Theses supervised by Prof. Dr. Hasan Merdun
10 theses · Akdeniz University
Biyobozunur atıklardan hızlı piroliz ile yakıt üretilmesi
Biyobozunur atıkların olumsuz çevresel etkilerini bertaraf etmek ve bu atıkları enerji kaynağı olarak değerlendirmek hem çevrenin korunması hem de yakıt/biyoyakıt üretilmesi çalışmalarında günümüzde yaygın bir şekilde ele alınmaktadır. Bu amaçla, bu çalışmada, biyobozunur madde olarak yemek, park-bahçe ve kağıt-karton atıkları kullanılarak hızlı piroliz yönteminin farklı parametre değerlerinin (partikül büyüklüğü, katalizör, sıcaklık ve reaksiyon/piroliz süresi) oluşan ürün verim ve/veya kalitesine etkileri araştırılmıştır. Bu kapsamda, 3 farklı partikül büyüklüğü, katalizör, sıcaklık ve reaksiyon süresi gibi parametre değerlerinin etkileri incelenmiştir. Çalışma sonuçlarına göre, farklı deneyler farklı miktarlarda biyoyağ, biochar ve gaz karışımları üretmiştir. Reaksiyon süresinin 15 dakika ve sıcaklığın 500oC olduğu deneyde en yüksek biyoyağ verimi elde edilmiştir. Elde edilen biyoyağ örneklerinin bileşenlerini belirlemek amacıyla yapılan GC-MS analizi sonucunda biyoyağın en fazla levoglucosan bileşiği içerdiği görülmüştür.
Benin'de cassava ve yam bitkileri atıklarının biyoenerji potansiyelinin araştırılması
Bu tez, Benin'de üretilen cassava ve yam bitkisi atıklarının enerji potansiyelini araştırmayı amaçlamıştır. Bu bağlamda, ilk olarak cassava, yam, kömür ve bunların karışımlarının termal davranışları termogravimetrik analiz (TGA) kullanılarak azot gazı ortamında 10, 20 ve 40 °C dk-1 ısıtma hızında (β) ve atmosferik basınçta analiz edilmiştir. Ardından, TGA verileri FWO ve KAS modelleri kullanılarak kinetik ve termodinamik analiz için kullanılmıştır. İkinci olarak, cassava, yam ve bunların karışımı için sıcaklık (T) ve taşıyıcı gaz akış hızı (TGAH) gibi hızlı piroliz proses parametreleri, Merkezi Kompozit Tasarım (MKT) ile Cevap Yüzey Yöntemi (CCY) kullanılarak Bio-Yağ Verimi (BYV) maksimize etmek için optimize edilmiştir. TG ve DTG eğrileri, hammaddelerin ilk kütle kaybını nem içeriğini gösteren 200 ila 250°C arasında göstermiştir. İkinci kütle kaybı 430 ila 530°C arasındadır ve yaklaşık %50-60'a karşılık gelmektedir. TG eğrilerine göre, cassava, yam ve karışımlarının bozunmaları yaklaşık 400-700ºC arasında gerçekleşmiştir. Kömür ise 600 ila 700°C arasında kademeli kütle kaybı ile ~600°C'ye kadar sabit kalmıştır. Cassava, FWO ve KAS modelleri için sırasıyla 124,28 ve 121,20 kJ mol-1 gibi nispeten düşük Ea sergilemiştir. FWO modeli için, yam'ın ortalama Ea değeri 129,15 kJ mol-1 ile biraz daha yüksek ve KAS modelinin ortalama Ea değeri ise 126,53 kJ mol-1'dür. Kömür için, her iki model de özellikle yüksek α (0,9) değerinde daha yüksek Ea göstermiştir; FWO için 384,34 kJ mol-1 ve KAS için 387,26 kJ mol-1 değerine ulaşmıştır; bu da onun daha sonraki aşamalarda daha fazla piroliz enerjisi gerektirdiği anlamına gelmektedir. Biyokütlenin hızlı pirolizi için optimum koşullar cassava ve yam için 400oC, cassava ve yam için sırasıyla 200 mL dk-1 ve 500 mL dk-1 olarak belirlenmiştir. En yüksek BYV %47,83 ile karışımda 460°C ve 300 mL dk-1'daki hızlı piroliz şartlarında elde edilmiştir. 200, 500 ve 300 mL dk-1 TGAH'da elde edilen bio-yağ numunelerinin bileşikleri analiz edildiğinde, 300 mL dk-1 hızlı piroliz uygulaması sonucunda elde edilen biyo-yağın daha dengeli hidrokarbon ve asit içeriğine sahip olduğu belirlenmiştir. Genel olarak, cassava ve yam için optimum parametre değerleri, biyoyakıt veya değerli kimyasallar üretmek için uygun görünmektedir.
