Atıkların hıdrotermal karbonizasyon yöntemi ile biyo-yakıta dönüştürülmesi
Conversion of waste into biofuel via hydrothermal carbonization method
- Tez No: 943935
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ZUHAL AKYÜREK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: süt sığırı gübresi, pirina, hidrotermal karbonizasyon, hidroçar, yenilenebilir enerji, dairy cattle manure, olive residue, hydrothermal carbonization, hydrochar, renewable energy
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Burdur Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 68
Özet
Bu tez çalışmasının amacı hayvansal ve tarımsal atıkların çevre dostu ve sürdürülebilir hidrotermal karbonizasyon (HTK) yöntemi ile yüksek kalorili biyoyakıtlara dönüştürülmesidir. Bu çalışma kapsamında, süt sığırı gübresi (SG) ve pirina (P) ağırlıkça eşit oranlarda karıştırılarak HTK yöntemi ile yüksek kalorili biyo-yakıtlara dönüştürülmesi, elde edilen hidroçarın karakterizasyonu ve yanma performansı araştırılmıştır. Hidroçar üretimi amacıyla sıcaklık (180-260°C), reaksiyon süresi (0-180 dak), katı/sıvı oranı (1:5, 1:10) ve başlangıç pH değeri (3, 6) gibi farklı işletme parametreleri kullanılarak bir optimizasyon çalışması gerçekleştirilmiştir. Enerji yoğunluğu en yüksek hidroçar 260 °C sıcaklıkta, pH 3 başlangıç değerinde, katı/sıvı oranı 1:5'te ve 180 dakikalık reaksiyon süresi için 1,75 olarak elde edilmiştir. En yüksek enerji verimi değeri ise 180 °C sıcaklıkta, başlangıç pH değeri 3'te, katı/sıvı oranı 1:5'te ve 180 dakikalık reaksiyon süresi için %136 olarak belirlenmiştir. Hidroçarların H/C ve O/C mol oranlarında azalma meydana gelmiştir. 180, 220 ve 260 °C'de, başlangıç pH değeri 3'te, katı/sıvı oranı 1:5'te ve 180 dakikalık reaksiyon süresinde elde edilen hidroçarların azot ve hava ortamında termal bozunma süreçleri termogravimetrik analiz (TGA) yöntemi ile incelenmiş hidroçarların karakteristik özellikleri ve yanma indeksleri (S) yakıt değeri açısından uygun bulunmuştur. BET analizi ile hidroçarların yüzey alanı 180 ve 220 °C'de ve 260 °C'ye göre daha yüksek ölçülmüştür. Hidroçarların yapısındaki fonksiyonel gruplar ve yüzey morfolojileri FTIR ve SEM-EDX analizleri ile belirlenmiştir. Hidroçar külleri XRF ve SEM-EDX analizleri ile incelenmiştir. Hammadde külüne kıyasla hidroçar küllerinde Na2O, K2O ve Cl oranlarının azaldığı, iz element konsantrasyonlarının ise (Cd, Cu, Fe, Ni, Pb ve Zn) arttığı gözlemlenmiştir. Proses suyunda TOC, TN tayini yapılmıştır. Bu çalışmada, HTK yöntemi ile atıklardan linyit ve subbitümlü kömüre eşdeğer yenilenebilir bir katı yakıt elde edilebileceği belirlenmiştir.
Özet (Çeviri)
The aim of this thesis is to convert animal and agricultural wastes into biofuels with high-calorific value using the environmentally friendly and sustainable hydrothermal carbonization (HTC) method. In the scope of this study, dairy cattle manure (SG) and olive residue (P) were mixed in equal proportions by weight and subjected to HTC to produce high-energy biofuels. The characterization and combustion performance of the hydrochars were also investigated. An optimization study for hydrochar production was conducted using various operational parameters including temperature (180–260°C), reaction time (0–180 min), solid-to-liquid ratio (1:5, 1:10), and initial pH value (3, 6). The highest energy density value of hydrochar was achieved under conditions of 260°C, initial pH 3, solid-to-liquid ratio of 1:5, and 180 minutes of reaction time, with an energy density of 1.75. The highest energy yield (136%) was observed at 180°C, pH 3, solid-toliquid ratio of 1:5, and 180 minutes of reaction time. Decrease in H/C and O/C molar ratios of the hydrochars indicate improved fuel quality. Thermal degradation processes of the hydrochars produced at 180, 220, and 260°C under nitrogen and air atmospheres were analyzed using thermogravimetric analysis (TGA), and the combustion indices (S) demonstrated their suitability as solid fuels. BET analysis revealed that hydrochars produced at 180°C and 220°C had higher surface areas compared to that produced at 260°C. Functional groups and surface morphologies of the hydrochars were determined using FTIR and SEM-EDX analyses, while hydrochar ashes were examined via XRF and SEM-EDX. Compared to the raw biomass, reductions were observed in Na₂O, K₂O, and Cl contents, while concentrations of trace elements such as Cd, Cu, Fe, Ni, Pb, and Zn increased. Total Organic Carbon (TOC) and Total Nitrogen (TN) levels were measured in the process water of HTC. As a result of this study, it was concluded that renewable solid fuels equivalent to lignite and sub-bituminous coal can be produced from waste materials through the HTC method.
Benzer Tezler
- Production of bio-based porous carbon material from lignocellulosics
Lignoselüloziklerden biyo-kökenli poröz karbon materyalin üretilmesi
SÜMEYRA SENİHA BARAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
EnerjiYalova ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SİBEL BAŞAKÇILARDAN KABAKCI
- Atıkların hidrotermal karbonizasyonunun araştırılması ve çevresel etkilerinin belirlenmesi
Investigation of hydrothermal carbonization of wastes and determination of environmental effects
SEBİLE AÇIKALIN
Doktora
Türkçe
2022
EnerjiSakarya ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİYE SUNA ERSES YAY
- Pirinanın hidrotermal karbonizasyon yöntemi ile kömürleştirilmesi
Coalification of olive pomace by hydrothermal carbonization method
BİLGE BİRİNCİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Çevre MühendisliğiSakarya ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİYE SUNA ERSES YAY
- Pirinç kabuğundan hidrotermal karbonizasyon yöntemi ile karbon küre üretilmesi ve enerji ve ilaç salımı alanında kullanılabilirliğinin araştırılması
Production of carbon sphere from rice husk by hydrothermal carbonization method and investigation of usability in the field of energy and drug release
BERNA KOÇER KIZILDUMAN
- Synthesis of hydrochar from waste corn cobs in subcritical water environment and microwave method and investigation of the effectiveness of synthesized hydrochars in ammonium removal from water
Subkritik su ortamında ve mikrodalga yöntemi ile atık mısır koçanından hidrokömür sentezi ve sentezlenen hidrokömürlerin sulardan amonyum gideriminde etkinliklerinin araştırılması
MUHAMMED GHASSAN ALJVANIEH
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
KimyaMersin ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERDAL YABALAK
DR. ÖĞR. ÜYESİ CİHAN GEÇGEL