Enerji tüketimi ülkelerin gelişmişlik düzeyinin en önemli göstergelerinden biridir.
Günümüzde petrol, doğal gaz ve kömür (fosil yakıtlar) enerji üretiminde en büyük paya
sahiptir. Fosil yakıt rezervlerinin tükenmekte oluşu ve çevre sorunlarına neden olması
yenilenebilir enerji kaynaklarına olan ilgiyi hızla artırmaktadır. Yenilenebilir enerji
kaynakları arasında olan biyokütleden sıvı yakıt ve aktif karbon üretimi bu çalışmanın
temelini oluşturmaktadır.
Bu çalışmada bir orman biyokütlesi olan Paulownia (P. elongota) ağacı biyokütle
kaynağı olarak seçilmiştir. Çalışmanın ilk aşamasında, sıvı yakıt ve kimyasal hammadde
üretimi amacıyla değişik koşularda sabit yatak reaktöründe odunun pirolizi
gerçekleştirilmiştir. Statik piroliz ortamında hammaddenin pirolizi yapılmış, ısıtma hızı
(10, 50°C/dk) ve piroliz sıcaklığının (300, 400, 500, 600°C) piroliz ürün verimlerine etkisi
araştırılmıştır. Sürükleyici gaz (azot) ortamında hammaddenin ısıl pirolizi yapılarak
sürükleyici gaz akış hızı (50, 100, 200, 300 ml/dk) ve parçacık boyutunun (0,224-1,8 mm)
piroliz ürün verimlerine etkisi araştırılmıştır. Katalitik piroliz ortamında ise katalizör
(Sodyumkarbonat, ZSM-5, sepiolit) ve katalizör oranının (% 10, 20, 40, 60, 80) piroliz
ürün verimlerine etkisi araştırılmıştır. Elde edilen sıvı ürünün yapısının aydınlatılması
amacıyla FT-IR ve 1H-NMR, GC-MS spektrumları alınmış, elementel analizleri
gerçekleştirilmiş ve ısıl değerleri belirlenmiştir.
Çalışmanın ikinci aşamasında Paulownia odunundan fosforik asit kimyasal
aktivasyonu ile aktif karbon üretimi gerçekleştirilmiş, emdirme oranı (1-4) ve
karbonizasyon sıcaklığının (300, 400, 500, 600°C) aktif karbon verimine, BET yüzey ve
mikro/mezogözenek alanı ve toplam gözenek ve mikro/mezogözenek hacmine etkisi
incelenmiştir. Ayrıca aktif karbonların FT-IR spektrumları alınarak yüzey fonsiyonel
grupları belirlenmiş, SEM görüntüleri ile gözenek yapıları incelenmiştir.
Energy consumption is one of the most important indicators of the development
level of the countries. Today, crude oil, natural gas and coal (fossil fuels) have the largest
shares of energy production. The windling of the fossil fuel reserves and environmental
problems resulted from their combustion is increasing the approach to the renewable
energy sources rapidly. The production of liquid fuel and activated carbon from biomass,
which is among the renewable energy sources, is the aim of this study.
In this study, Paulownia (P. elongata) tree which is a forest biomass was chosen as
a source of biomass. In the first phase of the study, the pyrolysis of wood was carried out
in the fixed bed reactor under various conditions in order to increase the production of
liquid fuels and chemical raw materials. The pyrolysis of raw material was performed in
the static atmosphere and the effects of the heating rate (10, 50°C/min) and the pyrolysis
temperature (300, 400, 500, 600°C) on pyrolysis product yields were investigated. The
pyrolysis of the raw material was performed in the nitrogen atmosphere and the effects of
the sweep gas flow rate (50, 100, 200, 300 ml/min) and the particle size (0.224-1.8 mm) on
the pyrolysis conversion and product yields were investigated. In the catalytic pyrolysis,
the effects of the catalyst (sodium carbonate, ZSM-5, sepiolite) and the catalyst ratio (%
10, 20, 40, 60, 80) on the product yields were investigated. In order to elucidate the
structure of the obtained liquid product, the FT-IR, 1H-NMR and GC-MS spectra were
taken, thermal and elemental analyses were performed and the heating values were
determined.
In the second stage of the study, the production of activated carbon by chemical
activation of phosphoric acid from paulownia wood was achieved, the effect of the
impregnation ratio (1-4) and carbonization temperature (300, 400, 500, 600°C) on the yield
of activated carbon, BET surface micro/mesogopore area and total pore and
micro/mesopore volumes were investigated.
