İnek gübresinden biyogaz üretim verimine termal, kimyasal ve termokimyasal önişlemlerin etkilerinin araştırılması
Investigation of the effects of thermal, chemical and thermochemical pretreatments on the biogas production yield of cattle manure
Yazar: İLKER ARDIÇ
Danışman: PROF. DR. FADİME TANER
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2009
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Gelişen teknoloji ile birlikte artan enerji gereksinimi, tüm dünyada enerji politikalarının yeni ve yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımına yöneltmiştir. Bu yenilenebilir enerji kaynaklarının başında biyokütle enerjisi, biyokütleden enerji üretimi teknolojilerinin başında ise biyogaz üretim teknolojileri gelmektedir. Biyogaz üretim teknolojilerindeki bu gelişme ile birlikte, araştırmalar biyogaz üretiminin yanında hammaddeden biyogaz üretim veriminin artırılmasına yönelik çeşitli önişlem çalışmalarda yoğunlaşmaktadır.Bu çalışmada, inek gübresinden biyogaz üretim verimini artırılması amacıyla, inek gübresinin kütlece % 10 katı madde içeren sulu karışımlarına, karışımdaki katı maddenin kütlece %5, % 10, % 15 ve % 20'si kadar H2SO4, H3PO4, HNO3, NaOH ve KOH ayrı ayrı eklenerek, oda sıcaklığı ile suyun normal kaynama sıcaklığında, bir, iki ve üç saatlik sürelerde termal ve termokimyasal önişlemler uygulanmıştır.Uygulanan önişlemlerden elde edilen sulu fazlardan, maksimum suda çözünürlüğün elde edildiği sulu fazlara 30 gün süre, pH=7 de ve 30 oC'de anaerobik işlem uygulanarak bu süre içerisinde sulu fazların biyogaz ve metan hacimleri zamana göre saptanmıştır. Ayrıca anaerobik işlem süresi boyunca sulu fazlarda BOİ5, KOİ, MLSS derişimleri standart metotlara göre saptanmıştır.Çalışma sonunda inek gübresindeki katı maddenin maksimum suda çözünürlük % 29,7 ve maksimum metan üretim verimi 352,37 mLCH4/gKM olarak, NaOH kullanılarak yapılan üç saatlik termokimyasal önişlemden elde edilerek NaOH kullanılarak yapılan önişlemlerin inek gübresindeki katı maddenin suda çözünürlüğünü ve inek gübresinden biyogaz ve metan üretim verimini artırdığı sonucuna varılmıştır.

Abstract:
Worldwide energy policies focused on the new and renewable energy technologies on account of energy demand with technological developments. Biogas production from biomass is the most common used process of the renewable energy production technologies. Recent studies are aimed to increase of the biogas production yield of biomass by some pretreatment processes after developing of the biogas production technologies.In this study, the aqueous slurries of the cattle manure (10 % by mass) have been treated with H2SO4, H3PO4, HNO3, NaOH and KOH (5 %, 10 %, 15 % and 20 % by mass of the solid) and without chemicals, at room temperature and at boiling temperature of water for one, two and three hours, separately.The aqueous phases which the maximum water solubilities determined for each chemical were used for anaerobic digestion at 30 oC, at pH=7 and for 30 days and while the anaerobic process, biogas and methane volume were measured. Also COD, BOD and MLSS concentrations of aqueous slurries were determined according to Standard Methods.It was found from the results that, the maximum water solubility (29,7 %) and methane production yield (352,37 mLCH4/gKM) were obtained from the 3 hours thermochemical pretreatment with NaOH and the basic thermochemical pretreatment with NaOH is effective for increasing biodegradability and biogas and methane yield of cattle manure.