Enerji ekonomik gelişme ve yaşam standartlarını yükseltmek için gereklidir.
Kömür, petrol ve doğal gaz rezervlerinin giderek azalması doğada yenilenebilir alternatif
enerji kaynaklarına olan ilgiyi artırmıştır. Yenilenebilir enerji kaynakları arasında
biyokütle büyük bir potansiyele sahip olup, yakın gelecekte önemli bir rol oynayacaktır.
Biyokütle kolayca depolanabilen ve elektrik ve ısıya dönüştürülebilen çok yönlü
bir enerji kaynağıdır. Ayrıca biyokütle, yakıt ve kimyasal madde üretimi olarak
kullanılabilme potansiyeline sahiptir. Biyokütlenin termokimyasal dönüşüm yöntemleri
ile katı, sıvı ve gaz ürünlere dönüşümü günümüzde endüstriyel ve ekonomik bir öneme
sahiptir. Biyokütlenin enerji ve ürünlere dönüştürme yöntemleri arasında piroliz en
basitidir.
Bu çalışmada hayvan yemi ve doğrudan yakma dışında kullanım alanı olmayan
enginar sapları bir enerji kaynağı olarak değerlendirilmesi amacıyla seçilmiştir.
Enginar saplarının (Cynara Cardunculus L.) enerji kullanımı açısından
araştırılması için sabit yatak reaktöründe pirolizi gerçekleştirilmiş, katı ve sıvı ürünlerin
karakterizasyonu yapılmıştır. İlk piroliz aşamasında farklı ortamlarda ısıtma hızı (10, 30,
50, 75 ºC/dk), piroliz sıcaklığı (300-600 ºC), sürükleyici gaz (N2, 100-300 cm3/dk), ve
katalizör oranı (alümina, feldispat ve sodyum karbonat, ağırlıkça %20-100) gibi piroliz
parametrelerinin piroliz ürün verimlerine etkisi incelenmiştir. Ayrıca ikinci aşamada
enginar saplarının yüksek kül içeriğinden dolayı numune asit-baz ile yıkanmış ve pirolizi
gerçekleştirilmiştir.
Deneylerden elde edilen katranların FTIR (Fourier Transform Infrared
Spectroscopy), 1H-NMR (Proton Nuclear Magnetic Resonance) ve elementel analizleri
gerçekleştirilmiştir. Ayrıca katranlar sütun kromatografisinde fraksiyonlarına ayrılmış; alt
fraksiyonların FTIR spektrumları ve elementel analizleri yapılmış, katran içindeki
hidrokarbon türleri belirlenmiştir.
Bu çalışmada ayrıca termogravmetrik analiz ile enginar saplarının termal davranışı
ve kinetiği belirlenmiştir. Termal bozunma analizleri oda sıcaklığından 900 ºC' ye kadar
ısıtılıp hava ve azot gibi farklı ortamlarda, 10, 30, ve 50 ºC/dk gibi üç farklı ısıtma hızında
TGA-DTA analizleri gerçekleştirilmiştir.
Energy is essential for economic development and rising living standards. The
gradual but steady decrease in coal, oil, natural gas reserves has a considerable interest
in using alternative energy sources which are renewable in nature. Among sources of the
renewable energy, biomass has a great potential and will play a vital role in the near
future.
Biomass is a versatile source of energy in that can be readily stored and
transformed into electricity and heat. It has also a potential that it is used as a raw
material for production of fuel and chemical feedstock. The conversion of biomass into
solid, liquid and gaseous products by the help of thermochemical methods is now of great
industrial and economic importance. Among thermochemical methods transforming
biomass into energy and products, pyrolysis is the simplest.
In this study, artichoke stalks, which have no usage area except food for animals
and direct burning, were chosen to utilize as an energy source.
The pyrolysis of artichoke stalks (Cynara Cardunculus L.) was carried out in a
fixed bed reactor to characterize solid and liquid phase with a view to its energy use. First
pyrolysis stage was performed in different atmospheres and the effect of pyrolysis
parameters such as heating rate (10, 30, 50, 75 ºC/min), pyrolysis temperature (300-600
ºC), sweeping gas (a nitrogen flow rate of 100-300 cm3/min), catalyst ratio (alumina,
feldispat and sodium carbonate, 20-100% in weight) on the product yields. In the second
pyrolysis stage owing to high ash content in artichoke stalks, the sample was washed by
acid-base and was pyrolyzed.
Tars obtained from the experiments were characterized by Fourier Transform
Infrared Spectroscopy (FTIR), Proton Nuclear Magnetic Resonance (1H-NMR) and
elemental analyses. The tars were fractioned in column chromatography; FTIR spectra
and elemental analysis of subfractions were taken and type of hydrocarbons were found.
In this study, also, thermogravmetric analysis (TGA-DTA) was used to determine
thermal behaviour of artichoke (Cynara Cardunculus L.) and its kinetics. Thermal
degradation analyses were done by using a thermogravmetric analyzer from room
temperature to 900 ºC in different atmospheres of air and nitrogen and at different heating
rates of 10, 30 and 50 ºC/min.
