Theses supervised by Prof. Dr. Kamil Ekinci
17 theses · Isparta University of Applied Sciences
Rezene (Foeniculum vulgare L.), kişniş (Coriandrum sativum L.), kimyon (Cuminum sativum L.) ve anason (Pimpinella anisum L.) tohumlarından biyodizel üretim olanaklarının belirlenmesi
Bu tez çalışmasında genellikle uçucu yağ eldesi ve baharat amaçlı kullanılan anason (Pimpinella anisum L.), rezene (Foeniculum vulgare L.), kişniş (Coriandrum sativum L.) ve kimyon (Cuminum sativum L.) tohumlarından biyodizel üretim olanakları incelenmiştir. Bu tohumların yağ asidi profilleri incelendiğinde yapılarında yüksek miktarda biyodizel için elverişli olan C18:1C6 (petroselinik asit) ve C18:2 (linoleik asit) içerdikleri tespit edilmiştir. Çalışmada petroselinik ve linoleik asit açısından zengin olan bu tohumların, uçucu yağları alındıktan sonra ve uçucu yağları alınmadan önceki sabit yağ profilleri incelenerek muhtemel bir biyodizel üretiminde ortaya çıkabilecek sonuçların kıyaslanması amaçlanmıştır. Çalışmada uygulanan bir yöntem; tohumların hiçbir işlem görmeden soğuk sıkım ile sabit yağlarının alınması ve ardından çıkan posalardan clavenger cihazı ile su distilasyonu işleminin uygulanıp uçucu yağlarının alınması, diğer yöntem ise; buhar destilasyonu uygulanarak uçucu yağlarının elde edilmesi ve çıkan posaların soğuk sıkım işlemi ile sabit yağlarının eldesi şeklindedir. Uçucu yağları alınan tohumların posalarında kalan sabit yağların değerlendirilebilirliğini görebilmek amacıyla tezde yöntem iki farklı şekilde yürütülmüştür. Her iki uygulamada da; yağ asidi profilleri incelenmiş ve çıkan değerler sonucunda muhtemel bir biyodizel üretiminde ortaya çıkabilecek veriler hesaplanmıştır. Yapılan çalışmada her iki uygulama için de; uluslararası biyodizel standartlarına uyumlusonuçlar elde edilmiştir.
Organik tarımda kullanılabilir kompost üretiminde farklı biyokömür uygulamalarının etkisi
Bu tez çalışmasında meyve suyu işleme atığı olan nar kabuğunun 400 ºC sıcaklıkta pirolizi ile üretilmiş olan biyokömürün (BK) ve amino asit (AA), hümik asit (HA), nitrik asit (HNO3) ve potasyum hidroksit (KOH) ile modifikasyonu yapılmış modifikasyonlu biyokömürlerin kompostlaştırma işlemine etkileri incelenmiştir. Farklı biyokömür uygulamalarının kompostlama parameterelerine (sıcaklık, CO2, nem içeriği, organik madde içeriği, C, N, amonyum, nitrat ve toplam azot) ve NO2 ve NH3-N salınımları ile gerçekleşen N kayıplarına etkileri araştırılmıştır. Çalışmada kompost ham materyali olarak sığır gübresi (SG), tavuk gübresi (TG), saman (S) ve biyokömürler kullanılmıştır. Çalışmada uygulamalar; kompost (Kontrol), biyokömür (Kontrol biyokömür) (BK), amino asit modifikasyonlu biyokömür (AA-BK), hümik asit modifikasyonlu biyokömür (HA-BK), nitrik asit modifikasyonlu biyokömür (HNO-BK) ve potasyum hidroksit modifikasyonlu biyokömür (KOH-BK) uygulamalı kompost karışımları olarak isimlendirilmiştir. Her uygulamanın etkileri ikişer adet 100 l'lik paslanmaz çelik reaktörlerde, 33.27 gün süren bir çalışma ile belirlenmiştir. Tüm reaktörler 70 ºC sıcaklığa ulaşmıştır. AA-BK uygulaması 10 saat KOH-BK uygulması ise 25 saat 70 ºC sıcaklıkta kalarak sanitasyon şartını yerine getirmiştir. N2O sonuçlarına göre kompostlaştırma işlemiminin ilk günlerinde ve olgunlaşma evresinde N2O salınımları tüm karışımlarda artmıştır. Kompost karışımlarının başlangıç ve bitiş C/N oranları sırası ile 23-25 ve 14-18 aralığında tespit edilmiştir. En az amonyak salınımı KOH-BK uygulamasında gerçekleşmiştir ve kontrol kompost grubuna göre %5 daha az azot kaybetmiştir. Nitrat sonuçlarına göre en fazla nitrifikasyon KOH-BK uygulamasında gerçekleşmiştir. Analiz sonuçlarına göre KOH-BK uygulaması Kontrol uygulamasına göre 4 kat daha fazla NO3-N içermektedir.