Antalya Körfezi'nde gemi kaynaklı sintine suyu ve atıksu deşarjlarının deniz kirliliğine etkisi üzerine risk değerlendirmesi ve kontrolü
Tüm dünya denizleri yılda 10 milyar ton balast suyu, 10 milyon ton pis su, 3,25 milyon ton petrol ve milyonlarca ton katı atık ile kirletilmektedir. Genellikle, liman kentlerinde gemilerin sintine ve atıksularından kaynaklanan bir deniz kirliliği riski ile karşı karşıya kalınmaktadırlar. Yaşamak için ihtiyaç duyduğumuz oksijenin %70'i denizler tarafından sağlanmaktadır. Bundan dolayı üç tarafı denizlerle çevrili olan Ülkemizin, turizm, balıkçılık ve deniz ticareti açısından büyük bir gelir kaynağı olan Mavi Vatan denizlerimizin kirlilikten korunması büyük bir öneme sahiptir. Denizlerimizde petrol ürünlerinin karakterizasyonuna ilişkin çalışmalarına rastlansa da gemilerden kaynaklı sintine suyu ve atıksuyun kontrolü ve yönetimi konularında literatürde henüz bir çözüm oluşturulamamıştır. Denizlerde petrol kirliliği ve kazalardan kaynaklı oluşabilecek kirlilik konusunda risk değerlendirmesi ve yönetimi çalışmaları yapıldığı görülmüştür. Ancak, gemilerden kaynaklı atıkların risk değerlendirmesi ve kontrolü konusunda çalışmaya rastlanmaması nedeniyle özgün bir çalışma olacaktır. Çalışmada gemilerden kaynaklı atıksu ile sintine suyunun risk hesaplamasında geliştirilen ve literatürde ilk defa kullanılan model her limana veya her gemiye uygulanabilir bir özelliğe sahiptir. Ayrıca bu atıkların oluşturduğu insan sağlığı riskinin de ilk defa bu çalışma ile hesaplanarak önemli boyutlarda olduğunu da görülmüştür. Çalışmada bir geminin üretebileceği sintine atığı miktarının 0,78-3,16 m3 arasında ve atıksu atığı miktarının ise 9,28-15,38 m3 arasında değişebileceği belirlenmiştir. Deniz suyunda ölçülen ağır metal konsantrasyonları ilgili yönetmelik kapsamında değerlendirildiğinde krom 16 kat, çinko 7,5 kat, demir 162 kat daha yüksek olduğu görülmüştür. Sintine ve atıksu içeriğindeki ağır metallerden kaynaklı MCS yöntemiyle hesaplanan insan sağlığı kanserojen risk değerleri hesaplamalara göre en yüksek riski sintine suyu içeriğindeki Ni'in oluşturduğu tespit edilmiştir. Bu çalışma kapsamında geliştirilen model sayesinde liman veya körfezler gibi hassas alanlarda kullanılarak sintine ve atıksuyun oluşturduğu riskin azaltılabileceği değerlendirilmektir. Antalya Körfezi'nde yapılan bu çalışmadan elde edilen veriler gemi atıklarının etkin ve doğru şekilde yönetimi konusunda daha kapsamlı çalışmaların da yapılmasına ihtiyaç olduğunu göstermektedir.
