Tarımsal atıklara ön arıtma metodları uygulanarak biyogaz veriminin incelenmesi
Investigation of pretreatment methods to improve biogas yield of agricultural wastes
Yazar: ELVIN AGHAYEV
Danışman: PROF. DR. AYŞENUR UĞURLU
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Bu çalışmada tarımsal atıklara biyogaz üretim verimininin artırılması için alkali ve asidik ön arıtım uygulanmıştır. Tarımsal atık olarak muz kabuğu, mısır koçanı ve çim atığı seçilmiştir. Çalışmalar 2.5 L hacmindeki reaktörlerde mezofilik koşullarda gerçekleştirilmiştir. Her bir reakötrün bekleme süresi 42 gün olarak ayarlanmıştır. Kullanılan tarımsal atıkların Toplam katı içerikleri sırasıyla %6, %8 ve %10 olarak ayarlanmıştır. 
Alkali ve asidik ön arıtım metodu olarak NaOH (kütlece %3,%6 ve %8) ve H2SO4 (kütlece %1,%2 ve %3) seçikmiştir. NaOH ön arıtımının biyogaz üretim verimi incelendiğinde en iyi sonuç %3 ve %6 dozlarında elde edilmiştir. Biyogaz üretimi sonrası TKM ve UKM giderimleri sırasıyla %45-50 ve % 60-65 arasında olmuştur. NaOH ön arıtımı sonrası en yüksek metan üretim verimi muz kabuğunda 201 mLCH4/g UKM, mısır koçanında 208 mLCH4/g UKM ve çim atığında 181 mLCH4/UKM olarak gerçekleşmiştir. Bu değerler kontrol reaktör değerlerinden %10-40 kadar yüksek olmuştur. 
En iyi H2SO4 dozu kütlece %1 ve %2 olmuştur. Biyogaz üretimi sonrası TKM ve UKM giderimleri sırasıyla %45-55 ve %55-60 arasında olmuştur. En yüksek metan üretimi verimi muz kabuğunda 233 mLCH4/g UKM, mısır koçanında 213 mLCH4/g UKM ve çim atığında 185 mLCH4/UKM olarak gerçekleşmiştir. Sonuçlar alkali ve acidik öna arıtım bazı dozlarda tarımsal atıklardan biyogaz üretimi için verimli olduğunu götermektedir.

Abstract:
In this study alkali and acidic pre-treatments were applied to evaluate methane production potential from agricultural wastes. Banana peel, corn stalk and grass were used as agricultural wastes due to their high lignodellulosic content.  The studies were carried out with 2,5 L biorector equipped with gas collection and feeding tubes on the top. The pH was automatically measured and controlled. The system was heated to 35oC by the water jacket around the reactor. The contents were mixed by a propeller type of mixer to obtain a homogeneous content and to provide gas release. The retention times for each reactor were 42 days. The solids content of agricultural wastes was respectively %6, % 8 and %10. NaOH (w/w %3,%6 and %8) and H2SO4 (w/w %1,%2 and %3) were chhosen as alkali and acidic pretratment method respectively. NaOH doses were optimized according to biogas fermentation performance, and the best doses were 3% and 6% (by weight) based on the total solid content (TS) of wastes. After digestion, TS and volatile solid (VS) reductions of the codigestion were 45-50% and 60-65 %, respectively. The highest methane yield of banana peel, corn stalk and grass wastes were 201 mLCH4/g Vs, 208 mLCH4/g Vs and 181 mLCH4/g Vs respectively, %10-40 higher than the control.
The best H2SO4 doses were 1% and 2% (by weight).  After biogas digestion, TS and volatile solid (VS) reductions of the codigestion were 45-55% and 55-60 %, respectively. The highest methane yield of banana peel, corn stalk and grass wates were 233 mLCH4/g Vs, 213 mLCH4/g Vs and 185 mLCH4/g VS respectively, %20-30 greater than the control. Results indicated that low doses of alkali and acidic process could be an effective method for using agricultural to produce biogas.