Biyokütlenin pirolizine çalışma koşullarının etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of operation conditions on the pyrolysis of biomass
Yazar: ETIMAD FATULLAYEV
Danışman: DOÇ. DR. EYLEM PEHLİVAN
Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Biyokütle = Biomass ; Katı cisimler = Solid bodies ; Piroliz = Pyrolysis ; Ön işlem = Pretreatment

Özet:
Bu çalışmada piroliz yöntemiyle biyokütleden değerli ürünlerin üretilmesi amaçlanmıştır. Biyokütle kaynağı olarak yonca atıkları seçilmiştir. Yonca atığına % 0,5 % 1,0 ve % 2 oranlarında fosforik asit eklenmesi ile su banyosu ve 180 ˚C' de teflon reaktörde ön işlem uygulanmıştır. Çalışmanın birinci bölümünde farklı sıcaklıklarda, biyokütlenin ve asidik ön işlem uygulanmış biyokütlenin sabit yataklı borusal reakörde piroliz deneyleri gerçekleştirilmiştir. İkinci bölümünde ise Py-GC/MS sistemi kullanılarak ön işlemsiz ve ön işlemli hammaddelerin piroliz deneyleri yapılmıştır. Elde edilen katı ve sıvı ürünlerin karakterizasyonları, 1H-NMR, 13C-NMR, X-ışınları floresans spektrometresi (XRF), X-ışını difraktometresi (XRD), BET yüzey alanı, Taramalı elektron mikroskobu (SEM), Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR), gaz kromotografisi-kütle spektroskopisi (GC-MS) ile yapılmıştır. Asitle ön işlem sonrası yonca atığının içerdiği külün yaklaşık % 88'i giderilmiştir. En yüksek hidroçar dönüşümüne % 0,5 H3PO4 oranında % 83 değeriyle ulaşılmıştır. Maksimum sıvı ürün verimine (% 44,04)  su banyosunda % 2'lik asitle muamele edilmiş örneğin, 600 °C piroliz sıcaklığında ulaşıldığı görülmüştür.
Piroliz sıvı ürününün içeriği göz önüne alındığında biyokütleye basit ön işlemler uygulanması ile elde edilen sıvı ürünün yakıt ve kimyasal madde olarak kullanılabileciği belirlenmiştir. Katı ürünlerin toprak kalitesini iyleştirme, biyoyakıt olarak ve çeşitli yöntemlerle geliştirilerek aktif karbon üretiminde kullanılabileceği saptanmıştır.

Abstract:
In this study, production of valuable products from biomass via pyrolysis was aimed. Clover waste was chosen as a biomass source. By adding 0.5%, 1.0% and 2% phosphoric acid to the clover waste, pre-treatment was applied in a water bath and teflon reactor at 180 ˚C. In the first part of the study, pyrolysis experiments of biomass and acidic pretreated biomass were carried out in a fixed tubular reactor at different temperatures. In the second part, pyrolysis experiments of untreated and pre-treated raw materials were performed using the Py-GC/MS system. The solid and liquid products were characterized by 1H-NMR, 13C-NMR, X-ray fluorescence spectrometry (XRF), X-ray diffractometry (XRD), BET surface area, Scanning electron microscope (SEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), and gas chromatography-mass spectroscopy (GC-MS). After pretreatment with acid, approximately 88% of the ash contained in the clover waste was removed. The highest hydrochar conversion was achieved with 83% at 0.5% H3PO4 ratio. It was observed that the maximum liquid product was reached 44.58%) with 2% acid treated in the water bath at 600 °C pyrolysis temperature. Considering the content of the pyrolysis liquid product, it has been determined that the liquid product obtained by applying simple pretreatments to the biomass can be used as a fuel and chemical substance. It has been determined that solid products can be used to improve soil quality, as biofuels and in the production of activated carbon by developing various methods.