Termal analiz, optimizasyon ve katalitik hızlı piroliz ile pirinanın enerji potensiyelinin incelenmesi
Bu çalışmada, pirina (OP) karakterize edilmiş ve enerji potansiyelini incelemek için hızlı piroliz ve katalitik hızlı piroliz işlemlerinde biyokütle olarak kullanılmıştır. OP, kömür ve bunların karışımlarının termal davranışı Thermogravimetric (TG)-Fourier Transform Kızılötesi Rezonans (FTIR) entegre sistemi kullanılarak incelenmiştir. OP'nin karakterizasyonu sırasında, pirinanın ön analizi, enerji kullanımında termal dönüşüm için çok uygun olan %4.23'lük düşük nem içeriği, %3.13'lük düşük kül içeriği ve %79.71'lik yüksek uçucu madde içeriği ortaya çıkarmıştır. Element analizi, OP'nin %59.43 karbon, %8.97 hidrojen ve %29.83 oksijen içeriği ile 27.68 MJ kg-1'lık üst ısıl değere (HHV) sahip olduğunu göstermiştir. OP'nin selüloz, hemiselüloz ve lignin içeriği sırasıyla %27.94, 29.84 ve 33.87 olarak bulunmuştur. TGA/FTIR analizi sırasında, 20-30 mg arasında değişen numuneler, 100 mL dak-1'lık bir taşıyıcı gaz (azot gazı) akış hızında ve oda sıcaklığından 950oC'ye kadar farklı ısıtma hızlarında (10, 20, 30, 40 oC dak-1) ısıtılmıştır. TGA/FTIR analiz sonuçları, kinetik parametreleri belirlemek için Flynn-Wall-Ozawa (FWO) ve Kissenger-Akahira-Sunose (KAS) izo-dönüşüm modelleri kullanılarak modellenmiştir. OP'nin hızlı pirolizi serbest-düşme-tüp-reaktörlü piroliz sisteminde gerçekleştirilmiştir. Maksimum biyoyağ verimi optimum şartlarını belirlemek için hammadde partikül boyutu, reaksiyon sıcaklığı ve taşıyıcı gaz akış hızı piroliz proses parametrelerinin etkileri incelenmiştir. Proses parametrelerinin modellenmesi ve optimizasyonu, merkezi kompozit tasarım (MKT) ile cevap yüzey yöntemi (CYY) kullanılarak elde edilmiştir. 1.5 mm partikül boyutunda, 490°C sıcaklıkta ve 400 mL dak-1 taşıyıcı gaz akış hızında %58.13 (8.72 g) maksimum OP biyoyağ verimi elde edilmiştir. Katalitik hızlı piroliz sırasında 425, 500, 575, 650 ve 725°C farklı reaksiyon sıcaklıklarında, 1.5 mm partikül boyutunda ve 200 mL dak-1 taşıyıcı gaz akış hızında katalizör olarak alüminyum oksit (Al2O3), sodyum karbonat (Na2CO3), potasyum karbonat (K2CO3) ve zeolit socony mobil-5 (ZSM-5) kullanılmıştır. Dört katalizör için optimum reaksiyon sıcaklığı 500°C ve katalizör olarak Al2O3 kullanıldığında en yüksek biyoyağ verimi ise 7.61g (%50.73) olarak bulunmuştur. Katalitik hızlı piroliz deneylerinden elde edilen biyoyağ numunelerinin elementel ve GC-MS analizleri gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmada katalizör kullanımı biyoyağdaki oksijen içeriğini azaltmayı ve biyoyağ verimini artırmayı amaçlamaktadır. Al2O3 %12.53 ile %5.73 arasında değişen en düşük bioyağ oksijen içeriğine sahiptir. ZSM-5 %15.06 ile %12.55 arasında değişen en yüksek bioyağ oksijen içeriğine sahiptir. GC-MS analizi, katalizör kullanılmadan, pirinadan elde edilen piroliz yağının çoğunlukla asitler ve az miktarda alkol, aromatikler ve ketonlar içerdiğini ortaya çıkarmıştır. Al2O3, K2CO3, Na2CO3 ve ZSM-5 katalizörlerinin kullanılması, biyoyağ kimyasal bileşiklerinin türü ve dağılımı üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. OP hızlı pirolizden elde edilen biyoyağ numunelerinin karboksilik asit içerikleri, katalizörlerin uygulanmasıyla önemli ölçüde azalmıştır. Biyoyağdaki aromatik içerik, katalizörler kullanılarak önemli ölçüde artmış ve Al2O3 için en yüksek değerine (%56.13) ulaşmıştır. Na2CO3 katalizör olarak kullanıldığında düşük aromatik içerik gözlenmiştir. Biyoyağdaki keton ve alkol içeriği de katalizör olarak K2CO3, Na2CO3 ve ZSM-5 kullanılarak artırılmıştır. Al2O3 için aynı şeyi söylemek mümkün değildir.
