Biyogaz üretiminde farklı ön arıtma işlemleri uygulanmış muz atıklarının biyokimyasal metan potansiyelinin araştırılması
Investigation of biochemical methane potential of banana waste treated with different pretreatment process in biogas producti̇on
Yazar: KERİM MARTİN
Danışman: PROF. DR. HİDAYET OĞUZ
Necmettin Erbakan Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Bu tezde ülkemizin Akdeniz kıyılarında yaygın olarak yapılan muz yetiştiriciliği sonucu üretilen tarımsal atıkların biyokimyasal metan potansiyeli araştırılmıştır. Tek yıllık otsu bir bitki olan muzun hasatı sonucunda ticari değeri olmayan ve her yıl bertaraf edilmesi gereken büyük miktarlarda tarımsal atık üretilmektedir. Mevcut durumda bu tarımsal atıklar toprak üzerinde çürümeye bırakılmaktadır. Ancak bu atıktan biyogaz üretilmesi halinde hem enerji kazanımı sağlanmış hem de atık bertarafı gerçekleştirilmiş olur. Ayrıca biyogaz üretiminden sonra kalan materyalin toprakta organik gübre olarak kullanılma potansiyeli de bulunmaktadır.
Lignoselülozik atıklardan üretilen biyogaz miktarının arttırılması için literatürde çeşitli ön arıtma teknikleri uygulanmıştır. Bu tez çalışmasında, muz hasat atıklarına Termal-Ca(OH)2 ön arıtma prosesi uygulanmış, ham muz atığı ve ön arıtma uygulanmış atıkların metan üretimleri karşılaştırılmıştır. Ön arıtma deneyleri %3 katı madde konsantrasyonunda gerçekleştirilmiştir. Ön arıtma prosesinde, bağımsız değişkenler Ca(OH)2 konsantrasyonu (%2, %5, %8), reaksiyon sıcaklığı (50, 75, 100°C) ve reaksiyon süresi (1, 8, 15 saat) olarak belirlenmiştir. Ön arıtma deneyleri Design Expert programı ile tasarlanmış ve toplamda 16 farklı koşulda ikişerli deney setleri olmak üzere 32 adet ön arıtma deneyi yapılmıştır. Ön arıtma prosesinin etkinliğinin belirlenmesi için ön arıtma uygulanmış numunelere pH ölçümü, çŞeker analizi ve BMP (Biyokimyasal Metan Potansiyeli) testi yapılmıştır.
32 günlük BMP testi sonunda ön arıtma uygulanmamış muz atığından üretilen kümülatif metan miktarı 214.60 mLCH4/gUKM olarak bulunmuştur. Ön arıtma uygulanmış muz atıklarından üretilen metan miktarları ise ön arıtma koşullarına göre farklılıklar göstermiştir. En fazla metan üretimi, %2 Ca(OH)2 konsantrasyonunda, 50 °C reaksiyon sıcaklığında 1 saat süresince ön arıtma uygulanan muz atığından elde edilmiştir. Bu koşullarda üretilen kümülatif metan miktarı 264.62 mL/gUKM'dir. Ön arıtma prosesi ile biyogaz potansiyelinde maksimum %23.44'lik bir artış elde edilmiştir. Muz atığının metan üretimi 100°C sıcaklık ve yüksek Ca(OH)2 konsantrasyonundaki ön arıtma koşullarından ise olumsuz yönde etkilenmiş ve inhibisyon etkisi gözlemlenmiştir.

Abstract:
In this thesis, BMP of banana waste obtained from banana farming widely in south coast of Turkey was investigated. Banana is an annual plant. After harvesting of banana, a big amount of waste that has no commercial value, is produced yearly. This waste is left in the field to decay in current situation. However, we can both get green energy and waste disposal by producing biogas from this waste. Also, material after producing biogas has a potential of being organic fertilizer.
In literature, some pretreatments were applied to lignocellulosic wastes to improve biogas yield. In this thesis, thermal Ca(OH)2 pretreatment was applied to banana waste. BMPs of  pretreated banana waste was compared with raw banana waste. The pretreatment tests were applied for 3% solid content. Independent variables were Ca (OH)2 concentration of 2%, 5%, 8%, pretreatment temperature of 50°C, 75°C, 100°C and pretreatment time of 1 hour, 8 hour, 15 hour. Pretreatment tests were designed with Design Expert Program. The tests were performed for 16 different conditions for two times. 32 pretreatment tests were performed totally. pH measurement, soluble reduced sugar analysis and BMP test were performed to pretreated banana wastes in order to evaluate activity of pretreatment tests. 
BMP tests were maintained for 32 days. While cumulative methane production of raw banana waste was found as 214.60 mL/gVS, cumulative methane production of pretreated banana waste has some differences due to pretreatment conditions. Maximum methane yield was obtained from banana waste in conditions of  2% Ca (OH)2 concentration , 50°C reaction temperature and 1 hour reaction time. BMP value was 264.92 mL/gVS that was 23.44% higher than untreated banana waste. Some pretreatment conditions effected methane production negatively. These conditions were 100 °C temperature and high Ca (OH)2 concentrations. In these conditions inhibition affect was occurred.