Laboratuvar ölçekli merkezi ısıtmalı biyogaz reaktörü tasarımı, yapımı ve işletilmesi: mekanik karıştırma sürelerinin biyogaz üretim verimine etkisi
Bu tez çalışması üç aşamadan oluşmaktadır. 1. aşamada, 10 L hacimli prototip Sürekli Karıştırmalı Tank Reaktör (CSTR) tasarımı ve yapımı, 2. aşamada, 8 adet 10 L hacimli laboratuvar ölçekli merkezi ısıtmalı CSTR reaktör sistem tasarımı ve yapımı gerçekleştirilmiş ve 3. aşamada ise sığır gübresi fermentasyonunda farklı mekanik karıştırıcı çalışma sürelerinin biyogaz üretimine etkisi belirlenmiştir. CSTR reaktör sistemi sıcaklık kontrolü, merkezi otomatik su ısıtma sisteminin sıcaklık geri beslemeli kontrolü ile sağlanmıştır. Ayrıca, biyogaz sisteminde karıştırma için kullanılan elektrik motorlarının çalıştırılması, reaktörlerin dış ceket sisteminde dolaşan su sirkülasyonu ve sıcaklıkların ölçümü PLC aracılığı ile yapılmıştır. Mekanik karıştırıcı çalışma rejimleri 5/30, 10/30, 15/30, 20/30 (dakika çalış/dur) olarak belirlenmiştir. Denemelerin başlangıcında ana malzeme özellikleri (katı madde ve uçucu katı madde içeriği ve pH) belirlenmiştir. Efektif çalışılan hacim olarak 8 L, hidrolik bekleme süresi 20 gün ve günlük yükleme miktarı 400 mL olarak belirlenmiştir. Katı madde içeriği %8-9 olarak ayarlanmıştır. Denemeler süresince, biyogaz debisi, metan konsantrasyonu, günlük yüklenen materyal miktarı, katı madde ve uçucu katı madde içeriği, pH değerleri ölçülmüştür. Deneme sonuçları, mekanik karıştırıcı çalışma sürelerinin artması ile özgül metan üretimi hızının az miktarda arttığını, kümülatif metan üretimi açısından, 10/30, 15/30 ve 20/30 (dakika çalış/dur) çalışma rejimlerinin, 5/30 çalışma rejimine göre sırasıyla, %1.97, %1.75, %2.90 artış sağladığını, dolayısıyla mekanik karıştırıcı çalışma süresinin artması ile biyogaz-metan üretiminin arttığını göstermiştir.
Tavuk gübresi işleyen bir biyogaz tesisinin katı fermente ürününden üretilen biyopeletlerin biyoyakıt ve aktif karbon olarak kullanım potansiyelinin araştırılması
Bu çalışma, tavuk gübresinden biyogaz üretimi atıkları olan katı fermente üründen biyoyakıt ve aktif karbon üretimini araştırmaktadır. 7MW kurulu güce sahip bir biyogaz-elektrik üretim tesisinin, yılda yaklaşık 45 000 ton ürettiği katı fermente ürünün yakıt peletleri olarak, uluslararası kalite kriterleri açısından incelenmesi, ayrıca bir biyoyakıt iyileştirme ön işlemi olarak torefaksiyonun yakıt parametrelerine etkisi incelenmek için peletler tam ölçekli bir akışkan yataklı kazanda yakılmış ve yakıt özellikleri deneysel olarak incelenmiştir. İdeal torefaksiyon sıcaklığı ve süresi, üst ısıl değer temel alınarak 290°C'de 60 dakika olarak belirlenmiştir. Torefaksiyon işlemi, yakıt peletlerinin fiziksel, kimyasal, elementel ve emisyon parametrelerinde değişikliklere neden olmuş ve termodinamik özelliklerini değiştirmiştir. Atıkların, biyoyakıt peletleri olarak kalite kriterlerini karşılamaması ve torefaksiyon işleminin, bazı yakıt parametrelerini iyileştirmesine rağmen, kalite standartlarına uygun biyoyakıt üretimini sağlamaması, atıkların değerlendirilmesi için alternatif olarak aktif karbon üretim olanakları araştırılmıştır. Başlangıçta 4.49 m2/g BET değerine sahip materyal 1N ZnCl2, KOH ve H3PO4 kimyasallarıyla emprenye edilmiş ve ardından termal aktivasyon ile aktif karbona dönüştürülmüştür ve sırasıyla 582.76 m2/g, 457.31 m2/g ve 0.68 m2/g yüzey alanına sahip olmuştur. Başlangıçta iyot ve metilen mavisi adsorpsiyon yeteneği olmayan materyal, ZnCl2, KOH ve H3PO4 ile aktivasyon ile, sırasıyla 1759.9 mg/g, 1295.4 mg/g ve 0.68 mg/g iyot numarası ve 318.1 mL/g, 260 mL/g ve 3.3 mL/g metilen mavisi numarasına sahip olmuştur. Kimyasal aktivasyonda, ZnCl2 ile aktivasyonda başarı sağlanırken H3PO4 kimyasalı, materyalin tamamen tahrip olmasıyla sonuçlanmıştır. Katı fermente ürünün ilk durumda %36.45 olan karbon miktarı ZnCl2 aktivasyonu ile %70.37 seviyesine kadar iyileştirilmiştir. Katı fermente ürün atıklarının değerlendirilmesinde, ZnCl2 kimyasalı ile aktif karbon üretimi, başarıyla sonuçlanmıştır.