Sera atıklarından hızlı piroliz ile elde edilen biyoyağın cevap yüzey yöntemi ile optimizasyonu
Biyokütleden hızlı piroliz ile biyoyağ elde etme sırasında biyoyağ verim ve kalitesine etkili olan çeşitli parametreler söz konusudur. İstenilen miktar ve kalitede biyoyağ elde etmek için bu parametrelerin en uygun değerlerinin bilinmesi ekonomik olarak enerji üretimi açısından önemlidir. Bu doğrultuda, bu tez çalışması kapsamında, biyokütle kaynağı olarak seçilen domates, biber ve patlıcan sera atıklarının karışımından oluşan biyokütleden hızlı piroliz yöntemi ile yüksek verim ve kalitede biyoyağ üretilmesi için uygun işletme koşullarının araştırılması amaçlanmıştır. Hızlı piroliz işletme parametrelerinin optimum değerlerinin belirlenmesi amacıyla cevap yüzey yöntemi (CYY) merkezi kompozit tasarım (MKT) kullanılarak deneysel tasarım oluşturulmuştur. Biyoyağ kalitesine katalizörün etkisini araştırmak amacıyla optimum koşullarda potasyum karbonat (K2CO3), bakır oksit alümina (CuO), ZSM-5 ve alüminyum oksit (Al2O3) katalizörleri ile katalitik hızlı piroliz deneyleri yürütülmüştür. Sera atıkları karışımından oluşan biyokütlenin hızlı pirolizi için optimum proses işletme koşulları 400oC sıcaklık, 1,5 mm partikül boyutu ve 300-350 mL/dk azot gazı akış hızı olarak belirlenmiştir. Bu koşulların uygulanması sonucu hızlı piroliz prosesi ile elde edilen biyoyağ verimi yaklaşık %49'a ulaşmıştır. İki farklı gaz akış hızında (300 ve 350 mL/dk) elde edilen biyoyağ numunelerinin bileşenleri incelendiğinde ise hızlı pirolizin 300 mL/dk akış hızında uygulanması sonucunda biyoyağın daha fazla hidrokarbon ve asit içeriğine sahip olduğu belirlenmiştir. Belirlenen optimum koşullarda farklı katalizör kullanılarak katalitik hızlı piroliz uygulaması sonucunda seçilen katalizörlerin biyoyağ miktarını önemli derecede etkilemediği belirlenmiştir. Ancak, optimum koşullarda hızlı piroliz sonucu elde edilen H/C oranının artması ve O/C oranının azalması katalizör olarak K2CO3 kullanımıyla mümkün olmuştur. Katalizörlerin etkisi biyoyağ bileşenleri açısından değerlendirildiğinde katalizör olarak K2CO3 kullanımının hidrokarbon üretimini arttırdığı belirlenmiştir. Diğer katalizörlerin kullanımı ise asetik asit üretiminin artmasını sağlamıştır. Genel olarak farklı katalizörlerin kullanımı farklı kimyasal bileşiklerin elde edilmesini sağlamıştır.
Biyokütlenin hızlı piroliz parametrelerinin optimizasyonu ve katalizörün ürünlere etkileri
Biyokütle, bol miktarda bulunması ve düşük emisyonu sebebiyle yakın zamanda tükenecek olan fosil yakıtların yerini alabilecek umut verici alternatif bir enerji kaynağı haline gelmiştir. Termokimyasal dönüşüm teknolojilerinden olan hızlı piroliz, biyokütleyi biyoyağ gibi değerli ürünlere dönüştürmenin önemli yöntemlerinden biridir. Bu çalışmada, Nijer'de bol miktarda bulunan fakat az kullanılan Pearl Millet (Millet) ve Sida cordifolia (Sida) biyokütle olarak kullanılmıştır. Beş farklı ısıtma hızında (10, 20, 30, 40, 50 °C/dk) ve atmosferik basınç altında piroliz ve yakma proseslerini temsilen azot gazı ve hava ortamında her iki biyokütle için termogravimetrik analiz (TGA) gerçekleştirilmiştir. Kinetik ve termodinamik