Geri Dön

Hidrojen enerji kaynağı yakıt olarak değerlendirilmesinde metanol sentezinin çevresel sürdürülebilirlik analizi

Environmental sustainability analysis of methanol synthesis in the evaluation of hydrogen energy source as a fuel

PDF İndir

  1. Tez No: 971314
  2. Yazar: HÜSEYİN GÜLEROĞLU
  3. Danışmanlar: PROF. DR. ZEHRA YUMURTACI
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Hidrojen enerjisi, Sürdürülebilir enerji, Yenilenebilir enerji, Çevresel sürdürülebilirlik, Hydrogen energy, Sustainable energy, Renewable energy, Sustainable environment
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Enerji Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Bu doktora tezi, yeşil metanol üretiminin çevresel sürdürülebilirliğini incelemektedir. Yeşil metanol, yenilenebilir enerji kaynakları kullanılarak üretilen karbon nötr bir yakıttır. Çalışmada, İzmir'de hipotetik olarak kurulan bir yeşil metanol üretim sisteminin çevresel etkileri Yaşam Döngüsü Analizi ve Su Ayak İzi analizleriyle değerlendirilmiştir. Yaşam Döngüsü Analizi kapsamında mevsimsel yenilenebilir enerji değişimlerinin çevresel etkileri, lityum iyon ve vanadyum redoks akış bataryaları gibi hibrit enerji depolama sistemleriyle desteklenerek araştırılmıştır. Su Ayak İzi analizi, farklı hidrojen üretim teknolojileri (proton değişim membranı elektrolizi, alkalin elektroliz, yüksek basınçlı alkalin elektroliz, kılcal beslemeli alkalin elektroliz) ile karbon yakalama yöntemlerinin (direkt havadan yakalama ve biyoetanol fermantasyonu yan ürünü) su tüketimini karşılaştırmıştır. Yaşam Döngüsü Analizi bulguları, yenilenebilir enerji tabanlı metanol üretiminin geleneksel şebeke enerjisine kıyasla önemli iyileşmeler sağladığını göstermektedir: küresel ısınma potansiyelinde %24,38-28,26, insan sağlığı zararında %87,51-89,45, ekosistem kalitesi zararında %68,85-75,77 ve kaynak kullanılabilirliği zararında %45,42-50,45 azalma. En yüksek çevresel etki hidrojen üretim sürecinden kaynaklanmaktadır. Su Ayak İzi analizlerinde, karbondioksit yakalama yönteminin su kıtlığı üzerindeki etkilerde birincil faktör olduğu belirlenmiştir. Direkt havadan yakalama sistemleri %93-97 Su Kıtlığı Göstergesi değerleriyle yüksek su tüketimi sergilerken, biyoetanol fermantasyonu yan ürünü yakalama %3-10 değerleriyle önemli ölçüde düşük tüketim göstermiştir. Proton değişim membranı sistemleri %2,35-2,54 değerleriyle en düşük su tüketimine sahiptir. İzmir'de yaz aylarında su kıtlığı etkileri yıllık ortalamadan %55 yüksek, yaz-kış etki oranı 2,5:1'i aşmaktadır. Sonuç olarak, yenilenebilir enerji kaynakları, proton değişim membranı elektrolizi ve biyoetanol fermantasyonu tabanlı karbondioksit yakalamanın kombinasyonu, yeşil metanol üretimi için çevresel açıdan en sürdürülebilir yaklaşımdır. Bu bulgular, sürdürülebilir kimyasal üretim sistemlerinin tasarımına ve çevre dostu enerji politikalarının geliştirilmesine katkı sağlamaktadır.

Özet (Çeviri)

This doctoral dissertation examines the environmental sustainability of green methanol production. Green methanol is a carbon-neutral fuel produced using renewable energy sources. The study evaluates the environmental impacts of a hypothetical green methanol production system established in Izmir through Life Cycle Assessment and Water Footprint analyses. Within the Life Cycle Assessment framework, the environmental impacts of seasonal renewable energy variations were investigated, supported by hybrid energy storage systems such as lithium-ion and vanadium redox flow batteries. Water Footprint analysis compared water consumption of different hydrogen production technologies (proton exchange membrane electrolysis, alkaline electrolysis, high-pressure alkaline electrolysis, capillary-fed alkaline electrolysis) and carbon capture methods (direct air capture and bioethanol fermentation by-product). Life Cycle Assessment findings demonstrate that renewable energy-based methanol production provides significant improvements compared to conventional grid energy: 24.38-28.26% reduction in global warming potential, 87.51-89.45% in human health damage, 68.85-75.77% in ecosystem quality damage, and 45.42-50.45% in resource availability damage. The highest environmental impact originates from the hydrogen production process. Water Footprint analyses identified the carbon dioxide capture method as the primary factor affecting water scarcity impacts. Direct air capture systems exhibited high water consumption with 93-97% Water Scarcity Index values, while bioethanol fermentation by-product capture showed significantly lower consumption with 3-10% values. Proton exchange membrane systems demonstrated the lowest water consumption with 2.35-2.54% values. In Izmir, summer water scarcity impacts are 55% higher than annual averages, with summer-winter impact ratio exceeding 2.5:1. In conclusion, the combination of renewable energy sources, proton exchange membrane electrolysis, and bioethanol fermentation-based carbon dioxide capture represents the most environmentally sustainable approach for green methanol production. These findings contribute to the design of sustainable chemical production systems and the development of environmentally friendly energy policies.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    485174

    Malkara linyitinin ve yer altı gazlaştırma katı kalıntılarının polisiklik aromatik hidrokarbon (PAH) içeriğinin araştırılması

    Investigations on PAHs in Malkara lignite and its ex-situ gasification char residues

    YUNUS EMRE ÜTNÜ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2017

    Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. AHMET ALPER AYDIN

  2. Tez No

    485344

    The production of quality fuels from the co-combustion of original, pyrolysed lignite and torrefied, pyrolysed, original biomass blends

    Orijinal, piroliz edilmiş linyitler ile orijinal, torefiye ve piroliz edilmiş biyokütle karışımlarının birlikte yakılması ile kaliteli yakıt üretimi

    AYŞEN ÇALIŞKAN SARIKAYA

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2017

    Enerjiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HANZADE HAYKIRI AÇMA

  3. Tez No

    961130

    Investigating the effects of hydrogen enrichment in a partially premixed methane-air flame

    Kısmi karışımlı metan-hava alevinde hidrojen zenginleştirmesinin etkilerinin incelenmesi

    MEHMET KAĞAN ADIGÜZEL

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2025

    Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AYŞE GÜL GÜNGÖR

  4. Tez No

    528514

    Utilization of MOF derived highly dispersed fe-based catalysts in ammonia decomposition reaction

    Metal organik kafesten türetilmiş yüksek dağılımlı Fe-bazlı katalizörlerin amonyak bozunumunda kullanımı

    ÖZGE AKARÇAY

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    Kimya MühendisliğiKoç Üniversitesi

    Kimya ve Biyoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ALPER UZUN

  5. Tez No

    166678

    Biyokütle bileşenlerinin biyokütlenin temel davranımına etkileri

    Effects of biomass constituents on the thermal behavior of biomass

    HÜMEYRA ORAK YETER

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2005

    Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF.DR. SERDAR YAMAN

Geri Dön