Farklı piroliz sistemleri kullanılarak ham şeftali çekirdeklerinden üretilen biyokömürün karakterizasyonu
Bu tez çalışmasında kontrollü ve kontrolsüz piroliz sistemleri kullanılarak sürdürülebilir biyokömür üretimi amaçlanmıştır. Çalışmada kullanılan sistemlerin tasarımı ve imalatı Isparta Uygulamalı Bilimler Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarım Makineleri ve Teknolojileri Mühendisliği Bölümü Kompost ve Biyogaz Laboratuvarında tamamlanmıştır. Sorunsuz çalışmakta olan sistemlerde biyokömür üretimi için ham materyal olarak meyve suyu fabrikalarında atık olarak bulunan şeftali çekirdeği kullanılmıştır. Çalışmada piroliz yolu ile dört farklı sistemden üretilen biyokömürler karşılaştırılmıştır. Biyokömür üretimi elektrikli rezistans ile çalışan sistem, yakıt olarak atık madeni yağ kullanılan sistem, geleneksel olarak doğrudan yakılan kontiki sistemi ve retort yöntemi ile çalışan sistem ile gerçekleştirilmiştir. Üretilen biyokömürlerin temel analizleri ve devamında Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR), taramalı elektron mikroskobu (SEM), enerji dağılımı spektromtresi (EDS) ve X-ışını kırınımı (XRD) analizleri yapılmıştır. Bu sonuçların karşılaştırılması ile hangi sistemden üretilen biyokömürün daha kaliteli olduğu belirlenmesi hedeflenmiştir. Üretilen tüm biyokömürlerin pH, nem, kül ve ağır metal içeriği bakımından Avrupa Konseyi Gübreler Regülasyonu'nda belirtilen standartlar ile uyumlu olduğu, Uluslarararası Biyokömür İnisiyatifi (International Biomass Initiative) tarafından belirlenen biyokömür standartlarına uygun olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca üretilen biyokömürlerin taş kömürüne yakın C içeriğine ve yüksek kalorifik değerlere sahip olduğu belirlenmiştir
Gül yağı işleme atıksuyunun Acutodesmus obliquus ile arıtımı ve elde edilen mikroalgal kütleden biyodizel, biyokömür ve biyogübre üretim potansiyelinin araştırılması, süreçlerin su ayak izi ve enerji analizleri
Gül yağı işleme tesislerinde distilasyon sonrası atıksular, herhangi bir işleme tabi tutulmadan biriktirme çukurlarında depo edilmektedir. Bu durum, çevre ve insan sağlığı açısından kirliliğe neden olmaktadır. Bu tez çalışmasında ekonomik bir değeri olmayan gül yağı işleme atıksuyunun kanal tipi havuz yetiştiricilik sistemlerinde Acutodesmus obliquus mikroalg suşu için besin olarak kullanımı ve sonrasında nutrient giderim, mikroalgal biyokütle üretimi, biyodizel, biyogübre ve biyokömür potansiyellerinin araştırılması amaçlanmıştır. Denemeler, çalışma özellikleri aynı olan R1 (kontrol), R2 (%50) ve R3 (%100) açık havuz uygulamalarında 3 deneme dönemi boyunca yürütülmüştür. Denemeler sonunda en yüksek KOİ giderimi %94.9 ile R2-3 uygulamasında elde edilmiştir. İyonlar açısından değerlendirildiğinde en yüksek giderim R2 uygulamasında sağlanmıştır. Uygulamalardan elde edilen mikroalgal biyokütlelerden elde dilen yağların yağ asit bileşenleri incelenmiş ve DU, SV, IV, CN, LCSF, CFPP, OS, CP, HHV gibi muhtemel biyodizel parametreleri hesaplanmıştır. R1, R2 ve R3 uygulamalarında 3 deneme dönemi sonunda elde edilen muhtemel biyodizel parametrelerinin uluslararası standartlarda yer aldığı tespit edilmiştir. Çalışmada sistem sınırları belirlenen verilerin su ayak izi (WF) hesaplamaları yapılmış olup, hem gül yağı işleme atıksuyunun kimyasal yük giderimleri hem de biyokütle verimi, karbondioksit giderimi, biyodizel, biyogübre ve biyokömür bakımından %50 gül yağı işleme atıksuyu kullanılan R2 uygulamasının uygun olduğu sonucuna karar verilmiştir.
