Kenevir bitkisi atıkları ile kömür karışımının ısıl davranışlarının TGA/FTIRr yöntemiyle incelenmesi ve kinetik modellemesi
Investigation of thermal behavior of cannabis sativa crop wastes and kömür mixture through TGA/FTIR and kinetic modeling
Yazar: MERT YILDIRIM
Danışman: PROF. DR. HASAN MERDUN
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: FTIR = FTIR ; Kanabis = Cannabis ; Kinetik modelleme = Kinetic modelling ; Kömür = Coal ; Piroliz = Pyrolysis ; Yanma = Combustion

Özet:
Biyokütle, bol miktarda bulunması ve düşük emisyonu sebebiyle yakın zamanda tükenecek olan fosil yakıtların yerini alabilecek umut verici alternatif bir enerji kaynağı haline gelmiştir. Dünya nüfusu ve sanayileşmenin hızla artması ile giderek artan enerji gereksinimini çevreyi kirletmeden ve sürdürülebilir bir şekilde karşılayabilecek olan kaynaklardan biri biyokütle enerjisidir Termokimyasal dönüşüm teknolojilerinden olan yakma biyokütleyi ısı ve enerjiye; piroliz ise biochar, biyoyağ ve çeşitli gaz ürünlerine dönüştürmenin önemli yöntemlerindendir. 
Bu çalışmada, tüm dünyada üretimi son zamanlarda hızla artan ve Türkiye'de de yetiştirilmesine 2016 yılında yönetmelik ile izin verilmiş olan Cannabis sativa (kenevir) bitkisinin atıkları, kömür ve bu ikisinin belirli oranlarda karışımından elde edilen numuneler materyal olarak kullanılmıştır. Beş farklı ısıtma hızı (10, 20, 30, 40, 50 °C/dk-1) ve atmosferik basınç altında numunelerin yanma işlemini temsilen hava, piroliz işlemini temsilen ise azot gazı varlığında Termogravimetrik (TG)-Fourier Transform Infrared Rezonans (FTIR) entegre sistemi ile analizler yapılmıştır. Biyokütle, kömür ve bu ikisinin karışımından elde edilen numunelerin TGA/FTIR analiz sonuçları eş-dönüşümlü modeller olan Flynn-Wall-Ozawa (FWO) ve Kissenger-Akahira-Sunose (KAS) kinetik modelleri ile modellenmiştir. TGA/FTIR entegre sistemi sayesinde yanma ve piroliz sonucunda oluşangaz ürünlerdeki fonksiyonel gruplar tespit edilmiştir.
Cannabis sativa, kömür ve bunların belirli oranlarda karışımlarından oluşan numuler için yapılan ön analizler, elementel analizler, bileşenler analizi sonucu çıkan parametreler ve  TGA/FTIR analizi sonucu ortaya çıkan Ea, TG ve DTG eğrileri, emisyon türleri ve miktarları bu biyokütle ve karışımlarının piroliz ve yakma yöntemleri ile biyoenerji üretimi için dikkate alınması gerektiğini göstermektedir.

Abstract:
Due to its abundance and low emissions, biomass has become a promising alternative energy source that can replace fossil fuels that will soon run out. Biomass energy is one of the sources that can meet the increasing energy requirement with the rapid increase in world population and industrialization without polluting the environment and in a sustainable way. Pyrolysis is one of the important methods of converting biochar, biooil and various gas products.
In this study, the wastes of the Cannabis sativa (hemp) plant, whose production has increased rapidly all over the world recently and whose cultivation was allowed in Turkey with the regulation in 2016, Kömür and samples obtained from a mixture of these two in certain proportions were used as materials. Thermogravimetric (TG)-Fourier Transform Infrared Resonance (FTIR) integrated analysis in the presence of Hava representing the combustion process and presence of nitrogen gas representing the pyrolysis process the samples under five different heating rates (10, 20, 30, 40, 50 °C min-1) was complete. The TGA/FTIR analysis results of samples obtained from biomass, Kömür and a mixture of these two were modeled with the kinetic models of Flynn-Wall-Ozawa (FWO) and Kissenger-Akahira-Sunose (KAS) co-conversion models. Thanks to the TGA/FTIR integrated system, the functional groups in the gas products formed as a result of combustion and pyrolysis were determined.
Preliminary analysis, elementel analysis, component analysis, and TGA/FTIR analysis (EA, TG and DTG curves, emission types and quantities) resulting of cannabis sativa, coal and their mix of certain ratios, indicate that these biomass and mixtures should be considered for the production of pyrolysis and combustion methods and bioenergy.