parametreler, eş-dönüşümlü modeller olan Flynn-Wall-Ozawa (FWO) ve Kissenger-Akahira-Sunose (KAS) ile belirlenmiştir. Daha sonra, Cevap Yüzeyi Yöntemi (CYY) kullanılarak, Millet ve Sida'nın hızlı pirolizinden maksimum biyoyağ verimi (BV) elde etmek için parçacık boyutu (PB), reaksiyon sıcaklığı (RS) ve azot gazı akış hızı (AGAH) gibi proses parametrelerinin optimizasyonu Merkezi Kompozit Tasarım (MKT) yaklaşımı ile gerçekleştirilmiştir. Deneysel tasarım ile seçilen proses parametrelerinin Millet ve Sida'nın pirolizi ile biyoyağ üretim verimine etkisi incelenmiş ve ANOVA analizleri ile faktörler açısından ampirik modeller oluşturulmuştur. BV ile parametreleri ilişkilendirmek amacıyla ikinci dereceden polinom denklemleri geliştirilmiştir. Optimize edilmiş proses parametre değerleri kullanılarak yapılan hızlı piroliz deneylerinde katalizörlerin, ürün dağılımı ve biyoyağ kalitesi üzerindeki etkilerini araştırmak için, zeolit socony mobil-5 (ZSM-5), seryum oksit (CeO2), zirkonyum oksit (ZrO2), çinko oksit (ZnO) ve sodyum karbonat (Na2CO3) gibi beş farklı katalizör kullanılarak Millet ve Sida'nın katalitik hızlı pirolizi (KHP) gerçekleştirilmiştir. Millet ve Sida'nın pirolizinden elde edilen TGA verileri FWO ve KAS modellerinde kullanılarak hesaplanan aktivasyon enerjisi (Ea) sırasıyla 89.63 ve 83.89, 80.74 ve 74.74 kJ/mol'dür. Benzer şekilde, Millet ve Sida'nın yakılmasından elde edilen TGA verileri FWO ve KAS modellerinde kullanılarak hesaplanan Ea sırasıyla 57.27 ve 49.47, 58.91 ve 51.08 kJ/mol'dür. FWO ve KAS kullanılarak elde edilen Ea, entalpi değişimi (ΔH), antropi değişimi (ΔS) ve Gibbs serbest enerji değişimi (ΔG) gibi kinetik ve termodinamik parametreler, Millet ve Sida'nın piroliz ve yakma yöntemleriyle biyoenerji üretimi için dikkate değer biyokütleler olduklarını göstermektedir. Optimizasyon işleminde, kübik ve kuadratik modeller sırasıyla Millet ve Sida'nın verilerini en iyi şekilde temsil etmiştir. Millet ve Sida'nın maksimum BV her iki biyokütle için %48.27 ve 48.00 olarak, 1.5 mm, 400°C ve 200 mL/dk optimum parametre değerlerinde elde edilmiştir. Optimize edilmiş proses parametre değerleri kullanılarak gerçekleştirilen KHP deneyleri sırasında BV, katalizör ve biyokütle türünden bağımsız olarak azalırken, biochar ve gaz karışım miktarlarında belirli bir eğilim gözlenmemiş, yani bazen azalmış bazen de artmışlardır. Tüm katalizörler arasında, CeO2'in Millet'in KHP'sinden asitler ve alkanlar; Sida'nın KHP'sinden ise asitler, ketonlar ve aromatikler üretmek için en uygun olduğu bulunmuştur. Na2CO3 katalizörü ile Millet'ten yüksek miktarda ketonlar ve Sida'dan ise alkanlar elde edilmiştir. Millet biyokütlesinden ZrO2 katalizörü ile üretilen biyoyağda yüksek miktarda aromatik bileşiklerin, ZSM-5 katalizörü ile üretilen biyoyağda ise alkoller, aminler ve diğer kimyasalların bol miktarda bulunduğu belirlenmiştir. Genel olarak, optimize edilmiş parametre değerleri kullanılarak KHP ile Millet ve Sida biyokütlelerinin yakıt (biyoyağ) veya değerli kimyasallar üretmek için uygun olduğu görülmektedir. ANAHTAR KELİMELER: Hızlı Piroliz, Katalizör, Optimizasyon, Pearl Millet, Sida cordifolia, Yenilenebilir Enerji.