Gül yağı işleme atıksuyunun Acutodesmus obliquus ile arıtımı ve elde edilen mikroalgal kütleden biyodizel, biyokömür ve biyogübre üretim potansiyelinin araştırılması, süreçlerin su ayak izi ve enerji analizleri
Gül yağı işleme tesislerinde distilasyon sonrası atıksular, herhangi bir işleme tabi tutulmadan biriktirme çukurlarında depo edilmektedir. Bu durum, çevre ve insan sağlığı açısından kirliliğe neden olmaktadır. Bu tez çalışmasında ekonomik bir değeri olmayan gül yağı işleme atıksuyunun kanal tipi havuz yetiştiricilik sistemlerinde Acutodesmus obliquus mikroalg suşu için besin olarak kullanımı ve sonrasında nutrient giderim, mikroalgal biyokütle üretimi, biyodizel, biyogübre ve biyokömür potansiyellerinin araştırılması amaçlanmıştır. Denemeler, çalışma özellikleri aynı olan R1 (kontrol), R2 (%50) ve R3 (%100) açık havuz uygulamalarında 3 deneme dönemi boyunca yürütülmüştür. Denemeler sonunda en yüksek KOİ giderimi %94.9 ile R2-3 uygulamasında elde edilmiştir. İyonlar açısından değerlendirildiğinde en yüksek giderim R2 uygulamasında sağlanmıştır. Uygulamalardan elde edilen mikroalgal biyokütlelerden elde dilen yağların yağ asit bileşenleri incelenmiş ve DU, SV, IV, CN, LCSF, CFPP, OS, CP, HHV gibi muhtemel biyodizel parametreleri hesaplanmıştır. R1, R2 ve R3 uygulamalarında 3 deneme dönemi sonunda elde edilen muhtemel biyodizel parametrelerinin uluslararası standartlarda yer aldığı tespit edilmiştir. Çalışmada sistem sınırları belirlenen verilerin su ayak izi (WF) hesaplamaları yapılmış olup, hem gül yağı işleme atıksuyunun kimyasal yük giderimleri hem de biyokütle verimi, karbondioksit giderimi, biyodizel, biyogübre ve biyokömür bakımından %50 gül yağı işleme atıksuyu kullanılan R2 uygulamasının uygun olduğu sonucuna karar verilmiştir.
Gül yağı işleme atıksuyunun Acutodesmus obliquus ile arıtımı ve elde edilen mikroalgal kütleden biyodizel, biyokömür ve biyogübre üretim potansiyelinin araştırılması, süreçlerin su ayak izi ve enerji analizleri
Gül yağı işleme tesislerinde distilasyon sonrası atıksular, herhangi bir işleme tabi tutulmadan biriktirme çukurlarında depo edilmektedir. Bu durum, çevre ve insan sağlığı açısından kirliliğe neden olmaktadır. Bu tez çalışmasında ekonomik bir değeri olmayan gül yağı işleme atıksuyunun kanal tipi havuz yetiştiricilik sistemlerinde Acutodesmus obliquus mikroalg suşu için besin olarak kullanımı ve sonrasında nutrient giderim, mikroalgal biyokütle üretimi, biyodizel, biyogübre ve biyokömür potansiyellerinin araştırılması amaçlanmıştır. Denemeler, çalışma özellikleri aynı olan R1 (kontrol), R2 (%50) ve R3 (%100) açık havuz uygulamalarında 3 deneme dönemi boyunca yürütülmüştür. Denemeler sonunda en yüksek KOİ giderimi %94.9 ile R2-3 uygulamasında elde edilmiştir. İyonlar açısından değerlendirildiğinde en yüksek giderim R2 uygulamasında sağlanmıştır. Uygulamalardan elde edilen mikroalgal biyokütlelerden elde dilen yağların yağ asit bileşenleri incelenmiş ve DU, SV, IV, CN, LCSF, CFPP, OS, CP, HHV gibi muhtemel biyodizel parametreleri hesaplanmıştır. R1, R2 ve R3 uygulamalarında 3 deneme dönemi sonunda elde edilen muhtemel biyodizel parametrelerinin uluslararası standartlarda yer aldığı tespit edilmiştir. Çalışmada sistem sınırları belirlenen verilerin su ayak izi (WF) hesaplamaları yapılmış olup, hem gül yağı işleme atıksuyunun kimyasal yük giderimleri hem de biyokütle verimi, karbondioksit giderimi, biyodizel, biyogübre ve biyokömür bakımından %50 gül yağı işleme atıksuyu kullanılan R2 uygulamasının uygun olduğu sonucuna karar verilmiştir.
Helisel tübüler biyogaz reaktörünün tasarımı, yapımı ve işletilmesi: Sığır gübresi uygulama örneği
Bu çalışmada, süt sığırı gübresinden biyogaz üretimi için düşük maliyetli helisel tübüler biyogaz reaktörünün (HTBR) yapımı gerçekleştirilmiştir. HTBR reaktörünün performans göstergeleri belirlenmiştir. HTBR reaktöründen elde edilen veriler aynı koşullarda işletilen sürekli karıştırmalı tank reaktör (CSTR) ile karşılaştırılması yapılmıştır. Denemeler ortam sıcaklığında gerçekleştirilmiş olup ısıtma işlemi yapılmamıştır. Bu denemede her iki tip reaktöre iki farklı kuru madde içeriği (%6 ve %8) ve dört farklı organik yükleme oranlarında (OLR) (2.5, 3.5, 3.3 ve 4.6 kg OM/m3 gün) yükleme yapılmıştır. Denemeler kararlı rejimde 20 gün sürmüştür. Ortalama günlük biyogaz üretimi açısından yapılan değerlendirme sonuçları, CSTR denemelerinden elde edilen değerlerin HTBR reaktöründen elde edilen değerlerden OLR'nin 2.5, 3.3, 3.5 ve 4.6 kg OM/m3 gün koşullarında sırasıyla %8.05, %11.79, %8.07 ve %10.78 daha yüksek olduğunu göstermiştir. CSTR reaktörlerinde kümülatif metan üretimi 357.86 ile 460.56 NL arasında değişirken HTBR reaktöründe ise 318.57 NL ile 395.50 NL arasında değişmiştir. HTBR reaktöründe en yüksek metan üretimi kuru madde içeriğinin %8 ve organik yükleme oranının 4.6 kg OM/m3 olduğu koşullarda elde edilmiştir. Sonuç olarak, benzer işletim koşullarda çalıştırılan (ısıtmanın yapılmadığı koşullar) CSTR ve HBTR reaktörleri enerji üretimi ve tüketimleri açısından karşılaştırıldığında HBTR reaktörlerinin enerji giderinin olmadığı ve CSTR reaktörlerinin karıştırmadan kaynaklı enerji tüketimlerinin olduğu tespit edilmiştir. Düşük bütçeli tasarım olarak değerlendirilen HTBR tipi reaktörlerin CSTR tip reaktörlere göre daha az biyogaz ürettiği belirlenmiştir.
