Enerji bitkilerinin ön işlem uygulamaları ile biyometan potansiyelinin artırılması
Improving biomethane potential by pretreatment methods/utilization of energy crops
Yazar: NİLGÜN CİVAŞ
Danışman: PROF. DR. GÜNNUR KOÇAR
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Güneş Enerjisi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Bu çalışmada, dallı darı (Panicum virgatum L) ve tatlı sorgum (Sorghum bicolar var. saccharatum) enerji bitkilerinden fiziksel/buhar ile patlatma ve kimyasal/alkali ön işlem uygulamalarının biyometan verimi üzerindeki pozitif etkisi ve anaerobik fermentasyon prosesi için optimizasyon koşulları araştırılmıştır. Ön işlem parametreleri belirlenirken ekonomik ve sürdürülebilir olma kriterleri göz önünde bulundurulmuştur. Alkali ön işlem uygulanan dallı darı ve tatlı sorgum hammaddelerinin anaerobik fermentasyon prosesi sonucunda sırası ile 614 ile 615 ve 378 ile 367 IN kg-1 UK maksimim biyogaz verimi ve biyometan potansiyeli elde edilmiştir. Tatlı sorgum hammaddesinde, en yüksek biyogaz verimi 70 0C, 6 saat, % 2,5 NaOH ön işlem parametresinde ölçülmüştür ve ön işlem uygulanmayan tatlı sorgum hammaddesi ile karşılaştırıldığında,  iki kat daha fazla biyogaz verimi elde edilmiştir. Benzer şekilde dallı darı hammaddesinden, en yüksek biyogaz verimi 55 0C, 12 saat, % 2,5 NaOH ön işlem parametresinde ölçülmüştür. Buna göre, ön işlem uygulanmayan dallı darı ile karşılaştırıldığında iki kat daha fazla biyogaz verimi görülmektedir. En yüksek spesifik biyogaz verimi ile metan verimi  (458 IN kg-1 UK) 220 0C, 5 dakika buharla patlatma ön işlemi uygulanan dallı darıdan elde edilmiştir. En yüksek spesifik metan verimi (250 IN kg-1 UK) 200 0C, 10 dakika ön işlem parametresinde ölçülmüştür. Ön işlem uygulanmayan örnekler ile karşılaştırıldığında, % 42 daha fazla biyogaz; % 40 oranında daha fazla metan verimi elde edilmiştir.

Abstract:
In this study, the positive effect of steam explosion and alkali pretreatments on biomethane yields and the conditions for optimization for the anaerobic digestion process in the energy crops of switchgrass (Panicum virgatum L) and sweet sorghum (Sorghum bicolar var. saccharatum) were investigated. When determining the pretreatment parameters, the criteria of being economical and sustainable were taken into consideration. As a result of the anaerobic digestion process of the alkali-pretreated feedstocks of switchgrass and sweet sorghum, the maximum biogas yield and biomethane potential were obtained as 614 and 615 as well as 378 and 367 IN kg-1 VS, respectively. In the feedstock of sweet sorghum, the maximum biogas yield was measured in the pretreatment parameter of 70°C, 6 hours, and 2.5% NaOH. When compared with the untreated feedstock, twofold biogas yield was obtained from this pretreatment parameter. Similarly, the maximum methane yield from the feedstock of switchgrass was measured in the pretreatment parameter of 55°C, 12 hours, and 2.5% NaOH. Accordingly, twofold biogas yield is seen when compared with the untreated feedstock. The maximum specific biogas yield rate (458 IN kg-1 VS) was obtained from the switchgrass pretreated with steam explosion at 220°C for 5 minutes. The maximum specific methane yield (250 IN kg-1 VS) was measured in the pretreatment parameter of 200°C and 10 minutes. In addition, when compared with the untreated feedstock of switchgrass, 42% more specific biogas and 40% more methane yield were obtained.