Ayçiçeği Küspesinin Katalizörlü ve Katalizörsüz Koşullarda Hızlı Pirolizinin Ürün Verimleri ve Özelliklerine Etkisi

Abstract

Bu çalışma kapsamında ayçiçeği küspesinin hızlı pirolizinin katalizörsüz koşulda ve klinoptilolit katalizörü kullanılarak yapılmasının, elde edilen ürün verimleri ve ürün özellikleri üzerine etkileri araştırılmıştır. Araştırma kapsamında hammadde olarak kullanılan ayçiçeği küspesinin nem içeriği %5.92, kül içeriği %6.08, uçucu madde yüzdesi %71.30 ve sabit karbon yüzdesi %16.70 olarak belirlenmiştir. Elemental analiz sonuçlarına göre C, H, N ve S yüzdeleri sırasıyla %42.06, %6.26, %6.93, %0.00 olarak saptanmıştır. Isıl değeri ise 17.13 MJ/kg olarak hesaplanmıştır. Araştırma kapsamında ilk olarak, ısıtma hızı (100, 200, 300 ℃/dk), piroliz sıcaklığı (400, 500, 600℃) ve katalizör yüzdelerinin (%5, %10, %15) ürün verimleri (biyokömür, biyoyağ ve piroliz gazı) üzerine etkileri incelenmiştir. Ayçiçeği küspesinin hızlı piroliz işleminde klinoptilolit katalizörü eklenmesiyle yapılan denemelerde, katalizörün katı ürün verimini önemli düzeyde değiştirmediği, sıvı ürün verimini oldukça düşürdüğü ve gaz ürün verimini artırdığı belirlenmiştir. Biyokömür örneklerinde en yüksek üst ısıl değer, katalizörsüz koşulda 500 ℃ sıcaklık ve 300 ℃/dk ısınma hızında 22.95 MJ/kg olarak elde edilmiştir. Biyokömür örneklerinin mikroskobik yapısı incelendiğinde (SEM analizi) hammaddeye göre gözenekliliğin arttığı anlaşılmıştır. Katalizörsüz koşulda elde edilmiş olan piroliz gazı örneklerinin alt ısıl değerlerinin katalizörlü koşulda elde edilen örneklerinkine göre daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Elde edilen gaz örneklerinde en yüksek alt ısıl değer 400 ℃ sıcaklıkta, 100 ℃/dk ısınma hızında 29.05 MJ/Nm³ olarak elde edilmiştir. Ayçiçeği küspesinin farklı sıcaklıklarda, farklı ısıtma hızlarında katalizörlü ve katalizörsüz koşulda pirolizi ile elde edilmiş olan biyoyağ örnekleri GC-MS yöntemiyle incelenmiş, özellikle fenol bileşiklerinin (Phenol, Phenol, 2-methoxy-) hemen her numunede olduğu saptanmıştır. Ayrıca Pyrazine-methyl, Pyrazine 2,6-dimethyl- (CAS) 2,6-Dimethylpyrazine gibi aromatik bileşiklerde tespit edilmiştir.