Helisel tübüler biyogaz reaktörünün tasarımı, yapımı ve işletilmesi: Sığır gübresi uygulama örneği
Bu çalışmada, süt sığırı gübresinden biyogaz üretimi için düşük maliyetli helisel tübüler biyogaz reaktörünün (HTBR) yapımı gerçekleştirilmiştir. HTBR reaktörünün performans göstergeleri belirlenmiştir. HTBR reaktöründen elde edilen veriler aynı koşullarda işletilen sürekli karıştırmalı tank reaktör (CSTR) ile karşılaştırılması yapılmıştır. Denemeler ortam sıcaklığında gerçekleştirilmiş olup ısıtma işlemi yapılmamıştır. Bu denemede her iki tip reaktöre iki farklı kuru madde içeriği (%6 ve %8) ve dört farklı organik yükleme oranlarında (OLR) (2.5, 3.5, 3.3 ve 4.6 kg OM/m3 gün) yükleme yapılmıştır. Denemeler kararlı rejimde 20 gün sürmüştür. Ortalama günlük biyogaz üretimi açısından yapılan değerlendirme sonuçları, CSTR denemelerinden elde edilen değerlerin HTBR reaktöründen elde edilen değerlerden OLR'nin 2.5, 3.3, 3.5 ve 4.6 kg OM/m3 gün koşullarında sırasıyla %8.05, %11.79, %8.07 ve %10.78 daha yüksek olduğunu göstermiştir. CSTR reaktörlerinde kümülatif metan üretimi 357.86 ile 460.56 NL arasında değişirken HTBR reaktöründe ise 318.57 NL ile 395.50 NL arasında değişmiştir. HTBR reaktöründe en yüksek metan üretimi kuru madde içeriğinin %8 ve organik yükleme oranının 4.6 kg OM/m3 olduğu koşullarda elde edilmiştir. Sonuç olarak, benzer işletim koşullarda çalıştırılan (ısıtmanın yapılmadığı koşullar) CSTR ve HBTR reaktörleri enerji üretimi ve tüketimleri açısından karşılaştırıldığında HBTR reaktörlerinin enerji giderinin olmadığı ve CSTR reaktörlerinin karıştırmadan kaynaklı enerji tüketimlerinin olduğu tespit edilmiştir. Düşük bütçeli tasarım olarak değerlendirilen HTBR tipi reaktörlerin CSTR tip reaktörlere göre daha az biyogaz ürettiği belirlenmiştir.
Helisel tübüler biyogaz reaktörünün tasarımı, yapımı ve işletilmesi: Sığır gübresi uygulama örneği
Bu çalışmada, süt sığırı gübresinden biyogaz üretimi için düşük maliyetli helisel tübüler biyogaz reaktörünün (HTBR) yapımı gerçekleştirilmiştir. HTBR reaktörünün performans göstergeleri belirlenmiştir. HTBR reaktöründen elde edilen veriler aynı koşullarda işletilen sürekli karıştırmalı tank reaktör (CSTR) ile karşılaştırılması yapılmıştır. Denemeler ortam sıcaklığında gerçekleştirilmiş olup ısıtma işlemi yapılmamıştır. Bu denemede her iki tip reaktöre iki farklı kuru madde içeriği (%6 ve %8) ve dört farklı organik yükleme oranlarında (OLR) (2.5, 3.5, 3.3 ve 4.6 kg OM/m3 gün) yükleme yapılmıştır. Denemeler kararlı rejimde 20 gün sürmüştür. Ortalama günlük biyogaz üretimi açısından yapılan değerlendirme sonuçları, CSTR denemelerinden elde edilen değerlerin HTBR reaktöründen elde edilen değerlerden OLR'nin 2.5, 3.3, 3.5 ve 4.6 kg OM/m3 gün koşullarında sırasıyla %8.05, %11.79, %8.07 ve %10.78 daha yüksek olduğunu göstermiştir. CSTR reaktörlerinde kümülatif metan üretimi 357.86 ile 460.56 NL arasında değişirken HTBR reaktöründe ise 318.57 NL ile 395.50 NL arasında değişmiştir. HTBR reaktöründe en yüksek metan üretimi kuru madde içeriğinin %8 ve organik yükleme oranının 4.6 kg OM/m3 olduğu koşullarda elde edilmiştir. Sonuç olarak, benzer işletim koşullarda çalıştırılan (ısıtmanın yapılmadığı koşullar) CSTR ve HBTR reaktörleri enerji üretimi ve tüketimleri açısından karşılaştırıldığında HBTR reaktörlerinin enerji giderinin olmadığı ve CSTR reaktörlerinin karıştırmadan kaynaklı enerji tüketimlerinin olduğu tespit edilmiştir. Düşük bütçeli tasarım olarak değerlendirilen HTBR tipi reaktörlerin CSTR tip reaktörlere göre daha az biyogaz ürettiği belirlenmiştir.
