Ketencik yağı metil esterine pentanol ilavesinin dizel motor performans parametrelerine etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of pentanol addition to camelina oil methyl ester on diesel engine performance parameters
Yazar: MEHMET SABİT YILANCILAR
Danışman: DOÇ. DR. MURAT KARABEKTAŞ
Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Otomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Enerji = Energy ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Günümüzde kullanılan enerjinin %80'i fosil kaynaklardan elde edilmekte, bu da sınırlı olan kaynakların hızlı bir şekilde tükenmesine sebep olmaktadır. Bunun yanında yaşanan çevresel sorunlar ve fiyat istikrarsızlıkları gibi nedenler alternatif enerji kaynaklarına duyulan ilgiyi arttırmıştır. Özellikle petrol ürünü olan dizel yakıtına alternatif olan biyodizel, en çok ilgi gören alternatifler arasındadır. Biyodizel yakıtı, bitkisel, hayvansal, atık kızartma yağları ve mikroalg yağları gibi çeşitli yağların esterleştirilmesi sonucu elde edilen, oksijen içerikli ve yüksek setan sayısına sahip bir biyoyakıttır. Bitkisel yağlardan üretilmesi durumunda biyodizelin yanması sonucu oluşan CO2'nin, bitkilerin yetişmesi sürecinde kullanılan CO2 miktarıyla dengelediği ve sera gazı oluşumuna katkısı olmadığı kabul edilmektedir.
Bu çalışmada ekonomik ve tarımsal özellikleri ile biyodizel üretiminde büyük potansiyele sahip olan ketencik bitkisi tercih edilmiştir. Ketencik bitkisi yüksek yağ içeriğine sahip, zorlu iklim şartlarına dayanıklı, gelecek vadeden bir biyodizel kaynağıdır. Bu çalışmada ketencik tohumu yağından transesterifikasyon işlemi ile biyodizel üretilmiş ve bazı yakıt özellikleri ölçülerek Avrupa Birliği (EN 14214) ve Amerika (ASTM D6751) biyodizel standartları ile karşılaştırılmıştır. Diğer aşamada ketencik yağı metil esterine farklı oranlarda yüksek karbonlu alkol (pentanol) ilavesinin dizel motor performansı ve is emisyonu oluşumu üzerindeki etkisi incelenmiştir.
Yüksek karbonlu alkoller düşük karbonlu alkoller (metanol etanol, propanol) ile karşılaştırıldığında daha iyi yakıt özellikleri sergilemektedir. Alkolün yapısındaki karbon sayısının artmasına bağlı olarak setan sayısı ve ısıl değeri artmakta, kendi kendine tutuşma sıcaklığı ve vuruntu eğilimi azalmaktadır. Pentanol, sürdürülebilir metotlarla nişastalı ve linyöz selülozik biyokütle hammaddelerinden üretilebilen yenilenebilir bir alkoldür. Pentanol fosil yakıtlarla yüksek karışım özelliğine sahiptir.
Motor deneyleri, dizel (D100), biyodizel yakıtı (B100), %10 pentanol katkılı biyodizel yakıtı (B90P10) ve %20 pentanol katkılı biyodizel yakıtı (B80P20) olmak üzere dört farklı yakıt ile tam yük değişken devirde gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlar grafikler eşliğinde ayrıntılı olarak sunulmuştur. Biyodizel yakıtına pentanol ilavesi ile motor performansında iyileşme belirlenirken artan pentanol oranı ile birlikte performans değerlerinin düştüğü görülmüştür. Pentanolün oksijen içerikli olmasının is emisyonlarını düşürmede bir miktar etkili olduğu da belirlenmiştir.
Anahtar kelimeler: Yenilenebilir Enerji, Ketencik, Biyodizel, Pentanol.

Abstract:
Today, 80 percent of the energy used is obtained from fossil sources, which causes the limited resources to run out quickly. In addition, environmental problems and price instability have increased the interest in alternative energy sources. Biodiesel, to diesel fuel which is a petroleum product is one of the most popular alternatives. Biodiesel fuel is a biofuel with oxygen content and high cetane number obtained by esterification of various oils such as vegetable, animal, waste frying oils and microalgae oils. It is accepted that CO2 produced as a result of combustion of biodiesel when produced from vegetable oils is balanced with the amount of CO2 used in the growth of plants, and does not contribute to the formation of greenhouse gas.
In this study, camelina plant, which has great potential in biodiesel production with its economic and agricultural characteristics, was preferred. Camelina plant is a promising biodiesel source with high oil content, resistant to harsh climatic conditions. In this study, biodiesel was produced from the camelina seed oil by transesterification process, and some fuel properties were measured and compared with European Union (EN 14214) and American (ASTM D6751) biodiesel standards. At the other stage, the effect of adding high carbon alcohol (pentanol) to camelina oil methyl ester on diesel engine performance and soot emission formation was investigated.
High carbon alcohols exhibit better fuel properties compared to low carbon alcohols (methanol ethanol, propanol). Due to the increase in the number of carbon in the structure of alcohol, cetane number and heating value increases, self-ignition temperature and engine knock decreases. Pentanol is a renewable alcohol that can be produced from starchy and lignous cellulosic biomass raw materials by sustainable methods. Pentanol has high mixing properties with fossil fuels.
The engine tests were carried out with four different fuels at full load-variable speed: diesel (D100), biodiesel fuel (B100), 10% pentanol doped biodiesel (B90P10) fuel and 20% pentanol doped biodiesel fuel (B80P20). The results obtained are presented in detail with the help of graphs. With the addition of pentanol to biodiesel fuel, the engine performance was improved, and the performance values decreased with increasing pentanol ratio.Oxygen content of pentanol was also determined effective in reducing soot emissions.
Key words: Renewable Energy, Camelina Sativa, Biodiesel, Pentanol.