The investigation of methane production from an agricultural waste, corncob, and its enhancement via co-digestion and pretreatment
Tarımsal atık olan mısır sömeğinden metan üretiminin ortak çürütme ve ön işlem ile geliştirilmesinin incelenmesi
- Tez No: 665842
- Danışmanlar: DOÇ. DR. TUBA HANDE BAYRAMOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyoteknoloji, Enerji, Çevre Mühendisliği, Biotechnology, Energy, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 198
Özet
Son yıllarda nüfus artışı ve fosil yakıt kaynaklarının azalması ile yenilenebilir enerji ihtiyacı artmaktadır. Biyokütle enerjisi açısından mısır atığı, dünyadaki tahıl atıkları içinde en yüksek payı (%33) oluşturmaktadır. Böylelikle mısır atığı ve ayrıca gıda dışı atık olan mısır sömeği, ülkemizde yenilenebilir enerji kaynağı olarak da büyük bir potansiyele sahiptir. Bu tez çalışmasında, ilk olarak mısır sömeğinin (Ham MS) biyokimyasal metan potansiyeli (BMP) araştırılmış ve Ham MS'nın BMP değeri Feed (tavuk dışkısı ve haşhaş (%17)), Digestate ve Post-Digestate ile birlikte çürütme uygulanarak ve ön işlem yöntemi olan alkali hidrotermal (AHÖ_240) yöntemi, kullanılarak değerlendirilmiştir. Mısır sömeğinin BMP'si 103 mL CH4/g UKM idi, ve en yüksek sinerjistik etki Ham MS + Digestate reaktörlerinde gözlendi ve 172 mL CH4 / g UKM 'ye ulaştı. AHÖ_240 yöntemi uygulandıktan sonra, AHÖ_240 MS'nin çKOİ'si, Ham MS'ye kıyasla 17 kat artmasına rağmen, hem AHÖ_240 MS hem de bu MS ile yapılan birlikte çürütme reaktörlerinin metan verimi önemli ölçüde iyileşmedi. Daha sonra ön işlem optimizasyonu için 150 ℃, 180 ℃ ve 210 ℃ gibi sıcaklık değerleri kullanılarak Ham MS üzerinde hidrotermal, alkali ve alkali hidrotermal ön işlem yöntemleri uygulanmıştır. Hidrotermal ön işlem görmüş mısır sömeği (HÖ MS), Ham MS'ye göre %55-61 daha yüksek metan verimine ulaşmıştır ve çalışılan farklı sıcaklıklarda saptanan metan verimi arasında istatistiksel olarak anlamlı bir fark yoktu. Böylece HÖ_150 yöntemi optimum ön işlem yöntemi olarak seçildi. Son olarak, maksimum metan üretimine yol açan hidrolik bekleme süresi (HBS) ve organik yükleme hızı (OYH) gibi optimum çalışma koşullarını araştırmak için yarı-sürekli birlikte çürütme reaktörlerinde sübstrat olarak Ham MS veya HÖ_150 MS ile Digestate kullanıldı. HÖ_150 MS ve Digestate rektörünün en yüksek metan verimi 10 günlük HBS ve 4.5 g UKM/L.g OYH'de 392 mL CH4/g UKMeklenen olarak saptandı. Ham MS'nin daha fazla çözünürlük için 15 günlük HBS'den daha fazlasına ihtiyacı vardır. Ancak HÖ_150 yöntemi uygulandığında 10 günlük HBS karlı görünmektedir. Bu, biyogaz tesisi için daha küçük hacim ve daha düşük sermaye maliyeti anlamına gelir. HÖ_150 MS'nin Digestate ile kullanımının umut verici ve büyük ölçekli biyogaz tesisinde metan üretimi için uygulanabilirdi olduğu görülmektedir.
Özet (Çeviri)
In recent years, the renewable energy requirement is increased with the population increase and reduction of fossil fuel resources. In terms of biomass energy, corn waste constitutes the highest portion (33%) among crop wastes in the world. Thus, corncob, which is a corn waste and also non-food waste, has a great potential as a renewable energy source in the country. In this thesis study, the biochemical methane potential (BMP) of corncob (raw CC) was investigated initially and assessed by adopting co-digestion with feed (chicken manure (83%) and poppy (17%)), digestate or post-digestate and a pretreatment method, alkaline hydrothermal pretreatment at 240℃ (AHP_240). BMP of corncob was 103 mL CH4/g VSadded, and the highest synergistic effect was observed in Raw CC+Digestate reactors with 172 mL CH4/g VSadded. After AHP_240 method was applied, although sCOD of AHP_240 CC increased 17 times compared to Raw CC, methane yield of both AHP_240 CC and its co-digestion reactors did not significantly improve. After that, hydrothermal, alkaline and alkaline hydrothermal pretreatment methods were applied on Raw CC by using various temperatures, namely 150℃, 180℃ and 210℃ for their optimization. The hydrothermal pretreated corncob (HP CC) had 55-61% higher methane yield than Raw CC and there was no statistically significant difference among methane yields obtained for different temperatures studied. Thus, HP_150 method was selected as the optimum pretreatment method. Lastly, raw CC or hydrothermal pretreated corncob at 150 ℃ (HP_150 CC) were used as substrates with digestate in semi-continuous co-digestion reactors to investigate the optimum operational conditions, i.e., hydraulic retention time (HRT) and organic loading rate (OLR), leading to the maximum methane production. The highest methane yield of HP_150 CC and Digestate reactor was 392 mL CH4/g VSadded at an HRT of 10 days and OLR of 4.5 g VS/L.d. Raw CC apparently requires more than 15 days of HRT for higher solubilization. But, when HP_150 method is applied, HRT of 10 days seems to be profitable. This means smaller volume and lower capital cost for biogas plant. The use of HP_150 CC with Digestate in semi continuous reactors seems to be promising and feasible for methane production in large-scale biogas plant.
Benzer Tezler
- Korona boşalmasının, tarım atığı niteliğindeki fıstık kabuğundan biyogaz üretimi üzerindeki etkisinin araştırılması
Investigation of the effect of corona discharge on biogas production from agricultural waste pistachio shell
İBRAHİM HALİL İLÇİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSiirt ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FEVZİ HANSU
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUHAMMED RAŞİT ATELGE
- Çevresel tesislerden kaynaklanan sera gazı emisyonlarının hesaplanması
Greenhouse gases calculations from enviromental facilities
MEHMET ERDOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA SAİT YAZĞAN
- Sivas atıksu arıtma tesisi arıtma çamurlarının farklı ek besi maddeleri kullanılarak anaerobik birlikte çürütülmesinin (Codigestion) araştırılması
Investigation of codigestion of Sivas wastewater treatment plant treatment sludges by using different cosubstrates
TURGAY BİŞGİN
Doktora
Türkçe
2019
Çevre MühendisliğiSivas Cumhuriyet ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MELTEM SARIOĞLU CEBECİ
- Investigation of ammonia removal and biogas recovery following anaerobic stabilization of the chicken wastes
Tavuk atıklarının havasız stabilizasyonu sonrasında anaerobik amonyak giderimi ve biyogaz geri kazanımının araştırılması
GÖKŞEN PEKYAVAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÇİĞDEM GÖMEÇ
- Tarımsal atıklara ön arıtma metodları uygulanarak biyogaz veriminin incelenmesi
Investigation of pretreatment methods to improve biogas yield of agricultural wastes
ELVIN AGHAYEV
Doktora
Türkçe
2019
Çevre MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞENUR UĞURLU