Farklı kompostlama sıcaklıklarının 3 faz sistem pirinasının tavuk gübresi ve talaş ile kompostlanmasına etkisinin belirlenmesi
Bu çalışmada, 3 faz sistem pirinası, tavuk gübresi ve talaş kuru ağırlık bazında sırasıyla %60.22, %14.60 ve %25.18 oranlarında karıştıralarak kompostlanmıştır. Karışımın başlangıç karbon/azot oranı 23.59, başlangıç nem içeriği %53.46 (yaş baz) olarak belirlenmiştir. Denemede 14 adet 100 litrelik otomatik kontrollü kompost reaktörleri kullanılmıştır. Kompost sıcaklıklarının kontrolü Rutgers havalandırma stratejisine göre yapılmıştır. Farklı kompostlama sıcaklıklarının 3 faz sistem pirinasının tavuk gübresi ve talaş ile kompostlanmasına etkisinin belirlenmesi için kompostlama işlemi 40, 45, 50, 55, 60 ve 65, 70 C kontrol sıcaklığında (Tsp) yürütülmüştür. Her bir kontrol sıcaklığı iki tekerürlü olarak yürütülmüştür. Denemeler 26.83 gün sürmüştür. Denemeler süresince, sıcaklık, hava debisi, havalandırma fanlarının elektrik tüketimi ve amonyak konsantrayonları ölçülmüştür. Denemede, kompost nem, organik madde, pH, elektriksel iletkenlik, NH4+−N, NO3−−N, karbon ve azot ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Kuru madde kaybı (KMK), organik madde kaybı (OMK) ve azot kaybı (AK)) belirlenmiştir. KMK, OMK ve AK, havalandırmadan kaynaklanan elektrik tüketimi ve amonyak kayıplarına bağlı olarak kompostlama işleminin optimum sıcaklık aralığı tespit edilmeye çalışılmıştır. Çalışma sonuçları, tüm reaktörlerde kompost sıcaklıklarının ilk 6 gün içinde Tsp sıcaklıklarına ulaştığını göstermiştir. Düşük Tsp sıcaklıklarında kompost sıcaklığının kontrolü daha zorlaşmış ve kontrol noktası aşımı yaşanmıştır. Havalandırma fanlarının kontrolünü Tsp değerinin 40 C olduğu durumda sağlamak için daha yüksek hava debisi değerleri uygulanmıştır. Tsp değeri yükseldikçe hava debisi değerleri azalmıştır. Yüksek Tsp değerlerinde termofilik sıcaklıklar baskın olduğu için bu sıcaklık seviyelerinde havalandırma fanlarının kontrolü daha kolay gerçekleşmiştir. Tsp arttıkça KMK ve OMK artmıştır. AK, Tsp değerinin 65 C olduğu durumda maksimum değerini almıştır. Havalandırmadan kaynaklanan fanların enerji tüketimi E() değerleri incelenmiştir. Tsp arttıkça E()/KMK ve E()/OMK azalan üstel fonksiyona bağlı olarak azalmıştır. Diğer taraftan 65 C'ye kadar kümülatif amonyak çıkışlarında (ENH3-N) belirgin bir değişiklik olmamasına rağmen daha yüksek sıcaklıklarda ENH3-N üstel olarak artmıştır. Sonuç olarak, ENH3-N, E()/KMK ve E()/OMK ve AK birlikte değerlendirildiğinde kompost sistemi işletmeciliği açısından kompostlama işleminin 65C'den daha düşük sıcaklıklarda gerçekleştirilmesi gerekmektedir. Enerji giderini dolayısıyla işletme giderlerini azaltırken aynı zamanda nihai kompostun kalitesini düşüren ENH3-N ve AK'nın dikkate alınması gerekmektedir. Bu nedenle, E()/KMK, E()/OMK, ENH3-N ve AK arasında optimizasyon gerekmektedir.