Biyokütle hızlı piroliz ürünlerinin yapay sinir ağları ile modellenmesi
Dünya ve ülkemizde çoğunlukla seralarda üretimi gerçekleştirilen domates, biber ve patlıcan bitkilerinin hasat atıklarının çevreye yükü oldukça fazladır. Geleneksel yöntemlerle bitkisel atıkların bertarafına yönelik çalışmalar ülkemizdeki katı atık yönetimi çerçevesinde yürütülmektedir. Atık durumundaki biyokütlelerin hem çevreye yükünü azaltacak hem de katma değerli çıktılara dönüşmesini sağlayabilecek teknolojilerin geliştirilmesine yönelik çalışmalar global politikalar ve eylem planları ile teşvik edilmektedir. Ulusal ve uluslararası alanda iklim, çevre ve biyoekonomi çerçevesinde biyokütleden enerji elde edilmesine yönelik akademik ve sektörel bazda araştırmalara sağlanan fon destekleri ile bu alan popülerliğini korumaktadır. Bu tez çalışması kapsamında katı atık tanımı içerisindeki bitkisel/tarımsal atık kaynaklı biyokütle olarak sınıflandırılmış domates, biber ve patlıcan bitkilerinin hasat atıklarının piroliz yöntemi ile bertarafı ve enerji açısından potansiyeli değerlendirilmiştir. Tez çalışması 3 ana bölümden oluşmaktadır. İlk bölümde sera atıkları olarak tanımlanan domates, biber ve patlıcan bitkilerinin hasat atıklarının ön, bileşenler, elementel, FT-IR ve ICP-MS karakterizasyonları gerçekleştirilmiştir. Literatürde piroliz yöntemi ile enerji ve farklı ürünlere dönüşme ekseninde kaynak olarak kullanılabilmesi raporlanan birçok biyokütle ile düşük nem içeriği, yüksek uçucu madde özellikleri ile benzer özelliklere sahip olduğu tespit edilmiştir. İkinci bölümde domates, biber ve patlıcan bitkilerinin hasat atıklarının tek tek, eşit kütleli ikili ve üçlü karışımlarının piroliz ortamında termogravimetrik analizi (TGA) gerçekleştirilmiştir. TGA çerçevesinde elde edilen bilgilerden TG ve DTG ile biyokütlelerin ısıl davranışlarına yönelik önemli bilgiler elde edilmiştir. Biyokütlelerin TGA verileri ile FWO, KAS ve Starink kinetik modelleri oluşturulmuştur. Kinetik modeller kullanılarak biyokütlelerin tekli, ikili ve üçlü karışımlarının Aktivasyon enerjileri (Ea) 69.41-104.44 kJmol-1 olarak belirlenmiştir. Sera atıklarının FWO, KAS ve Starink kinetik model uyumluluğu, Ea ve termodinamik parametreler açısından değerlendirildiğinde tekli, ikili ve üçlü karışımların biyokütle enerjisi eldesi açısından önemli bir kaynak olabileceği değerlendirilmiştir. Biyokütlelerin tekli kullanımında domatesin, ikili karışımlarda ise domatesin biber ve patlıcan ile oluşturduğu karışımların Ea açısından durumu karışım sinerjisi açısından önemli bilgiler vermektedir. Biyokütle kaynaklarının çeşitliliği, biyokütleden enerji eldesinde kullanılacak olan teknolojik altyapı ihtiyacına yönelik araştırmaların sayı ve çeşitliliğinin kurgusunda önemli bir faktördür. Özellikle potansiyel yeni biyokütle kaynaklarından enerji elde edilmesine yönelik gerçekleştirilen araştırmalarda ürüne etki edecek parametrelerin sayısının çokluğu zaman ve maliyet gibi kaynak kullanımında yeni yaklaşımların geliştirilmesi ihtiyacını oluşturmuştur. Bu kapsamda farklı matematiksel yaklaşımların deney tasarımlarının kurgulanmasında kullanıldığı araştırmalar literatürde yer almaktadır. Matematiksel yaklaşımlardan biri olan ve insan sinir ağ yapısının çalışma prensibini farklı araştırma problemlerinin çözümünde kullanan yapay sinir ağları yöntemi ile biyokütleden enerji eldesinde piroliz yöntemi kullanılarak gerçekleştirilen