Investigation on catalytic effects of aromatic sulfonic acids in thermochemical conversion of agricultural wastes to valuable chemicals
Tarımsal atıkların değerli kimyasallara termokimyasal dönüşümünde aromatik sülfonik asitlerin katalitik etkilerinin araştırılması
- Tez No: 761910
- Danışmanlar: PROF. DR. LEVENT BALLİCE
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Biyoteknoloji, Chemical Engineering, Engineering Sciences, Biotechnology
- Anahtar Kelimeler: Hidrotermal, Levulinik asitler, Lignoselülozik yapı, Sülfonik asitler, Taguchi yöntemi, Hydrothermal, Levulinic acids, Lignocellulosic structure, Sulfonic acids, Taguchi method
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ege Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Dünyada yılda oluşan lignoselülozik biyokütlenin %97'ye yakın kısmı değerlendirilmemektedir. Bu büyük potansiyelden kimyasal ve biyokimyasal yöntemlerle sıvı ve gaz yakıtlar ile çeşitli kimyasalları elde etmek için laboratuvar ve pilot ölçekte yoğun çalışmalar yapılmaktadır. Lignoselülozik biyokütleden üretilebilecek 12 önde gelen kimyasaldan (Building Blocks) oluşan bir liste 2004 yılında yayınlanmıştır. Bu kimyasallar çok yakın bir gelecekte petrokimya rafinerilerinin yerini alması planlanan biyorafinerilerin temelini oluşturacaktır. Bu 12 kimyasaldan biri de LEVÜLİNİK ASİT (LA)'dir. Bu tezde, ülkemiz için önemli olan biyokütlelerin atıklarından, aromatik sülfonik asit katalizörleri varlığında otoklav reaktör sistemi kullanılarak LA oluşum koşulları araştırılmıştır. Çevre dostu katalizörler olarak aromatik sülfonik asitler kullanılarak aspir sapından levulinik asit (LA) üretimi de araştırılmıştır. En yüksek ürün verimi için koşulları belirlemek için bir Taguchi deney tasarımı kullanılmış olup 5-HMF, formik asit ve asetik asit gibi değerli yan ürünlerin reaksiyon koşullarına bağlı olarak oluşabilecek varyasyonları da analiz edilmiştir. Maksimum LA verimi için optimum koşullar, 200°C sıcaklıkta 0.3 M konsantrasyonda paratoluensülfonik asit (PTSA) ve çözücü/biyokütle oranı 20 olarak bulundu. Optimum koşullar altında sülfürik asit (H2SO4) ile karşılaştırma deneyleri yapılmış ve LA verimi açısından PTSA'nın H2SO4'a alternatif bir katalizör olabileceği sonucuna varılmıştır. Optimal koşullar altında farklı biyokütlelerle yapılan deneylerde en yüksek verim mısır koçanı kullanıldığında bulunmuştur. Varyans analizi (ANOVA) kullanılarak bulunan optimum LA verimini doğrulamak için deneyler de yapılmıştır. Optimum koşullar altında yapılan kinetik çalışmalarda ise reaksiyonv sabitleri belirlenmiştir. Bu sabitler ile hesaplanan ve deneysel olarak bulunan Levülinik asit verimlerinin 3. derece polinom modele uyduğu bulunmuştur.
Özet (Çeviri)
Nearly 97% of the lignocellulosic biomass produced annually worldwide is not utilized. Intensive studies are being conducted on a laboratory and pilot scale to extract liquid and gaseous fuels and various chemicals from this large potential using chemical and biochemical methods. In 2004, a list of 12 leading chemicals (building blocks) that can be produced from lignocellulosic biomass was published. These chemicals will form the basis for biorefineries to replace petrochemical refineries in the near future. One of these 12 chemicals is LEVULINIC ACID (LA). In this thesis, the conditions for the formation of LA using an autoclave reactor system in the presence of aromatic sulfonic acid catalysts from biomass waste were studied, which are important for our country. Production of levulinic acid (LA) from safflower stalk using aromatic sulfonic acids as environmentally friendly catalysts was also investigated. A Taguchi experimental design was used to determine the conditions for the highest product yield, and the variations of valuable by-products such as 5-HMF, formic acid, and acetic acid as a function of reaction conditions were also analyzed. Optimum conditions for maximum LA yield were found using para-toluenesulfonic acid (PTSA) with concentration of 0.3 M, solvent/biomass ratio as 20 at a temperature of 200°C. Comparison experiments were performed with sulfuric acid (H2SO4) under optimum conditions, and it was concluded that PTSA could be an alternative catalyst to H2SO4 in terms of LA yield. In the experiments with different biomasses under optimal conditions, the highest yield was found for corn cobs. Experiments were also performed to confirm the optimum LA yield found using analysis of variance (ANOVA). The reaction constants were determined in kinetic studies performed under optimum conditions. The yields of levulinic acid calculated with these constants and determined experimentally were found to fit the 3rd degree polynomial model.
Benzer Tezler
- An investigation into structural effects on the catalytic activity of chiral metal-ligand complexes
Kiral metal-ligandların katalitik aktivitesi üzerinden yapısal etkilerinin incelenmesi
PAKİZE ARZU AKINCI
- NicC enziminin nikotinat üzerindeki katalitik aktivitesinin kuantum mekanik yöntemlerle incelenmesi
The investigation of the catalytic activity of NicC enzyme on nicotinate with quantum mechanical methods
NERİMAN ELA PEHLİVANOĞLU
- Bitki ekstrelerinden elde edilen çiçek şekilli nano biyokatalizörlerin peroksidaz benzeri aktivitelerinin polimerleşme reaksiyonları üzerine etkisinin incelenmesi
Production of flower shaped nanobiocatalysts from plant extracts and investigation of their peroxidase like activities on polymerization reactions
BERKANT KALAYCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
KimyaHatay Mustafa Kemal ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERSEN GÖKTÜRK
- Kinetic studies on polyurethane formation reactions with infrared and raman spectroscopy: effect of reaction solvent and reaction conditions on prepolymer formation
Infrared ve raman spektroskopisi kullanılarak poliüretan sentezi üzerine kinetik çalışmalar: organik çözücünün ve reaksiyon koşullarının prepolimer reaksiyonları üzerindeki etkisi
ARMEN YILDIRIM
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
KimyaKoç ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSKENDER YILGÖR
- Ağır hidrokarbonlardan dizel yakıt elde etmek için katalizörlü ortamda tübüler ve cstr reaktör tasarımının yapılması ve proses optimizasyonu
Design and process optimization of tubular and cstr reactor in catalytic environment for producing diesel fuel from heavy hydrocarbons
TAMER ÇINAR
Doktora
Türkçe
2025
KimyaSakarya ÜniversitesiYangın ve Yangın Güvenliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN SERHAD SOYHAN