, biyodizel gibi sürdürülebilir kaynakların aranmasında birincil itici güç olmuştur. Biyodizel, fosil yakıtlar yerine çevre dostu ve biyolojik olarak çözünebilir bir seçenek olan, uzun zincirli yağ asidi metil esterlerinin bir karışımı ile oluşturulur. Biyodizel, kükürt içeriği, aromatik içeriği ve parlama noktası bakımından geleneksel dizelden daha üstündür.
Çevre sorunlarının çözümü ve biyodizel üretim maliyetlerinin düşürülmesi için atık yemeklik yağ (AYY) düşük değerli potansiyel bir hammadde olarak kullanılabilir.
Biyodizel üretiminde, örneğin MgO, CaO ve hidrotalsitler gibi çeşitli heterojen katalizörler kullanılmıştır. Yumurta kabuğu, yumuşakça kabuğu, karides kabuğu, deniz kabukları ve kemik gibi atıklardan da elde edilen birçok doğal kalsiyum kaynağı katalizör sentezi için hammadde olarak kullanılmıştır. Böylece, bu atıklar değerlendirilmiş ve aynı zamanda düşük maliyetli katalizör olarak değerlendirilmiştir. 
Bu deneysel çalışmada, doğal kalsiyum atıkları ayrı olarak veya heterojen katalizle biyodizel üretimi için bir kabuk karışımı içinde kullanılmıştır. Birkaç reaksiyondan sonra, 30 dakikadan 8 saate kadar farklı reaksiyon sürelerinde, 60 ° C'de, % 5 (wkatalizör / wyağ) katalizör ve molar metanol oranı: yağ = 12, 1 varlığında gerçekleştirilmiş; saflaştırma işleminden sonra, ölçülen yağ asidi metil esteri (YAME) içeriğine sahip biyodizel ürünü % 99'dan yüksek olduğu kaydedilmiştir. Bu da bir biyodizel saf olduğunu gösteriyor. Ayrıca, bu çalışma, inorganik katı atıkların heterojen katalizör olarak kullanılan kabuk karışımını 3 kez tekrar kullanabileceğini ve yine de % 99'dan daha yüksek bir YAME içeriği sağladığını kanıtlamıştır. Sonuç olarak, gerçekleştirilen 40 farklı transesterifikasyon reaksiyonundan sonra, yukarıda belirtilen spesifik koşullar altında biyodizel üretmek için sıvı ve katı atıkların kullanılması, başarılı, yenilikçi ve ümit verici bir yoldur.
Ayrıca, jet yakıt A1 ve biyodizel ile hazırlanan karışımlar, belirli testlerden sonra geçersiz sonuç olmadan kaydedilmiştir. Bu durumda, % 10'luk karışım hariç, eklenen biyodizelin biojet yakıtın akışkanlığı üzerinde önemli bir etkisi olmamıştır.

Abstract:
Nowadays, the high costs of fossil fuels and environmental impacts have been the primary driving power for searching the sustainable sources such as biodiesel. Biodiesel is formed by a mixture of long chain fatty acid methyl esters, environmentally friendly and biodegradable option instead of fossil fuels. Biodiesel is superior to conventional diesel in terms of its sulphur content, aromatic content and flash point.
Solving the environmental problems and decreasing the biodiesel production costs, waste cooking oil (WCO) can been used as a potential low value raw material.
Several heterogeneous catalysts have been used in the biodiesel production, for example MgO, CaO, and hydrotalcites; but CaO is closely resembled to an environmental-friendly material. Several natural calcium sources from wastes, such as eggshell, mollusk shell, shrimp shell, sea shells and bone, have been used as raw materials for catalyst synthesis, thus valorizing these wastes and, simultaneously, producing the catalysts with high cost effectiveness.
In this experimental work, natural calcium wastes have been used, separately or, in a blend of shellmix for producing biodiesel by heterogeneous catalysis. After several reactions, occurred between 30 minutes until 8 hours of reaction time, at 60 ºC, with a mass content of 5% (wcat/woil) and a molar ratio of methanol: oil = 12, after the purification process, biodiesel with fatty acid methyl ester (FAME) content measured, was higher than 99%, which indicates that was a biodiesel pure. Also, this work proved that, the inorganic solid wastes shell mixture used as heterogeneous catalyst, can be reused 3 times and still gives a FAME content higher than 99%. As a result, after 40 different transesterification reactions that were performed, using liquid and solid wastes for producing biodiesel under specific conditions which are stated above, is a successful, innovative and promising way.
In addition, blends prepared with jet fuel A1 and biodiesel were recorded with no invalid results after certain tests. In this case, except for the 10% blend, the added biodiesel had no significant effect on the fluidity of the biojet fuel.