Hedera helix bitkisinin burgu reaktörde pirolizi ile biyokütle olarak kullanılabilirliğinin araştırılması
Investigation of the availability of Hedera helix as biomass by  pyrolysis in auger reactor
Yazar: İREM ŞAHVELİOĞLU
Danışman: PROF. DR. YILDIRAY TOPCU
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Türkiye bitki çeşitliliği konusunda zengin bir ülkedir ve bu çeşitlilik içerisinde istilacı bitki türleri de bulunmaktadır. İstilacı bitkiler her ne kadar fotosentez yapabilmeleriyle çevreye faydalı olsalar da genellikle ağaç gövdelerinde, bitki örtüsü yüzeyinde ve bazı yapılar üzerinde büyümeleriyle bu bölgelere zarar vermektedirler. Ülkemizde Duvar Sarmaşığı ismi ile bilinen Hedera helix bitkisi istilacı bir türdür ve birçok bölgede bulunmaktadır. Dolayısıyla hem bu duruma çözüm bulmak hem de yenilenebilir enerji kullanımını desteklemek amacı ile Hedera helix'in biyokütle olarak kullanılabilirliği araştırılmak istenmiştir. Biyokütlenin bir enerji kaynağı olarak kullanılabilmesi için dönüştürülmesi gerekmektedir. Bu çalışmada Hedera helix biyokütlesine, termokimyasal dönüşüm yöntemlerinden biri olan piroliz işlemi uygulanmıştır. Bu sayede biyokütle; karbonca zengin olan piroliz ürünlerine dönüşmüştür. Bu ürünler katı (bio-char, biyokok), sıvı (bio-oil, biyoyağ) ve gaz (bio-gas, biyogaz) ürünlerdir. Bu tez çalışmasında Samsun bölgesinden toplanan Hedera helix bitkisinin biyokütle potansiyeli incelenmiştir. Bitki, birtakım ön işlemlerden geçirildikten sonra, burgu reaktörde piroliz işlemine tâbi tutulmuştur. Piroliz işlemi inert azot gazı ortamında ve 400, 600 ve 800°C olmak üzere üç farklı sıcaklıkta gerçekleştirilmiştir. Karşılaştırma yapmak amacı ile biyokütlenin ham halinin ve piroliz sonucunda elde edilen katı ve sıvı ürünlerin karakterizasyonu yapılmıştır. Karakterizasyon işlemleri için elementel analiz, FTIR, SEM, HHV, BET, TGA ve GC-MS analizleri uygulanmıştır. Elde edilen analiz sonuçları incelenmiş ve piroliz sonrasında katı ürünlerin yapısındaki karbon miktarının sıcaklık artışı ile beraber arttığı, dolayısıyla yakıt kalitesinin arttığı gözlenmiştir. Yapılan diğer analiz sonuçları da burgu reaktörde piroliz işleminin, Hedera helix biyokütlesinin yakıt kalitesini yükselttiğini ispatlamaktadır. Yapılan analiz sonuçları değerlendirildiğinde, Hedera helix bitksinin biyokütle olarak kullanılabilir olduğu ve bu sayede istilacı tür olan bu bitkinin çevreye verdiği zararı bu şekilde kullanılarak telafi etmesi mümkündür.

Abstract:
Turkey is a country rich in plant diversity, and there are invasive plant species within this diversity. Although invasive plants are beneficial to the environment with their photosynthesis, they generally damage these areas by growing on tree trunks, vegetation surfaces, and some structures. The Hedera helix plant, known as Wall Ivy in our country, is an invasive species found in many regions. Therefore, it was desired to investigate the usability of Hedera helix as biomass in order to both find a solution to this situation and support the use of renewable energy. In order for biomass to be used as an energy source, it must be converted. Pyrolysis, one of the thermochemical conversion methods, was applied to Hedera helix biomass. In this way, biomass; transformed into carbon-rich pyrolysis products. These products are solid (bio-char), liquid (bio-oil), and gas (biogas) products. In this thesis study, the biomass potential of Hedera helix plant collected from Samsun region was investigated. The plant was subjected to pyrolysis in the auger reactor after some pre-treatments. The pyrolysis process was carried out in an inert nitrogen gas environment and at three different temperatures, 400, 600, and 800°C. For the purpose of comparison, the characterization of the raw form of the biomass and the solid and liquid products obtained as a result of pyrolysis were made. Elemental analysis, FTIR, SEM, HHV, BET, TGA, and GC-MS analyzes were applied for the characterization processes. The obtained analysis results were examined, and it was observed that the amount of carbon in the structure of solid products after pyrolysis increased with the increase in temperature, thus the fuel quality increased. Other analysis results prove that the pyrolysis process in the auger reactor improves the fuel quality of Hedera helix biomass. When the results of the analysis are evaluated, it is possible that the plant Hedera helix can be used as biomass; thus, this plant, which is an invasive species, can compensate for the damage it causes to the environment by using it in this way.