Geri Dön

Biyoyağdan biyoyakıt üretim çalışmaları ve katalizör geliştirilmesi

Biofuel production from biooil studies and catalyst development

  1. Tez No: 1024438
  2. Yazar: MERVE ÇELİK ÖZCAN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. NURAY OKTAR, DR. ÖĞR. ÜYESİ DORUK DOĞU
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2026
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Gazi Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Doktora tez çalışması kapsamında, biyoyağdan biyoyakıt üretimi için aktif, kararlı ve seçici katalizörler geliştirilerek biyoyakıt üretimi üzerindeki etkileri incelenmiştir. Biyoyağın katalitik parçalanma reaksiyonları ile yükseltilerek biyoyakıt üretim çalışmaları atmosferik basınçta ve 400 ℃ reaksiyon sıcaklığında gerçekleştirilmiştir. Biyoyağ içeriğini temsilen hidroksipropanon/formik asit/furfural bileşenleri kütlece 2:4:3 oranında model karışım olarak hazırlanmıştır. Biyoyağ parçalanma reaksiyonunda alkoller (etanol ve metanol) eş reaktan olarak kullanılmıştır. Biyoyağın seyreltilmesi amacıyla, biyoyağ/alkol hacimsel olarak 30/70 oranında karıştırılarak besleme hazırlanmıştır. Saf ve metal (Ce, Co, Mo,W ve Sr) katkılı LaFeO3 tabanlı katalizörlerin yanı sıra CeO2 katalizörü sol-jel yöntemi ile hazırlanmıştır. Ticari olarak temin edilen ZnO, ZrO2, Nb2O5, TOYO ve Al2O3 metal oksit katalizörler ile monometalik katalizörlerin (kütlece %5 Zr, Zn, Fe, Mo içerikli CeO2, kütlece %5 Mo içerikli Al2O3 ve SiO2) biyoyakıt üretimindeki aktivitesi de araştırılmıştır. Monometalik katalizörler ıslak emdirme yöntemi ile hazırlanmıştır. Sentezlenen katalizörlerin reaksiyon öncesinde fiziksel ve yapısal özellikleri TG/DTG, XRD, N2 adsorpsiyon-desorpsiyon, FTIR, piridin adsorplanmış DRIFTS ve SEM-EDX analizleriyle karakterize edilmiştir. Saf LaFeO3 katalizörü varlığında kalsinasyon sıcaklığının ve kullanılan eş-reaktan türünün biyoyakıt üretimi üzerine etkileri araştırılmıştır. Katalitik parçalanma ile biyoyağın deoksijenasyonu için reaksiyon ortamında etanol varlığı kraking sürecini desteklemiştir. Biyoyakıt üretiminde perovskit tabanlı katalizörlerin performansı α-Fe2O3/La2O3, α-Fe2O3 ve La2O3 metal oksit katalizörlerine kıyasla dönüşüm, ürün seçiciliği ve kok oluşumu bakımından detaylıca incelenmiştir. 24 saatlik uzun ömürlü aktivite testinin sonucunda LaFeO3 katalizörü baskılanmış kok oluşumu (kütlece %1,39) ile aktivitesini korumuştur. Reaksiyon sonrasında TG/DTG, XRD ve Raman spektroskopisi analizleri ile katalizör yüzeyindeki karbon birikimi araştırılmıştır. Perovskit tabanlı katalizörlerin koka karşı oldukça dirençli olduğu gözlenmiştir. LaFeO3 katalizörü ile %69,4 izo-parafin seçiciliği, %83,4 toplam dönüşüm ve %80,3 yağ fazı seçiciliğine ulaşılmıştır. Saf CeO2 katalizörü varlığında bu değerler %72,2, %82,8 ve %81,5'e ulaşmıştır. LaFeO3 ve CeO2 katalizörlerinin biyoyakıt üretim verimi sırasıyla %67 ve %58,8 olarak tespit edilmiştir.