Domates hasat atıklarından biyokömür üretimi ve tarla koşullarında karbondioksit emisyonuna etkisinin belirlenmesi
Bu çalışmada domates hasat atıklarının (DHA) yavaş piroliz yöntemi ile biyokömüre dönüştürülmesi amaçlanmıştır. Çalışmanın alt amaçları ise: (1) farklı piroliz sıcaklıklarında ve bekleme sürelerinde üretilen biyokömürlerin pH, karbon (C), azot (N), uçucu katı madde, sabit karbon ve kül özelliklerini belirlemek, (2) farklı piroliz sıcaklıklarının ve bekleme sürelerinin üretim enerjisi ve biyokömür verimi üzerine etkisini belirlemek ve (3) farklı piroliz sıcaklıkları ve bekleme sürelerinde üretilen biyokömürlerin topraktan CO2 emisyonu üzerine etkisini belirlemektir. Biyokömürlerin pH değeri 5.82 ile 10.08 arasında değişmiştir. 300C'de üretilen biyokömürler (bekleme süresi ayrımı yapmaksızın) asidik, 400-700°C sıcaklık aralığında üretilen biyokömürler ise bazik olarak belirlenmiştir. Piroliz sıcaklığı ve bekleme süresi arttıkça C içeriği artmıştır. N içerikleri aynı sıcaklıkta bekleme süresinin artması ile azalmıştır. Piroliz sıcaklığı 300°C'den 700°C'ye çıkarıldığında uçucu madde içeriği düşmüş, kül içeriği yükselmiş ve sabit karbon içeriği artmıştır. Biyokömür verimi sıcaklık ve bekleme süresinin artmasıyla beraber azalmıştır. Sıcaklık ve bekleme süresinin artmasıyla beraber biyokömür üretimindeki elektrik sarfiyatı artmıştır. Sıcaklık ve uygulama sürelerinin artmasıyla üretilen biyokömür kütlesi başına üretimdeki elektrik sarfiyatı çok hızlı bir şekilde artmıştır. En düşük kümülatif CO2 emisyonu 500C ve 240 dakika bekleme süresinde üretilen biyokömürde gerçekleşmiştir. En yüksek kümülatif CO2 emisyonu gerçekleşirken ölçümü 300C ve 40 dakika bekleme süresinde elde edilen biyokömürde gerçekleşmiştir. Düşük sıcaklıklarda üretilen biyokömürler toprağa karıştırıldığında daha yüksek toprak CO2 emisyonu gerçekleşirken, yüksek sıcaklıklarda üretilen biyokömürler toprağa karıştırıldığında daha düşük toprak CO2 emisyonunu gerçekleşmiştir.
Farklı kompostlama sıcaklıklarının 3 faz sistem pirinasının tavuk gübresi ve talaş ile kompostlanmasına etkisinin belirlenmesi
Bu çalışmada, 3 faz sistem pirinası, tavuk gübresi ve talaş kuru ağırlık bazında sırasıyla %60.22, %14.60 ve %25.18 oranlarında karıştıralarak kompostlanmıştır. Karışımın başlangıç karbon/azot oranı 23.59, başlangıç nem içeriği %53.46 (yaş baz) olarak belirlenmiştir. Denemede 14 adet 100 litrelik otomatik kontrollü kompost reaktörleri kullanılmıştır. Kompost sıcaklıklarının kontrolü Rutgers havalandırma stratejisine göre yapılmıştır. Farklı kompostlama sıcaklıklarının 3 faz sistem pirinasının tavuk gübresi ve talaş ile kompostlanmasına etkisinin belirlenmesi için kompostlama işlemi 40, 45, 50, 55, 60 ve 65, 70 C kontrol sıcaklığında (Tsp) yürütülmüştür. Her bir kontrol sıcaklığı iki tekerürlü olarak yürütülmüştür. Denemeler 26.83 gün sürmüştür. Denemeler süresince, sıcaklık, hava debisi, havalandırma fanlarının elektrik tüketimi ve amonyak konsantrayonları ölçülmüştür. Denemede, kompost nem, organik madde, pH, elektriksel iletkenlik, NH4+−N, NO3−−N, karbon ve azot ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Kuru madde kaybı (KMK), organik madde kaybı (OMK) ve azot kaybı (AK)) belirlenmiştir. KMK, OMK ve AK, havalandırmadan kaynaklanan elektrik tüketimi ve amonyak kayıplarına bağlı olarak kompostlama işleminin optimum sıcaklık aralığı tespit edilmeye çalışılmıştır. Çalışma sonuçları, tüm reaktörlerde kompost sıcaklıklarının ilk 6 gün içinde Tsp sıcaklıklarına ulaştığını göstermiştir. Düşük Tsp sıcaklıklarında kompost sıcaklığının kontrolü daha zorlaşmış ve kontrol noktası aşımı yaşanmıştır. Havalandırma fanlarının kontrolünü Tsp değerinin 40 C olduğu durumda sağlamak için daha yüksek hava debisi değerleri uygulanmıştır. Tsp değeri yükseldikçe hava debisi değerleri azalmıştır. Yüksek Tsp değerlerinde termofilik sıcaklıklar baskın olduğu için bu sıcaklık seviyelerinde havalandırma fanlarının kontrolü daha kolay gerçekleşmiştir. Tsp arttıkça KMK ve OMK artmıştır. AK, Tsp değerinin 65 C olduğu durumda maksimum değerini almıştır. Havalandırmadan kaynaklanan fanların enerji tüketimi E() değerleri incelenmiştir. Tsp arttıkça E()/KMK ve E()/OMK azalan üstel fonksiyona bağlı olarak azalmıştır. Diğer taraftan 65 C'ye kadar kümülatif amonyak çıkışlarında (ENH3-N) belirgin bir değişiklik olmamasına rağmen daha yüksek sıcaklıklarda ENH3-N üstel olarak artmıştır. Sonuç olarak, ENH3-N, E()/KMK ve E()/OMK ve AK birlikte değerlendirildiğinde kompost sistemi işletmeciliği açısından kompostlama işleminin 65C'den daha düşük sıcaklıklarda gerçekleştirilmesi gerekmektedir. Enerji giderini dolayısıyla işletme giderlerini azaltırken aynı zamanda nihai kompostun kalitesini düşüren ENH3-N ve AK'nın dikkate alınması gerekmektedir. Bu nedenle, E()/KMK, E()/OMK, ENH3-N ve AK arasında optimizasyon gerekmektedir.
