Bazı bitkisel ve hayvansal atıklar ile dallı darı (Panicum virgatum L.) karışımlarının biyogaz veriminin incelenmesi
Investigation of biogas yield of mixtures of some plant andanimal wastes and switchgrass (Panicum virgatum L.)
Yazar: CEVAT FİLİKCİ
Danışman: PROF. DR. TAMER MARAKOĞLU
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tarım Makineleri ve Teknolojileri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Enerji = Energy ; Ziraat = Agriculture

Özet:
Bu tezin amacı, büyükbaş hayvan atığı (BHA), üç farklı dallı darı (DD) (Panicum virgatum L.) bit-kisi ve  pancar yaprağı (PY) ile bu materyallerin farklı karışımları neticesinde üretilen biyogaz potansiyelinin ve biyogaz içerisindeki biyometan oranının belirlenmesidir. 
Bu çalışmada biyometan potansiyelinin belirlenmesi için laboratuvar ölçekli biyometan uygulama düzeneği kurulmuştur. Araştırma kapsamında 1. uygulama grubu, 2. uygulama grubu ve 3. uygulama grubu olmak üzere bir deneme tasarım oluşturulmuştur. Kurulan uygulama düzeneğinde, materyallerin biyogaz üretimlerinin bitimi dikkate alınarak 16 gün, 30 gün ve 43 gün boyunca biyogaz ölçümleri bilgisayar ortamın-da kaydedilmiştir. Ölçümler sırasında sıcaklık ve pH değerleri belirli periyotlarda kontrol edilmiş olup ve her gün elle çalkalanarak karıştırma işlemi yapılmıştır. Uygulamalar %10 kuru madde oranı dikkate alınarak gerçekleştirilmiştir.
En yüksek biyogaz verimi 1. Uygulama grubunda 30. gün sonunda BHA (Büyükbaş hayvan atığı) toplam 3504.07 mL olarak bulunmuştur. Biyogaz verimi değerleri 1. Uygulama grubundaki diğer materyaller için sırasıyla PY 2148 mL, DD1 (Kanlow) 1971.4 mL, DD2 (Shawne) 1058.4 mL ve DD3 (Alamo) 822.5 mL olarak tespit edilmiştir. 2. Uygulama grubunda 16. günün sonunda gaz çıkışları durduktan sonra en yüksek biyogaz verimi BHA-DD1 karışımında toplam 707.82 mL olarak belirlenmiştir. 3. Uygulama grubunda ise 43. günün sonunda BHA (%50)-DD (%20)-PY (%30) karışımında toplam 1997.5 mL olarak tespit edilmiştir. Yapılan uygulamalarda materyal ve materyal karışımlarının özgün metan üretim değerlerinin incelendiğinde en yüksek değeri 5916.35 mL CH4 olarak BHA(%50)- DD(%20)-PY(%30) karışımında gerçekleşmiştir.
Çalışma kapsamında formül yardımı ile elde edilen değerler dikkate alınarak cam reaktör özgün metan üretim değerleri hesaplanmıştır. Hesaplama sonucunda en yüksek cam reaktör özgün metan üretim değeri BHA(%50)-DD(%20)-PY(%30) karışımında 7.28 (m3CH4 /m3 Reaktör günü) olarak belirlenmiştir.
Deney gruplarından üretilen biyogazın bileşenleri belirlenmiş ve en yüksek CH4 (biyometan) verimi materyallerde %58.86 ile PY (pancar yaprağı), karışımlarda ise %53.76 ile BHA-PY karışımından elde edil-miştir. Diğer karışımların ve deney gruplarındaki materyallerin metan verimleri %53.42 ile %43.12 arasında değiştiği görülmüştür.

Abstract:
The aim of this thesis is to determine the biogas potential and biomethane content of biogas pro-duced from different mixtures of bovine animal waste (BHA), three different switchgrass (DD) (Panicum vir-gatum L.) plants and beet leaves (PY).
In this study, a laboratory scale Biomethane test set-up was established to determine the Biomethane potential. Within the scope of the research, an experimental design was created as 1st application group, 2nd application group and 3rd application group. Biogas measurements were recorded in the computer environ-ment for 16 days, 30 days and 43 days considering the end of biogas production of the materials in the estab-lished application setup. During the measurements, temperature and pH values were checked at certain peri-ods and mixing process was carried out by shaking manually every day. The applications were carried out considering 10% dry matter ratio.
The highest biogas yield was found as 3504.07 mL at the end of the 30th day in the 1st treatment group. Biogas yield values for other materials in the 1st treatment group were determined as PY 2148 mL, DD1s (Kanlow) 1971.4 mL, DD2 (Shawne) 1058.4 mL and DD3 (Alamo) 822.5 mL, respectively. In the 2nd treatment group, after the gas outflows stopped at the end of the 16th day, the highest biogas yield was de-termined as 707.82 mL in the BHA-DD1 mixture. In the 3rd treatment group, at the end of the 43rd day, it was determined as 1997.5 mL in the mixture of BHA (50%)-DD (20%)-PY (30%). When the original methane production values of the materials and material mixtures were analysed, the highest value was 5916.35 mL CH4 in the BHA (50%)- DD (20%)-PY (30%) mixture.
Within the scope of the study, glass reactor specific methane production values were calculated con-sidering the values obtained with the help of the formula. As a result of the calculation, the highest glass reac-tor specific methane production value was determined as 7.28 (m3CH4 /m3 Reactor day) in the mixture of BHA (50%)-DD (20%)-PY (30%).
The components of the biogas produced from the experimental groups were determined and the highest CH4 (biomethane) yield was obtained from PY (beetroot leaf) with 58.86% in materials and BHA-PY mixture with 53.76% in mixtures. Methane yields of other mixtures and materials in the experimental groups varied between 53.42% and 43.12%.