araştırmalar literatürde sınırlıdır. Literatürdeki çalışmalarda, araştırmacılar tarafından incelenen veri setleri genellikle literatürden sağlanmaktadır. Tez çalışmasının üçüncü bölümünde yapay sinir ağları (YSA) yöntemi kullanılarak Akdeniz Üniversitesi Çevre Mühendisliği bölümünde yer alan piroliz cihazında gerçekleştirilen hızlı piroliz deneylerinden elde edilmiş verilerden iki farklı uygulama veri seti oluşturulmuştur. İki uygulama veri seti ile YSA mimarileri üzerine araştırmalar gerçekleştirilmiştir. Hızlı piroliz deneylerinde kullanılan biyokütlelere ait ön, bileşen ve elementel analiz sonuçları proses parametreleri ile birlikte kümelenerek iki uygulama veri seti 14 model üzerinde YSA mimarileri incelenmiştir. Girdi parametresi olarak en az 4 en fazla 21 parametre, hızlı piroliz ürünleri çıktısı açısından 4 farklı çıktı çerçevesindeki YSA modelleri gizli katman nöron sayısı, gizli katman sayısı ve verilerin eğitim/test/doğrulama yüzde bölümleri açısından incelenmiştir. Çalışmalar sonucunda proses parametreleri ile elementel ve bileşenler analizi kümelerine yönelik model performanslarının diğer modellere görece daha başarılı oldukları belirlenmiştir. Performans açısından başarılı bulunan modellerden tez çalışmasında kullanılan domates, biber ve patlıcan atıklarının tekli, ikili ve üçlü karışımları çerçevesinde sıvı ürünü için verileri modellerde kullanılmamış deneylere yönelik teorik sonuçlar üretilerek validasyon çalışmaları yürütülmüştür. Elde edilen sonuçlarda ilk uygulama verisinden elde edilen modellerden ikisinin diğer modellere göre daha başarılı olduğu belirlenmiştir. Çalışma sonucunda geliştirilen YSA modelinin hızlı piroliz deneyleri öncesi sıvı ürün açısından ön uygulama aracı olarak kullanılabilme potansiyeli olduğu söylenebilir. Akdeniz Üniversitesi Çevre Mühendisliği bölümünde yer alan piroliz cihazında gerçekleştirilecek yeni hızlı piroliz deney verileri ile ön uygulama aracının geliştirilerek sıvı ürün dışındaki diğer ürünlere yönelik de bir ön uygulama aracı olarak kullanılabileceği öngörülmektedir
Organik atıkların hızlı pirolizi ile biyoyağ üretilmesi
Türkiye gibi ülkelerde biyokütle en bol enerji kaynaklarından biridir. Biyokütle enerji üretiminde ilginç ve iyi gelecek vadeden bir alandır. Verimli, makul maliyet ve çok çaba gerektirmeyen ve çevre dostu yöntemlerle biyokütleden enerji üretimi, dünya çapında yoğun çalışılmaktadır. Yeni yöntemlerle elde edilen enerji, çevre kirletici enerji kaynakları yerine geçebilir. Biyoyağ üretiminde biyokütle olarak bitki ve gıda atıklarının kullanılması atık yönetimi ve enerji üretimi için yararlı bir yöntemdir. Hızlı piroliz biyokütlenin biyo petrol üretimi için umut verici bir yöntemdir. Bu çalışmada, park-bahçe ve mutfak atıkları karışımı biyokütle malzemesi olarak kullanılmıştır. Partikül büyüklüğü 1-1.5 mm olan toplam 15 g biyokütle örneği kullanılmıştır. Dolomit, kalsit ve zeolit olmak üzere üç farklı doğal katalizör; üç farklı piroliz sıcaklığı (450, 500, 550oC) ve sabit taşıyıcı gaz (azot) akış hızında (500 mL/dak) hızlı piroliz deneyleri gerçekleştirlmiştir. Biochar ve biyoyağ açısından her üç katalizörün verim ortalaması birbirine yakın, ancak, gaz verimi açısından zeolite katalizörünün ortalaması daha yüksek bulunmuştur. Elde edilen biyoyağ bileşenlerini belirlemek amacıyla GC-MS analizi yapılmış ve asetik asit biyoyağ içerisinde en fazla miktarda belirlenmiştir.
