Lignoselülozik materyallerden termokatalitik işlemle suda çözündürülen polisakkaritlerin moleküler yapılarının incelenmesi
Examination of molecular structures of polysaccharides solubilized by thermocatalytic treatment of lignocellulosic materials
Yazar: MEHTAP KURTULUŞ
Danışman: YRD. DOÇ. DR. SİBEL IRMAK
Çukurova Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu çalışmanın amacı, bazı temsili lignoselülozik biyokütlelerin APR (SuluFaz Reformlama) yöntemi ile gazlaştırılması sırasındaki selülozik, hemiselülozik veligninik davranışlarını incelemektir. Buğday samanı ve kenaf sapı bu çalışma içinseçilmiş önemli lignoselülozik materyallerdir. Biyokütlelerden selülozik,hemiselülozik ve ligninik fraksiyonları izole edebilmek ve saflaştırabilmek amacıylailgili standart metodlar kullanılarak kapsamlı işlemler uygulanmıştır. Herfraksiyonun saflık derecesi izole edilen örneklerle ticari kaynaklardan temin edilenstandartların karşılaştırılmasıyla ortaya konmuştur. Ayrıca her fraksiyonun yapısıSEM ve XRD metodlarıyla incelenmiştir. Buğday samanı ve kenaf sapından izoleedilen tüm fraksiyonlar APR yöntemiyle iki farklı yaklaşıma göre incelenmiştir.Öncelikle lignoselülozik fraksiyonlar hiçbir ön işleme tabi tutulmadan APRyöntemiyle doğrudan gazlaştırılmıştır. Bu fraksiyonlar ilk olarak sulu faz içerisindeısıl işlemlerle ılımlı sıcaklık ve basınç koşulları altında gazlaştırılmıştır. İkinciyaklaşımda ise subkritik su ile hidroliz ön işleminden geçirilmiş ve polisakkaritbakımından zengin sulu çözelti APR yöntemiyle gazlaştırılmıştır. Buğday samanı vekenaf sapından izole edilen selüloz ve hemiselüloz fraksiyonlarının doğrudangazlaştırma sonuçları ile hidroliz sonrası gazlaştırma sonuçları kıyaslandığında enyüksek hidrojen veriminin doğrudan gazlaştırma deneylerine ait olduğugörülmektedir. Başlangıç selüloz materyalinin kabaca üçte biri gaz haline (H2, CH4,C2H6) transfer olmaktadır. Kalan kısım ise hala çözünmemiş organik yapılar içerensulu çözeltide bulunmaktadır. Hidrojen gazı üretimi için selülozun en etkili fraksiyonolduğu gözlenirken lignin fraksiyonunda ise hiç hidrojen gazı üretimi tespitedilememiştir.

Abstract:
hemicellulosic and ligninic fractions of some representative lignocellulosic biomassmaterial during gasification via ?Aqueous Phase Reforming: APR?. Wheat strawand kenaf stalk were selected as the important representatives of variouslignocellulosic material. Both materials were subjected to exhaustive treatments byusing the relevant standart methods to isolate and purify the cellulosic,hemicellulosic and ligninic fractions. Purity of each fraction was tested andconfirmed by comparing the FTIR spectra of the samples produced and the standartsamples received from commercial sources. The structures of each fraction were alsoexamined via SEM and XRD methods. All the fractions obtained from both wheatstraw and kenaf stalk were subjected to APR via two different approaches. While inthe first approach, the materials to be gasified were directly subjected to APRwithout any pretreatment, they were preliminary solubilized in aqueous medium viacatalytic thermal treatment under relatively mild temperature and pressure conditionsand the aqueous solutions containing polysaccharide-derived material weresubjected to APR in the second approach. Direct APR treatment of the cellulosic andhemicellulosic fractions of both the wheat straw and the kenaf stalk gave higheryields of hydrogen when compared with the corresponding results of the secondapproach. Roughly one third of the hydrogen content of the initial cellulose materialwas transferred into gaseous form (H2, CH4, C2H6) while the rest was still in thestructure of the organic products dissolved in aqueous solution. It was shown thatcellulose was the most effective fraction for hydrogen gas production whereas nohydrogen gas was obtained from the ligninic fraction.