Mikroalglerin plastik atıklarla (PS/AYPE) ZSM-5 üzerinde eşpirolizi
Co-pyrolysis of microalgae with plastic wastes over ZSM-5
Yazar: GAMZE ÖZÇAKIR
Danışman: PROF. DR. ALİ KARADUMAN
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Mikroalgler = Microalgae ; Plastik atıklar = Plastic wastes

Özet:
Mikroalgler gibi biyokütlelerin pirolizi ile yakıt olabilecek biyo-yağlar üretilebilmektedir. Ancak bu yağların karbon ve hidrojen içeriğinin düşük olması sebebiyle hidrojence zengin plastik atıklarla mikroalglerin katalitik eşpirolizi bu içeriği artırmak için önem arz etmektedir. 
Deneysel çalışmada, sıcaklığın (470, 520, 570, 620 °C), hammaddelerin oranının (1/1, 1/2, 2/1), HZSM-5 katalizör/besleme oranının (1/30, 1/15, 1/10), katalizöre metal katmanın (HZSM-5'e %10 g/g Ni/Co) Spirulina (SP) ve plastik atıkların (polistiren (PS)/alçak yoğunluklu polietilen(AYPE)) eşpiroliz sıvı ürün (biyo-yağ+sulu faz) verimi üzerine etkileri araştırılmıştır. SP için elementel analiz, katalizörler için SEM, XRF, BET analizleri yapılmıştır. Tüm deneyler yarı kesikli reaktörde, 25 mL/dk N2 gaz akışhızında, 10 °C/dk ısıtma hızında, 60 dk kalma süresi ve 15 g besleme ile gerçekleştirilmiştir. Ürün verimleri hesaplanmış ve sıvı ürünler GC/MS ile analizlenmiştir. Katalizörlerin kok içerikleri belirlenmiştir. 
SP ve eşit miktarda AYPE ve PS içeren plastik atıkların eşpirolizi için, sıvı ürün verimi 570 °C, 1/2 mikroalg/plastik oranı, 1/30 katalizör/besleme oranında maksimum bulunmuştur. Bu koşullar altında, Ni katkılı katalizör toplam dönüşüm (gaz+sıvı verimi) değerini arttırırken; Co katkılı katalizör gaz verimini arttırmıştır. Isıl eşpiroliz biyo-yağ ürünü yüzde alan temelinde ağırlıklı olarak hidrokarbonlardan oluşmuştur. Naftalin, o-Ksilen ve Benzen verimleri ısıl eşpirolizle kıyaslandığında katalizör kullanımı ile artmıştır. Ayrıca 570 °C'da SP/PS (1/2)'in pirolizi için metal yüklü katalizörlerin kok yüzdeleri yüksüz olandan daha az bulunmuştur.

Abstract:
Bio-oil that can be fuel can be produced with pyrolysis of biomass such as microalgae. However, these oils possess low carbon and hydrogen amount. Because of this reason it is important that increasing that amount with catalytic pyrolysis of microalgae and hydrogen rich plastic wastes.
In experimental study, effects of temperature (470, 520, 570, 620 °C), feedstocks ratio (1/1, 1/2, 2/1), HZSM-5 catalyst/feed ratio (1/30, 1/15, 1/10), metal incorporation over catalyst (10 % Ni/Co over HZSM-5) over liquid product yield (bio-oil+aqueous phase) of co-pyrolysis of Spirulina (SP) and plastic wastes (polystyrene (PS)/low density polyethylene (LDPE)) was investigated. Elemental analysis for SP and SEM, XRF, BET analysis for catalysts were made. Whole experiments were carried out in semi-batch reactor, at 25 mL/min N2 gas flow rate, at 10 °C/min heating rate, with 60 min residence time and 15 g feed. Yields of products were calculated and liquid products were analyzed with GC/MS. Coke contents of catalysts were determined. 
For co-pyrolysis of SP and plastic wastes include PS and LDPE evenly, liquid yield was found maximum at 570 °C, 1/2 microalgae/plastic ratio and 1/30 catalyst/feed ratio. Under these conditions, using Ni doped catalyst was increased total conversion (gas+liquid yield) value while using Co doped catalyst was increased gas yield. Thermal co-pyrolysis bio-oil product formed highly hydrocarbons based on area percentage. Naphtalene, o-Xylene and Benzene yields increased with using catalyst compared to thermal co-pyrolysis. Besides at 570 °C for pyrolysis of SP/PS (1/2), coke percentages of metal loaded catalysts were found lower than unloaded's.