Pretreatment of sugar beet bagasse for enhance biogas production
Biyogaz üretiminin artırılması için şeker pancarı küspesinin ön arıtımı
- Tez No: 592913
- Danışmanlar: PROF. DR. AYŞENUR UĞURLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Yenilenebilir Enerji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 108
Özet
Dünya enerji tüketimi sön dönemlerde fosil yakıt kıtlığı ile insanlığı tehdit eden talebin artmasına bağlı olarak artmaktadır. Bu nedenle araştırma, yenilenebilir enerji kaynakları gibi alternatif enerji kaynaklarına odaklanmıştır. Biyogaz üretimi, çeşitli türlerdeki biyokütle besleme stoğundan veya uygun şekilde atılmadığı takdirde çevre üzerinde olumsuz etkileri olabilecek atıklardan üretilen alternatif bir enerji kaynağı olarak kabul edilmektedir. Kademeli olarak diğer yenilenebilir enerji kaynaklarına kıyasla biyogaz, pazardaki verimlilik ve teknoloji değişikliği eksikliğinden dolayı yeni hız kazanmaktadır. Anaerobik bozulmada karşılaşılan problemler, lignoselülozik biyokütlenin karmaşık ve sert yapısından kaynaklanmaktadır. Hidroliz oranını ve biyogaz üretimini arttırmak için etkin bir bozulma gerekmektedir. Lignoselülozik biyokütleden biyogaz üretimini arttırmanın bir yolu olarak biyolojik olarak parçalanmayı arttırmak için anaerobik sindirim işleminden önce alt tabakaya ön arıtmalar uygulanmaktadır. Biyometan verimini arttırmak için fiziksel, kimyasal ve biyolojik ön arıtımılar yaygın olarak incelenmektedir. Biyometan üretimi, çeşitli ön arıtmalar uygulamalarıyla %25 ve >%100 oranında arttırılabilmektedir. Çesitli ön arıtım kombinasyonları da uygulanmaktadır. Ön arıtma yönteminin seçimi uygulama prosedürü, zaman, enerji ve kimyasal maliyetlerle ilgilidir. Ayrıca, kullanılan reaktifler nedeniyle kimyasal reaktiflerin etkinliği, olası korozyon veya bozulma da göz önünde bulundurulmaktadır. Bu araştırmada, şeker pancarı küspesinin lignoselülozik yapısının bozulması üzerine fiziksel ve kimyasal ön arıtımıların etkileri ve bunların kombinasyonları, ve (ii) Biyokimyasal Metan Üretimi (BMP) testlerinin uygulanmasıyla ön arıtma yöntemlerinin metan üretimine etkisi incelenmiştir. Mevcut araştırmadaki önceki veriler göz önüne alınarak, ham şeker pancarı (RSB) ve bitkin şeker pancarı (ESB) incelenmiştir. Şeker pancarı küspesi %22-30 selüloz, %22-30 hemiselüloz, %24-32 pektin ve %1-3 lignin içeriğine sahip olmaktadır. Kimyasal ön arıtma yöntemleri olarak, seyreltik H2SO4 ile asit ön arıtma ve seyreltik NaOH ile alkalik ön muamele kullanılmışdır. Fiziksel ön arımalar, mikrodalga ve otoklav altında yapılmaktadır. Fiziksel ön arıtma kapsamında spesifik metan üretim potansiyeli (SMP) 328.90 mL CH4 / gVSfeed ile sonuçlanmaktadır, bu da 2 dakika boyunca mikrodalga radyasyonuyla (300 Watt) %40 artmaktadır. %2 NaOH (25 ° C'de, 48 saatte) ile alkalin ön arıtma, %45'lik bir artışı temsil eden 286.96 mL CH4 / gVSfeed elde edildi. Ayrıca, fizikokimyasal ön arıtma sırasında şeker pancarı 30 dakika boyunca 120 ° C'de %2 asite maruz bırakıldığında 387.82 mL CH4 / gVSfeed olarak otoklavda biyometan üretim potansiyelini %65 artmaktadır. Üstelik, karışık bir substrat (önceden arıtma edilmiş 70 ve önceden arıtma edilmemiş 30), SMP'yi %60 oranında 376.11 mL CH4 / gVSfeed (2 dakika için RSB + Asit %2 + MW 300Watts) veya 280 mL CH4 / gVSfeed (ESB + Alkalin 2% + Otoklav 120 ° C, 30 dak) arttırabilmektedir. Uygulanan ön arıtma yöntemleri, ham şeker pancarı (RSB) ve bitkin şeker pancarı (ESB) kaynaklı biyogaz üretimini %40 - 65 oranında artırmıştadır. Aynı zamanda, karışık substrat kombinasyonuyla araştırma yapmak için endüstriyel bir ölçekte ön arıtmaların maliyetini düşüren yeni bir yaklaşım açmaktadır.