Ters osmoz konsantre sularının denize deşarjının çevresel etkilerinin araştırılması
Su arıtımı adsorpsiyon, katalitik prosesler, manyetik destekli prosesler, membran prosesleri gibi birçok farklı tekniği içermektedir. Membran prosesleri son yıllarda kompakt yapıları, ekonomik ve çevre dostu olmaları, yüksek su kalitesine sahip olmaları ve başka bir kimyasal bileşene ihtiyaç duymamaları gibi avantajları nedeniyle oldukça popüler bir hale gelmiştir. Deniz suyunda membran prosesleri ile tuz giderimi gittikçe yaygınlaşan bir yöntemdir. Membran prosesleri arasında ters osmoz yöntemi ile arıtım oldukça yaygın ve etkili bir yöntemdir. Deniz suyunda tuz giderimi, gittikçe büyüyen - temiz su kaynağı sıkıntısı yaşayan ve su şebeke hattı olmayan - sahil şehirlerinin su kıtlığı sorununa bir çözümdür. Ancak, tuzluluk giderim tesislerinde oluşan tuzlu suyun yakındaki deniz ortamına deşarjı sonucu deniz organizmalarının üremesi ve gelişmesi olumsuz etkilenmekte, bu durum bölgedeki tüm deniz yaşamını önemli derecede etkilemektedir. Bundan dolayıdır ki, tuzluluk giderim tesislerinin ve deniz ortamına deşarjlarının çevresel etkilerini araştırma çalışmaları tüm Dünya'da artmaktadır. Bu tez çalışmasında Bağla ve Gümbet Koyları, Bodrum-Muğla/Türkiye'de yer alan iki farklı turizm tesisin TO konsantre deşarjının deniz ortamına etkileri araştırılmıştır. Yapılan analiz sonuçlarına göre; difüzör üstünde derinlik ortalamalı tuzluluk artışı Bağla Koyunda ‰ 0,2 ve tuzluluk artışı Gümbet Koyunda ise ‰ 0,2 olarak bulunmuştur. Karışım bölgesinde ise tuzluluk artışı Bağla Koyunda ‰ 0,14 ve Gümbet Koyunda ‰ 0,2 olarak bulunmuştur. Deşarj edilen TO konsantresinin tuzluluğu/iletkenliği doğal deniz suyundan % 10-11 kadar daha fazla olduğu görülmektedir. TO konsantresinin analizlerinde, bulanıklık, AKM, pH, sülfat, klorür, TOK, TN değerlerinin normal aralıklarda olduğu tespit edilmiştir. Konsantrasyonların doğal deniz suyu değerlerine çok yakın olduğu, TO besleme suyunun konsantrasyonlarından % 10-15 fazla olduğu görülmektedir. Sıcaklık artışının 10 m yatay mesafede 2 ºC'den daha az aralıklar içerisinde olduğu görülmüştür. Difüzör üstü bölgede fekal koliform tespit edilmemiştir. Derinlik bazlı pH ve ÇO doygunluk profilleri analizlerinde deşarjdan dolayı herhangi bir önemli değişim tespit edilmemiştir.
Sera atıklarından katalitik hızlı piroliz yöntemi ile elde edilen sıvı ürünün kalitesinin incelenmesi
Biyokütle, fotosentez yoluyla bitkiler tarafından üretilen, yenilenebilen ve fosil kökenli olmayan organik maddeler olarak adlandırılmaktadır. Yenilebilir enerji kaynağı olan biyokütle çeşitli dönüşüm teknikleri ile ekonomiye kazandırılabilir. Özellikle teknolojinin ilerlemesi ve yeni proseslerin keşfedilmesi ile biyokütleden elde edilen katı, sıvı ve gaz halde enerji yoğunluğu arttırılmış ürünler elde edilebilmektedir. Bu çalışmada, yoğun sera atıklarından olan domates, biber ve patlıcan atıklarından termokimyasal proses tekniği olan hızlı piroliz yöntemi ile nitelikli sıvı ürün üretilirken, piroliz sıcaklığı ile katalizör türü ve miktarının sıvı ürün verimi ve kalitesi üzerine etkileri incelenmiştir. Katalizör olarak seryum oksit, çinko oksit, zirkonyum oksit ve demir (III) klorür kullanılarak hızlı piroliz deneyleri gerçekleştirilmiştir. Sıvı ürün örneklerinin bileşen yüzdeleri ve oksijen/karbon değerleri karşılaştırılarak, ürünün yapısı veya bileşenleri (kalitesi) "GC-MS ve Elementel Analiz" ile belirlenerek, ürünlerin karaktrizasyonu yapılmıştır. Deneyler sonucu, ortalama en yüksek sıvı ürün verimine (%45,4) demir (III) klorür katalizörü kullanımı sonucu ulaşılmıştır. Katalizör türünün sıvı ürün verimini arttırdığı, ancak, piroliz sıcaklığı ile katalizör miktarının önemli bir etkisinin olmadığı belirlenmiştir.