Bitkisel biyokütlelerden süper kritik su gazlaştırması ile hidrojen ne metan üretiminde yapıdaki hemiselülozun davranışının model bileşikler yardımı ile incelenmesi
Küçük Resim Yok
Tarih
2013
Yazarlar
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
Ege Üniversitesi
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/closedAccess
Özet
Gazlaştırması (Hidrotermal Gazlaşma) ile lignoselülozik biyokütlelerden üretimi, gelişmekte olan yeni bir teknolojidir. Hidrotermal gazlaşmada, %80'e varan oranda nem içeren yaş bitkisel biyokütlelerin kurutmaya gerek kalmadan doğrudan gazlaştırılabilmesi, yöntemin en önemli avantajını oluşturmaktadır. Bu yöntemde bitki yapısındaki organik kısım, suyun kritik sıcaklığı ve basıncının (374°C, 221 atm) üzerindeki reaksiyon koşullarında kendi suyu ile reaksiyona girerek büyük ölçüde gaz ürünlere dönüşmektedir. Kısmen de suda çözünen organik maddeler ile az miktarda katran ve kok oluşmaktadır. Gaz kısmındaki ana ürünler, CO2, H2 ve CH4 olup az miktarda CO ve C2-C4 hidrokarbonları da bulunmaktadır. Sulu çözeltide ise karboksilli asitler, alkoller, aldehit ve ketonlar, furfurallar ve fenoller gibi çok sayıda organik madde vardır. Maksimum gaza dönüşüm ve yüksek H2 ve CH4 oranına ulaşmak, sıvıdaki organikleri minimum düzeye indirmek ve katran-kok oluşumunu olabildiğince engellemek; başta gazlaştırılacak materyal türü, reaksiyon sıcaklığı ve basıncı olmak üzere diğer reaksiyon parametreleri ile kullanılan katalizöre bağlıdır. Bitki yapısındaki selüloz, lignin, hemiselüloz ve ekstraktif maddeler, hidrotermal gazlaştırmada farklı farklı davranış gösterirler. Bu nedenle gazlaşma veriminde ve ürün dağılımında çok önemli farklılıklar gözlenir. Son yıllarda bitkideki bu komponentleri ve bunları oluşturan model bileşikler üzerinde gazlaştırmadaki davranışlarını anlamak ve yöntemin endüstriyel uygulanabilirliğini saplamak amacıyla yoğun çalışmalar yapılmaktadır. Bitkinin yaklaşık 1/3'ünü oluşturan hemiselülozla ilgili literatürde yeterli çalışmanın olmaması önemli bir eksikliktir. Bu noktadan hareketle bu projede; bitki yapısındaki hemiselülozu oluşturan glikoz, mannoz, galaktoz, ksiloz, arabinoz ve galakturonik asit ile kavak, çam ve köknar talaşları ve bunlardan izole edilen hemiselülozlardan hidrotermal gazlaştırma ile hidrojen ve metan üretilebilme imkanları araştırılmıştır. Denemeler, 100 ve 285 cm3 reaktör iç hacmine sahip hidrotermal gazlaştırma düzeneğinde yapılmıştır. Maksimum mol H2 ve mol CH4 oluşumuna reaksiyon sıcaklığının (300, 400, 500 ve 600°C) ve sabit sıcaklıkta (400, 500 veya 600°C) reaksiyon basıncının (200, 275, 350 ve 425 atm) etkisi incelenmiştir. Katalizör olarak K2CO3, KOH, AK-Ni ve AK-Ru denenmiştir. Gaz, sıvı ve katı ürün verimleri, mol gaz /kg materyal olarak miktarları ve sıvı ürün bileşimi; GC, GC-MS, HPLC, TOC, SSM ve kolorimetre ile yapılan analizlerle belirlenmiştir. Reaksiyon sıcaklığının artmasıyla gaz verimi ve mol H2 ve mol CH4 miktarı artmış, reaksiyon basıncının artmasıyla da gaz verimi ve mol H2 miktarı azalmış, mol CH4 miktarı ise artmıştır. Hidrotermal gazlaştırmada oluşan sulu fazda; hidroksi asetik asit, formik asit, asetik asit, 5-MF, 1,4 dioksan, 5-HMF, furfural, 3-metil-2-siklopenten-1-on, fenol, o-, m-, p-kresoller gibi 28 adet organik bileşiğin miktarları belirlenmiştir. Glikoz, mannoz, galaktoz, ksiloz, arabinoz ve galakturonik asit'in hidrotermal gazlaştırmada benzer davranış gösterdiği belirleniştir. Literatürde ilk defa hidrotermal gazlaştırması denen mannoz, galaktoz, arabinoz ve galakturonik asit'in reaksiyon yürüyüşünün glikoz'a benzer olduğu kanaatine varılmıştır. Biyokütle örnekleri ve yine literatürde ilk defa hidrotermal gazlaştırması yapılan hemiselülozlarının, gazlaştırmada liginin içeriklerine göre farklılık gösterdikleri belirlenmiştir.;Hidrojen, Metan, Bitkisel Biyokütle, Hidrotermal gazlaştırma Süper kritik su gazlaştırması (SCWG),Glikoz, Mannoz, Galaktoz, Ksiloz, Arabinoz, Galakturonik Asit, Hemiselüloz.;Hydrogen, Methane, Plant Biomass, Hydrothermal gasification, Supercritical water gasification (SCWG), Glucose, Mannose, Galactose, Xylose, Arabinose, Galactronic acid, Hemicellulose.
Açıklama
Araştırmacılar; Mithat Yüksel, Sezai Erdem, Tülay Güngören Madenoğlu, Murat Sert
Araştırma Projesi -- Ege Üniversitesi, 2013
Araştırma Projesi -- Ege Üniversitesi, 2013
