Biyokütle pirolizinden karbon temelli malzeme üretimi ve karakterizasyonu
The production and characterization of carbon based materials via biomass pyrolysis
Yazar: HANEEN ATTA HUSSEIN HUSSEIN
Danışman: PROF. DR. BAHATTİN AYDINLI ; DR. ÖĞR. ÜYESİ HAKAN ADA
Kastamonu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Artan enerji ve yakıt ihtiyacının neden olduğu karbon bazlı emisyonlar iklim değişikliğine yol açan küresel ısınmaya neden omaktadır, Bu durum fosil yakıtlarının kısıtlandırılmasına ve yenilenebilir ve verimli alternatif enerji ve malzeme kaynaklarına daha çok önem verilmesi ile neticelenmektedir. Biyokütle hem enerji hem de malzeme kaynağı olarak fosil kaynaklara en çok benzeyendir ve bu özelliği nedeni ile diğer sadece yenilenebilir enerji kaynaklarından ayrışmaktadır. Biyokütle, biyotik malzemelerden abiyotik değişkenler ile elde edilen yenilenebilir bir enerji kaynağıdır. 
Piroliz işlemi biyokütleden değerli ürün ve enerji elde etmenin başlıca yöntemidir. Havasız veya inert ortamlarda yüksek sıcaklık altında biyokütlenin göreceli düşük molekül ağırlıklı bileşiklere parçalanma işleminin adıdır piroliz. Elde edilen ürünler kömür benzeri biyochar, petrol eşdeğeri tar ve hidronjence zengin gaz olarak bilinir. Alternatif bir kaynak olarak biyokütle dünyada bol miktarda bulunmakta ve verimli bir şekilde değerlendirilmesi gerekmektedir. 
Bu çalışmada biyokütle olarak palmiyegillerden hurma ağacı kılıfı ve yumrulu bitkilerden sarımsak kabuğu kullanılmıştır. Hurma kılıfı Irak Kut'tan, sarımsak kabuğu Türkiye'den Kastamonu'dan getirilmiş ve öğütülerek toz haline getirilmiştir. Her çalışmada piroliz yoluyla biyo-kömür elde etmek için 2.0 g hurma kılıfı ve sarımsak kabuğu örnekleri, önceden ısıtılmış fırına dikey konumda yerleştirilmiş boru şeklindeki reaktörde gerçekleştirildi. Piroliz işlemleri üç ayrı sıcaklıkta gerçekleştirildi (350, 450 ve 550 oC). Reaktörün içnde kalan katı ürünler toplandı ve karakterizasyon işlemi yalnız bu malzeme üzerinde gerçekleştirildi. 
Katı ürünün morfolojik ve yapısal özellikleri taramalı elektron mikroskopu ve X-ışığı kırınımı ile belirlendi. Kimyasal fonksiyonel gruplar FTIR spektroskopisi ile araştırıldı. Mekanik karakterizasyon, Vickers sertlik testi ile gerçekleştirilmiştir. Termal karakterizasyon, termogravimetrik analiz ve diferansiyel tarama kalorimetrisi ile gerçekleştiridi.

ANAHTAR KELİMELER: Biyokütle, Piroliz, Doğal Lifler, Karbon Malzemeler, Polimerler

Abstract:
Carbon-based emissions caused by increasing energy and fuel needs cause global warming, which leads to climate change. This situation results in the restriction of fossil fuels and more emphasis on renewable and efficient alternative energy and material sources. Biomass is the most similar to fossil resources in terms of both energy and material source, and due to this feature, it differs from other only renewable energy sources. Biomass is a renewable energy source obtained from biotic materials with abiotic variables.
The pyrolysis process is the main method of obtaining valuable products and energy from biomass. Pyrolysis is the process of breaking down biomass into relatively low molecular weight compounds under high temperature in an airless or inert environment. The resulting products are known as coal-like biochar, petroleum-equivalent tar, and hydrogen-rich gas. As an alternative resource, biomass is abundant in the world and needs to be utilized efficiently.
In this study, palm sheath from palm family and garlic peel from tuberous plants were used as biomass. Date cover was brought from Irak Kut, garlic peel was brought from Kastamonu in Turkey and ground into powder. To obtain biochar by pyrolysis in each run, 2.0 g samples of palm casing and garlic peel were carried out in the tubular reactor placed vertically in the preheated furnace. Pyrolysis processes were carried out at three different temperatures (350, 450 and 550 oC). The solid products remaining inside the reactor were collected and the characterization process was carried out on this material alone.
The morphological and structural properties of the solid product were determined by scanning electron microscopy and X-light diffraction. Chemical functional groups were investigated by FTIR spectroscopy. Mechanical characterization was carried out by Vickers hardness test. Thermal characterization was performed by thermogravimetric analysis and differential scanning calorimetry.

KEYWORDS: Biomass, Pyrolysis, Natural Fibers, Carbon Materials, Polymers