Tarımsal atık karışımlarının (çay, tütün ve ayçekirdeği) termokimyasal yöntemle heterojen katalizör eşliğinde gaz ürüne dönüştürülmesi
Conversion of agricultural waste mixtrues (tea, tobacco and sunflower seeds) to gaseous product in presence of heterogenous catalyst by thermochemical method
Yazar: ELİF ECE ÇAĞLI
Danışman: PROF. DR. NEZİHE AYAS
Eskişehir Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Temel İşlemler ve Termodinamik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Bentonit = Bentonite ; Gazlaştırma = Gasification ; Hidrojen = Hydrogen ; Kaolin = Kaolin ; Tarımsal atıklar = Agricultural wastes

Özet:
Çalışmanın amacı atık tarımsal karışımlarından (biyokütle) katalitik termokimyasal
dönüşüm yöntemleri ile hidrojence zengin gaz elde etmektir. Bu çalışmada ayçekirdeği
küspesi, çay ve tütün atıkları eşit oranda karıştırılarak kullanılmıştır. Deneysel
çalışmalarda kullanılmak için farklı Ni oranlarında (%10, 20, 30) farklı kil destekleri
(bentonit ve kaolen) kullanılarak emdirme yöntemi ile katalizörler sentezlenip TGA, FTIR, XRD, XRF, SEM ve BET analiz yöntemleri ile karakterize edilmiştir. Katalizörlerin
aktivitesi gazlaştırma, sıvılaştırma ve buhar reforminginde test edilmiştir.
Gazlaştırma çalışmalarında reaksiyon sıcaklığı (650-850 °C), reaksiyon süresi (15-
30 dk), ve farklı katalizörlerin gaz ürün dağılımına etkisi araştırılmıştır. En yüksek H2
verimi 6,86 mol H2/kg biyokütle olarak 650 °C'de 15 dk %20 oranında 30Ni/K-Kao
kullanılarak elde edilmiştir.
Sıvılaştırma ve buhar reformingi olmak üzere iki kademeli işlem uygulanarak
biyokütleden gaz ürün elde edilmiştir. Sıvılaştırma çalışmalarında (350 °C, 60 dk, 50/1
su/biyokütle ve %10 katalizör sabit koşullarında) katalizör tipinin (K-Bent, 30Ni/K-Bent,
K-Kao ve 30Ni/K-Kao) etkisi araştırılmıştır olup 30Ni/K-Bent katalizörü kullanılarak
%85 sıvı ürün verimine ulaşılmıştır. Sıvı ürünün buhar reforminginde (24/3 su/sıvı ürün
oranı ve 0,5 g katalizör sabit koşullarda) reaksiyon sıcaklığının (600-850 °C) etkisi
araştırılmıştır. En yüksek H2 verimi 30Ni/K-Bent katalizörü kullanılarak 850 °C'de 56,52
mol H2/kg sıvı ürün olarak elde edilmiştir.

Abstract:
The aim of the study is to obtain hydrogen-rich gas by catalytic thermochemical
conversion methods from waste agricultural mixtures (biomass). In this study, sunflower
seed pulp, tea and tobacco wastes were mixed in equal proportions. Catalysts were
synthesized by the impregnation method using different clay supports (bentonite and
kaolin) at different Ni ratios (10, 20, 30%) in order to use in experimental studies and
characterized by TGA, FT-IR, XRD, XRF, SEM and BET analysis methods. The activity
of the catalysts was tested in gasification, liquefaction and steam reforming.
In the gasification studies, the effect of reaction temperature (650-850 °C), reaction
time (15-30 min), and the effects of different catalysts on the gas product distribution
were investigated. The highest H2 yield was obtained by using 20% 30Ni/K-Kao for 15
minutes at 650 °C as 6,86 mol H2/kg biomass.
The gas product was obtained from biomass by applying two-stage processes,
liquefaction and steam reforming. The effect of catalyst type (K-Bent, 30Ni/K-Bent, KKao and 30Ni/K-Kao) was investigated in liquefaction (at 350 °C, 60 min, 50/1
water/biomass and 10% catalyst constant conditions). The liquid product yield was
achieved as 85% by using 30Ni/K-Bent catalyst. The effect of the reaction temperature
(600-850 °C) on the steam reforming of the liquid product (24/3 water/liquid product ratio
and 0,5 g catalyst at constant conditions) was investigated. The highest H2 yield was
obtained as 56,52 mol H2/kg liquid product at 850 °C using 30Ni/K-Bent catalyst.