Solar piroliz yöntemiyle üretilen biyoçar kullanılarak yeraltı suyu arıtımından kaynaklanan sera gazı emisyonlarının ve enerji maliyetlerinin su-enerji bağı özelinde minimizasyonu
Minimization of greenhouse gas emissions and energy costs originated from groundwater treatment using biochar derived by solar pyrolysis in terms of water-energy nexus
- Tez No: 859234
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET İRFAN YEŞİLNACAR, PROF. DR. NURDAN BÜYÜKKAMACI
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Harran Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 136
Özet
Yeraltı suyu, akiferin doğal ve jeojenik yapısından dolayı nitröz oksit (N2O) ve karbondioksit (CO2) içermektedir. Yeraltı suyunun arıtımına yönelik sera gazı (SGE) emisyonu azaltan yöntemlere ilişkin sınırlı bir bakış açısı bulunmaktadır. Bu çalışma, nar (Punica Granatum) kabuğu, Türk kahvesi (Coffea Turkish) telvesi ve keçi boynuzu (Ceratonia siliqua) çekirdeğinden, solar piroliz yöntemiyle elde edilen biyoçarlar kullanarak yeraltı suyunun arıtılmasından kaynaklanan sera gazı emisyonlarının azaltılmasını amaçlamaktadır. Bununla birlikte sera gazı emisyonları üzerindeki en etkili su kalite parametresi analitik hiyerarşi prosesi (AHP) yöntemiyle belirlenmiş olup, bu çalışmada sera gazı emisyonu, enerji tüketimi ve su kalite parametreleri değişkenlerine bağlı enerji maliyet indikatörü (EMI) geliştirilmiştir. Aynı zamanda, elde edilen biyoçarlar için sera gazı emisyonu adsorpsiyon kapasiteleri özelinde deneysel ve hesaplamalı bir analiz yapılmıştır. Bu çalışmada solar destekli piroliz sıcaklıkları sırasıyla 250, 350 ve 450 °C'dir. Yeraltı suyu arıtımından kaynaklanan CO2 ve N2O emisyonları, biyodenitrifikasyon ve biyoçar adsorpsiyon prosesi için ölçülmüştür. Ayrıca bu üç biyoçar türüyle yeraltı suyu arıtımı sonucu oluşan N2O ve CO2 gazlarının adsorpsiyon miktarları, deneysel olarak belirlenmiştir. Harran Ovasında yer alan Uğraklı yeraltı suyu kaynağından sulama öncesi ve sonrası periyotlarda yeraltı suyu örnekleri alınmıştır. CO2 ve N2O emisyonlarının maksimum adsorpsiyon oranı, en düşük piroliz sıcaklığı olan 250 °C'de üretilen keçiboynuzu çekirdeğinden elde edilen biyoçara aittir. Sulamanın, sera gazı emisyonlarını azaltmada pozitif etkisi olduğu görülmektedir. Sulama öncesi, keçiboynuzu çekirdeği, Türk kahvesi telvesi ve nar kabuğu elde edilen biyoçarlar kullanılarak, ortalama olarak sırasıyla, %42, %36 ve %31 oranında CO2 giderimi sağlanmıştır. Sulama sonrası dönemde ise keçi boynuzu çekirdeğinden, kahve telvesi ve nar kabuklarından üretilmiş biyoçarlar için sırasıyla ortalama CO2 giderimleri %23,6, %16 ve %9,5'tur. Sulama öncesi dönemde ortalama N2O giderimleri, keçi boynuzu çekirdeği, Türk kahve telvesi ve nar kabuğundan üretilmiş biyoçarlar için sırasıyla %30, %20 ve %10'dur. Sulaması sonrası keçi boynuzu çekirdeği, Türk kahve telvesi ve nar kabuğundan üretilmiş biyoçarlara ait ortalama N2O giderimleri sırasıyla %28,5, %23,7 ve %21,8'dir. Biyoçar adsorpsiyonu uygulanmasıyla, CO2 emisyonlarına dayalı enerji maliyetlerini düşürme oranları ise sulama öncesi ve sonrası dönemler için sırasıyla, %44 ve %67'dir. Biyoçar uygulamasıyla, N2O emisyonlarına dayalı enerji maliyetleri ise sulama öncesi ve sonrasında %55 ve %70 oranında düşürülmüştür.