Özet (Çeviri)
World energy consumption is increasing depending on the rise in demand which threatens humanity with a soon shortage of fossil fuels. Therefore, the research is focused on alternative sources of energy such as the renewable ones. Biogas production is regarded as an alternative source of energy from various kinds' biomass feedstock or wastes which can also have negative effects on the environment if not properly disposed. Gradually, biogas has been gaining a new pace in the market due to the efficiency and the lack of technology modification, when compared with the other renewable energy sources. The problems encountered in anaerobic digestion degradation are caused by the complex and tough structure of lignocellulosic biomass. Its efficient disruption is required to increase the hydrolysis rate and biogas production. One way of enhancing biogas production from lignocellulosic biomass is implementing pretreatments to the substrate before the anaerobic digestion process for increasing the biodegradability. The physical, chemical and biological pretreatments are widely studied to improve the biomethane yield. The biomethane production can be enhanced by 25% and >100% with various pretreatment applications. Combinations of pretreatments are also applied. The selection of pretreatment method is always related to application procedure, time, energy and chemical costs. Besides, the effectiveness of chemical reagents, possible corrosion or degradation is also considered due to the concentrations used. In this study, the effects of physical and chemical pretreatments, and their combination were investigated on the degradation of lignocellulosic structure of sugar beet pulp, and (ii) the effect of pretreatment methods on the methane production by performing batch Biochemical Methane Production tests (BMP). By considering the previous facts in the present investigation, raw sugar beet (RSB) and exhausted sugar beet (ESB) were studied. Sugar beet pulp has 22-30% cellulose, 22-30 hemicellulose, 24-32% pectin and 1-3% lignin content. Acid pretreatment with dilute H2SO4 and alkaline pretreatment with dilute NaOH were used as the chemical pretreatment methods. The physical pretreatments were done under microwave and autoclave. Under the scope of the physical pretreatment the specific methane production potential (SMP) resulted in 328.90 mL CH4/gVSfeed, which increased by 40% with microwave radiation (300 Watts) for 2 minutes. The alkaline pretreatment with 2% NaOH (at 25°C, 48 hours) achieved 286.96 mL CH4/gVSfeed, which represents an increase by 45%. Furthermore, physicochemical pretreatment elevated the biomethane production potential by 65% when the sugar beet was exposed to 2% acid at 120°C during 30 minutes in autoclave as 387.82 mL CH4/gVSfeed. Besides, a mixed substrate (70 pretreated and 30 un-pretreated) could enhance SMP by 60% as 376.11 mL CH4/gVSfeed (RSB + Acid 2% + MW 300Watts for 2 min) or 280 mL CH4/gVSfeed (ESB + Alkaline 2% + Autoclave 120°C, 30 min). The applied pretreatment methods increased the biogas production from raw sugar beet (RSB) and exhausted sugar beet (ESB) by 40 – 65%. Also, it opened a new approach to investigate with the mixed substrate combination, which can reduce the cost implementation of the pretreatments in the industrial scale.
Benzer Tezler
- Şeker pancarı küspesinden hemiselüloz özütlenmesi koşullarının optimizasyonu ve hemiselüloz temelli biyobozunur film üretimi
Optimization of hemicellulose extraction conditions from sugar beet pulp and production of hemicellulose-based biodegradable films
İMRAN YAZGI YAZAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Gıda MühendisliğiKaramanoğlu Mehmetbey ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DİDEM SUTAY KOCABAŞ
- Gynogenesis induction and doubled haploid plant production in sugar beet (Beta vulgaris)
Şeker pancarında (Beta vulgaris) ginogenezis indüksiyonu ve katlanmış haploid bitki üretimi
ARMAN PAZUKI
Doktora
İngilizce
2019
BiyolojiBolu Abant İzzet Baysal ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
Prof. Dr. EKREM GÜREL
- Şeker pancarı posasının basınca bağlı koşullar altında organik asitler ile ön işlem faktörlerinin optimizasyonu
Optimization of pretreatment factors with organic acids under pressure-dependent conditions of sugar beet pulp
NAGEHAN AKTER
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Çevre MühendisliğiNiğde Ömer Halisdemir ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ÇAĞDAŞ GÖNEN
- Investigating the effect of different factors on enzymatic hydrolysis of sugar beet pulp & corn cob
Farklı faktörlerin şeker pancarı küspesi ve mısır koçanının enzimatik hidrolizine etkisinin araştırılması
BERNA LEYLUHAN YURTSEVEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
BiyoteknolojiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBiyoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HALİL MECİT ÖZTOP
DOÇ. DR. ÇAĞDAŞ DEVRİM SON
- Dark fermentative bio-hydrogen production from sugar-beet processing wastes
Şeker endüstrisi atıklarından karanlık fermentasyonla biyo-hidrojen üretimi
LEYLA ÖZKAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
Çevre MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÖKSEL N. DEMİRER