Özet (Çeviri)

Within the scope of this doctoral study, active, stable, and selective catalysts were developed for biofuel production from bio-oil, and their effects on biofuel production were investigated. Bio-oil upgrading via catalytic cracking reactions was performed at atmospheric pressure and 400 °C. A model mixture of hydroxypropanone, formic acid, and furfural was prepared at a mass ratio of 2:4:3 to represent bio-oil. Alcohols (ethanol or methanol) were used as co-reactants in the bio-oil cracking reaction. In order to dilute the bio-oil, the feed was prepared by mixing bio-oil and alcohol at 30/70 (v/v). Bare and metal (Ce, W, Mo, Co, Sr)-doped LaFeO3-based catalysts and CeO2 catalyst were synthesized via the sol-gel method. The activity of commercially obtained ZnO, ZrO2, Nb2O5, TOYO, and Al2O3 metal oxide catalysts, as well as monometallic catalysts (5 wt.% Zr, Zn, Fe, and Mo supported on CeO2, and 5 wt.% Mo supported on Al2O3 and SiO2) was also investigated. Monometallic catalysts were prepared by the wet impregnation method. The synthesized catalysts were characterized prior to the reaction by TG/DTG, XRD, N2 adsorption-desorption, FTIR, pyridine-adsorbed DRIFTS, and SEM–EDX analyses. The effects of calcination temperature and the type of co-reactant on biofuel production were investigated over bare LaFeO3 catalyst. The presence of ethanol in the reaction medium supported the cracking process for the deoxygenation of bio-oil via catalytic cracking. The performance of perovskite-based catalysts in biofuel production was examined in comparison with α-Fe2O3/La2O3, α-Fe2O3, and La2O3 metal oxide catalysts in terms of conversion, product selectivity, and coke formation. In 24 h long-term activity test, the LaFeO3 catalyst maintained its activity with suppressed coke formation (1.39 wt.%). After the reaction, carbon deposition was investigated by TG/DTG, XRD, and Raman spectroscopy analyses. Perovskite catalysts exhibited high resistance to coke formation. Over the LaFeO3 catalyst, 69.4% iso-paraffin selectivity, 83.4% total conversion, and 80.3% oil-phase selectivity were achieved. In the presence of the CeO2 catalyst, these values reached 72.2%, 82.8%, and 81.5%, respectively. The yields of the LaFeO3 and CeO2 catalysts were obtained as 67% and 58.8%, respectively.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    82950

    Characterization of processed tooth hydroxyapatite and bioglass for potential applications in dentistry

    Dişten elde edilen hidroksil apatitle biyocamın karakterizasyonu ve dişhekimliğindeki potansiyel uygulamaları

    FAİK NÜZHET OKTAR

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    1999

    Tıbbi BiyolojiBoğaziçi Üniversitesi

    Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SABRİ ALTINTAŞ

  2. Tez No

    245453

    Küçük ölçekli sürekli beslemeli bir biyogaz tesisinin çalişma şartlarinin belirlenmesi

    Determination of working conditions of a small-scale and continuous flow biogas units

    HAKAN AFACAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2008

    ZiraatGaziosmanpaşa Üniversitesi

    Tarım Makineleri Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ALİ KASAP

  3. Tez No

    276116

    Antep fıstığı kabuğunun pirolizi

    Pyrolysis of pistachio shell

    ÇAĞDAŞ OKUTUCU

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2010

    KimyaEge Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. JALE YANIK

    YRD. DOÇ. DR. SUAT UÇAR

  4. Tez No

    299336

    Hayvan ve işlenmiş süt atıklarından biyogaz ve hidrojen üretiminin termodinamik açıdan araştırılması

    Thermodynamic investigation of biogas and hydrogen production from animal and processed milk waste

    MURAD BAYRAKTAR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2011

    Makine MühendisliğiBalıkesir Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ZUHAL OKTAY

  5. Tez No

    338636

    Biyogaz enerjili sera ısıtma sisteminin tasarım esaslarının belirlenmesi

    Determination of desing fundamentals of greenhouse heating system with biogas energy

    EMRE DÜLGER

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2013

    EnerjiGaziosmanpaşa Üniversitesi

    Tarım Makineleri Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ALİ KASAP

Geri Dön