Özet (Çeviri)
Groundwater contains nitrous oxide (N2O) and carbohydrates (CO2) due to the natural and geogenic structure of the aquifer. There is a limited perspective on greenhouse gas (GHG) emission reduction methods for groundwater treatment. This study aims to reduce the greenhouse emissions resulting from groundwater treatment using biochars obtained by solar pyrolysis method derived from pomegranate (Punica Granatum) peel and Turkish coffee residue and carob seed (Ceratonia siliqua). However, the most effective water quality parameter on greenhouse emissions has been determined by AHP method, and energy cost indicator (ECI) based on the variables which are GHG emissions, energy consumption and water quality parameters has been developed, in this study. At the same time, an experimental and computational analysis has been performed in terms of greenhouse gas emission adsorption capacities of the obtained biochars. Solar pyrolysis temperatures are 250, 350 and 450 °C, respectively in this study. CO2 and N2O emissions from groundwater treatment have been monitored for the biodenitrification and biochar adsorption processes. In addition, the adsorption amounts of N2O and CO2 gas resulting from groundwater treatment have been experimentally determined with these three biochar types. Groundwater samples has been taken from Uğraklı groundwater resource located in the Harran Plain, before and post irrigation. The maximum adsorption rate of CO2 and N2O emissions belongs to the biochar obtained from carob seed produced at 250 °C, which is the lowest pyrolysis temperature. Irrigation appears to have a positive effect on reducing greenhouse gas emissions. Before irrigation, averagely of 42%, 36% and 31% of CO2 removal has been obtain resulting from groundwater treatment by using biochars obtained from carob seed, Turkish coffee residue and pomegranate peel, respectively. In the post-irrigation period, the average CO2 removals for biochars produced from carob seeds, Turkish coffee residue and pomegranate peels are 23.6%, 16% and 9.5%, respectively. The average N2O removals in the before irrigation period are 30%, 20% and 10% for biochars derived from carob seeds, Turkish coffee residue and pomegranate peel, respectively. The average N2O removals of biochars produced from carob seeds, Turkish coffee residue and pomegranate peel in the post-irrigation season, are 28.5%, 23.7% and 21.8%, respectively. With the application of biochar adsorption, the reduction rates in energy costs based on CO2 emissions are 44% and 67% for before and post-irrigation periods, respectively. With the application of biochar, energy costs based on N2O emissions have been reduced by 55% and 70% before and post- irrigation.
Benzer Tezler
- Bükülebilir kalkopirit ince film güneş pilleri için kontak dizaynı ve optimizasyonu
Back contact and transparent electrode optimization for flexible chalcopyrite thin film solar cells
ESMA UĞUR
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Mühendislik BilimleriTOBB Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiMikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NURDAN DEMİRCİ SANKIR
- Sprey piroliz yöntemiyle Cu(In,Ga)(S,Se)2 ince film foto elektrokimyasal güneş hücrelerinin geliştirilmesi
Developing Cu(In,Ga)(S,Se)2 thin film photoelectrochemical solar cells via spray pyrolysis method
NAZİRE SİMAY ŞAHSUVAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Bilim ve TeknolojiTOBB Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiMikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURDAN DEMİRCİ SANKIR
- Ultrasonik sprey piroliz yöntemiyle farklı alttaş sıcaklıklarında üretilen nio ince filmlerin karakterizasyonu
Characterization of nio thin films produced at different substrate temperatures usingultrasonic spray pyrolysis method
FERHAT ÖZÇELİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Fizik ve Fizik MühendisliğiSüleyman Demirel ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DURMUŞ ALİ ALDEMİR
- NiO/ZnO ve NiO/ZnO/Al2O3 nanokompozit partiküllerinin ultrasonik sprey piroliz (USP) yöntemiyle üretimi
Production of NiO/ZnO and NiO/ZnO/Al2O3 nanocomposite particles by ultrasonic spray pyrolysis (USP) technique
DUYGU YEŞİLTEPE
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEBAHATTİN GÜRMEN
- Elektronik baskı uygulamalarına yönelik alaşım ve metalik nano partiküllerin üretimi
Alloy and metallic nanoparticle production for printed electronics
ŞERZAT SAFALTIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEBAHATTİN GÜRMEN