Biyokütle pirolitik sıvısından karbonlu malzeme üretimi ve karakterizasyonu /
Yazar: AZAR ALIYEV
Danışman: DOÇ. DR. ESİN VAROL
Eskişehir Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Son yıllarda karbonlu malzemelerin üretiminde kullanılan fosil kaynaklar yerine yenilenebilir karbon kaynağı olan biyokütlenin değerlendirilmesi dikkat çekmektedir. Bu çalışmada, kayın ağacı talaşının pirolizi sonucu elde edilen pirolitik sıvı ürününün karbonlu malzeme üretminde hammadde kaynağı olarak değerlendirilmiştir. Bu kapsamda uygulanan deneysel çalışmalar üç aşamada gerçekleştirilmiştir. İlk olarak, kayın ağacı talaşına sabit yataklı reaktörde, azot atmosferinde, 10°C/dakika ısıtma hızında 500°C sıcaklıkta piroliz işlemi uygulanmıştır. % 23 verimle elde edilen piroliz sıvı ürünü FT-IR, TGA, GC-MS, elementel analiz ile karakterize edilmiş olup, ürün bileşiminin fenolik bileşikler açısından zengin olduğu belirlenmiştir. İkinci aşamada; piroliz sıvı ürünü ve geleneksel olarak karbonlu malzeme üretiminde kullanılan iki farklı ticari reçine örneğine farklı sıcaklıklarda karbonizasyon işlemi uygulanmıştır. Son aşamada ise piroliz sıvı ürününden elde edilen amorf yapıya sahip karbonlu malzemeye 1000 oC sıcaklıkta uygulanan ikinci karbonizasyon işlemi ile elementel karbon içeriği % 90'dan fazla olan biyokarbon malzeme elde edilmiştir. Karbonlu malzemeler FT-IR, BET, TGA, XRD, SEM ve elementel analiz gibi karakterizasyon yöntemleriyle incelenmiştir.
Sonuç olarak, geleneksel reçinelere alternatif sürdürülebilir, çevre dostu biyokütle pirolitik sıvısından karbonizasyon ile biyokarbon malzemelerin üretilebileceği belirlenmiştir.

Anahtar sözcükler: Biyokarbon, Biyokütle, Karbonlu malzeme, Karbonizasyon, Piroliz

Abstract:
In recent years, utilization of biomass as a renewable carbon source for the production of carbonaceous materials draws attention. In this study, the use of pyrolytic liquid, which was obtained from the pyrolysis of beech wood sawdust, was evaluated in the production of carbonaceous material. In this context, experimental studies were carried out in three steps. Firstly, beech wood sawdust was pyrolyzed at 500°C in a fixed bed reactor, under nitrogen atmosphere, at a heating rate of 10°C/min. The pyrolysis liquid product obtained with a yield of 23%; characterized by FT-IR, TGA, GC-MS, elemental analysis and it was determined to be rich in phenolic compounds. In the second step, carbonization at different temperatures was applied to pyrolytic liquid and two different commercial resin samples, which are conventionally used in the production of carbon materials. In the last step, a second carbonization was applied at 1000 oC to the amorphous carbonaceous material obtained from the pyrolytic liquid. Biocarbon material with an elemental carbon content of more than 90% was achieved. Carbonaceous materials and biocarbon were investigated by characterization methods such as FT-IR, BET, TGA, XRD, SEM and elemental analysis. 
As a result, it is determined that sustainable and environmentally friendly biomass pyrolytic liquid seems to be an alternative precursor to conventional resins for the production of biocarbon materials by carbonization.

Key words: Bio carbon, Biomass, Carbonaceous material, Carbonization, Pyrolysis