Lignoselülozik biyokütle hidrolizatlarından çeşitli gaz ve sıvı yakıt eldesi
Production of various gas and liquid fuels from lignocellulosic biomass hydrolysates
Yazar: BAHAR MERYEMOĞLU
Danışman: DOÇ. DR. SİBEL IRMAK
Çukurova Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2013
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Biyokütle türevli bileşiklerin sulu fazda gazlaştırılması için aktif karbon (AC) destekli platin katalizörleri geliştirilmiştir. Platin, destek materyaline süperkritik karbondioksit ortamında (ScCO2) veya impregnasyonla sulu ortamda (IMP) yüklenmiştir. Platinin destek materyali üzerine indirgenme metodunun ve destek materyalinin kimyasal ön işleme tabi tutulmasının katalizörün aktivitesi üzerindeki etkisi incelenmiştir. ScCO2 ortamında hazırlanan katalizörlerin metal boyutunun daha küçük olduğu gözlenmiştir. Ardışık indirgeme metodu ile (NaBH4 ve termal işlem uygulaması) hazırlanan katalizörler sadece termal işlem uygulananlara göre daha iyi aktivite göstermiştir. AC'nin CH3COOH, HCl, H3PO4, KOH ve NH3 ile ön işleme tabi tutulması katalizörün aktivitesini düşürmüştür. Yapılan deneyler daha küçük boyutlu AC destek materyali kullanılarak hazırlanan katalizörlerin büyük olanlara göre daha aktif olduğunu göstermiştir. Gazlaştırmada indirgenmiş (hidrojenasyon) biyokütle çözeltilerinin kullanılması oluşan gaz miktarını ve hidrojen seçiciliğini arttırmıştır. Biyokütle hidrolizatına sulu fazda dehidratasyon, aldol kondensasyonu, hidrojenasyon ve hidrodeoksijenasyondan meydana gelen dört işlemin uygulanması sonucunda büyük çoğunluğu hidrokarbon ve aromatik hidrokarbonlardan oluşan bir ürün kompozisyonu elde edilmiştir. Sorghum hidrolizatından kesintisiz sulu faz reformlama yöntemi ile hidrojence zengin gaz üretimi için sıcaklık, hidrolizat akış hızı ve biyokütle konsantrasyonu etkileri incelendiğinde sıcaklığın hidrojence zengin gaz karışımı eldesi için ana faktör olduğu gözlenmiştir. Sıvılaştırma deneylerinde katalizör kullanımı yağ+gaz verimini arttırmıştır.

Abstract:
Reforming catalysts for use of gasification of biomass-derived compound in aqueous medium were developed by deposition of platinum on active carbon (AC) support in supercritical carbon dioxide (ScCO2) media and impregnation (IMP) in aqueous media. Effects of reduction methods for platinum metal and chemical treatment for AC support were evaluated for hydrogen production activity. The metal particles deposited on AC in ScCO2 had smaller sizes than those prepared by IMP in aqueous media. It was observed that reduction of platinum precursor first by NaBH4 and then heat treatment resulted in more active catalysts compared to one single reduction method applied. Chemical treatment of catalyst support with CH3COOH, HCl, H3PO4, KOH and NH3 changed the activity of catalyst. However, untreated AC had still better activity on hydrogen production. The catalyst developed using smaller particle size of activated carbon support showed higher activity than bigger sized one. The results indicated that when gasification performed with hydrogenated biomass-derived solution, higher gas yield with better hydrogen selectivity was obtained. Application four steps of aqueous-phase dehydration, aldol condensation, hydrogenation and hydrodeoxygenation was produced mixture of hydrocarbon and aromatic hydrocarbon compounds. Investigation of temperature, biomass feed concentration and feed flow rate parameters on gasification performance of sorghum biomass hydrolysate using mini pilot scale of continuous aqueous-phase gasification system showed that temperature was main factor on hydrogen-rich gas production while other parameters were secondary. The liquefaction experiments showed that use of catalyst had a positive effect on oil+gas yield.