Investigation of biomass and bioplastic wastes using fast heating rate thermochemical processes

---

Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2022

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: ALİCAN AKGÜL

Danışman: FEYZA KAZANÇ ÖZERİNÇ

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Bu çalışmanın amacı, hızlı ısıtma ve yavaş ısıtma hızlı termokimyasal prosesler kullanılarak şeker pancarı küspesi biyokütlesi ve polihidroksialkanoat (PHA) biyoplastik atıkların araştırılmasıdır. Biyokütle pirolizi, düşük ısıtma hızlı yatay tüplü fırın (HTF) ve yüksek ısıtma hızına sahip düşey borulu fırın (DTF) kullanılarak nitrojen, karbon dioksit ve buhar atmosferinde gerçekleştirilmiştir. Biyoçarlar, karbondioksit atmosferi altında düşük ısıtma hızlı termogravimetrik analizör (TGA) ve yüksek ısıtma hızlı tel örgü reaktör (WMR) kullanılarak gazlaştırıldı. Elde edilen sonuçlar, HTF pirolizinin biyoçarın grafitleşmesini arttırdığını göstermiştir. Diğer yandan, DTF biyoçarları daha yüksek mezo ve makro gözeneklilik göstermiştir. Bu nedenle, DTF biyoçarları hem TGA hem de WMR gazlaştırmasında daha yüksek gazlaştırma reaktivitesi göstermiştir. Öte yandan, WMR kullanılarak elde edilen gazlaştırma reaktivitesi, TGA kullanılarak elde edilenden daha yüksektir. Bunun sebebi ise biyoçarların TGA gazlaştırılması sırasında termal tavlanması nedeniyle olduğu görülmüştür. Tezin ikinci bölümünde, PHA biyoplastikleri ve gelensek muadilleri olan polietilen tereftalat (PET), karbon elyaf takviyeli kompozit (CFRC) ve blok kopolimerler kullanılmıştır. Numunelerin termal stabilitesini araştırmak için PHA, CFRC ve blok kopolimerler için TGA ve DSC analizi yapıldı. Tüm numuneler, katran ürünlerini ve çar miktarını araştırmak için tel örgü reaktörde hızlı piroliz (500 oC, ∼102 °C s-1) deneyleri gerçekleştirilmiştir. Katran ürünleri, gaz kromatografisi – kütle spektroskopisi (GC – MS) ile incelenmiştir. Blok kopolimerlerin ve PHA numunelerinin çar miktarları (ağırlıkça %2'den az), PET numunesinden elde edilene oranla (~%10.7 ağ.) daha düşük elde edilmiştir. Tüm PHA bileşikleri büyük miktarda organik malzemeler için yapı taşı olarak kullanılabilecek etil siklopropan karboksilat fraksiyonu (~%38-58) içerdiği görülmüştür.