Gül işleme atıksuyunun Chlorella sp. ile arıtımı ve sonrasında biyogübre ve sulama suyu açısından değerlendirilmesi
Türkiye'de uçucu yağ üretiminin büyük kısmını "Rosa damascena" yağlık gülünden elde edilen gül yağı oluşturmaktadır. Gül yağı fabrikalarında prosesten kaynaklanan atıksular herhangi bir işleme tabi tutulmaksızın doğaya doğrudan boşaltılmakta veya biriktirme çukurlarında toplanmaktadır. Bu durum olumsuz çevresel koşullar yaratmaktadır. Bu tez çalışmasında, Chlorella sp. suşunun açık ve kapalı mikroalg sistemlerinde gülyağı işleme atıksuyunun biyolojik arıtımı, biyokütle eldesi, sulama suyu kalitesi, biyogübre ve üretim enerjileri açısından performansının değerlendirilmesi amaçlanmıştır Bu tez çalışmasında gül işleme tesisi atıksuyunun Chlorella sp. mikroalg suşunun besin olarak değerlendirilmesi için öncelikle laboratuvar denemelerinde (iç ortam) inkübasyon dozajı belirlenmiştir. Sonra belirlenen doz, açık ve kapalı sistemlerde atıksu arıtımı ile biyogübre ve sulama suyu potansiyellerinin belirlenmesi için sera koşullarında (dış ortam) işletilen tübüler fotobiyoreaktör (T-FBR) ve kanal tipi havuz (RW) üretim sistemlerinde uygulanmıştır. İç ortam bulgularında Chlorella sp. mikroalg suşu için besin olarak gül işleme atıksuyu seçilmiş ve bu atıksuyun optimum dozu besi ortamı ve atıksuyun % 50 oranında uygulandığı G4 olarak belirlenmiştir. G4 dozu dış ortamda açık ve kapalı sistemlerde 8 gün boyunca besin olarak kullanılmıştır. Dış ortamda yürütülen testlerde RW sisteminde % 61.76 KOİ giderimi sağlanırken aynı sistem için % 78.75 BOİ5 giderimi sağlanmıştır. T-FBR sisteminde ise % 53.03 KOİ giderimi sağlanırken BOİ5 için % 60'lık bir giderim elde edilmiştir. RW sisteminde % 16.8, T-FBR sisteminde % 7.8 oranında NO3 giderim sağlanmıştır. NO3-N açısından RW sisteminde % 17.1, T-FBR sisteminde ise % 8.7 oranında giderim sağlanmıştır. NH4-N giderimi RW sisteminde % 67, T-FBR sisteminde % 34.9 olarak bulunmuştur. Bu tez çalışmasında elde edilen bulgular doğrultusunda atıksu arıtımının en önemli parametrelerinden olan KOİ ve BOİ5 giderimi için en iyi sonuç RW sisteminde tespit edilmiştir. Aynı zamanda bu sistemden elde edilen atıksuyun sulama suyu açısından yüksek tuzlu-düşük sodyumlu C3-S1 sınıfında yer aldığı tespit edilmiştir. Biyogübre potansiyeli açısından değerlendirildiğinde ise en iyi sonucu T-FBR sistemi vermiştir. Göller Yöresi ekonomisine en önemli girdiyi sağlayan ve giderek gelişen gül sektörünün çıktısı olan gül işleme atıksuyunun biyolojik olarak arıtımı sonrasında, katma değeri yüksek biyogübre ve sulama suyu elde edilmiştir. Sonuç olarak, bu tez çalışmasında KOİ, BOİ5, NO3, NO3-N ve NH4-N giderim oranları ve sulama suyu açısından RW sisteminde en iyi sonuçlar elde edilirken, T-FBR sisteminde biyogübre açısından en iyi sonuç elde edilmiştir.
Gül işleme atıksuyunun Chlorella sp. ile arıtımı ve sonrasında biyogübre ve sulama suyu açısından değerlendirilmesi
Türkiye'de uçucu yağ üretiminin büyük kısmını "Rosa damascena" yağlık gülünden elde edilen gül yağı oluşturmaktadır. Gül yağı fabrikalarında prosesten kaynaklanan atıksular herhangi bir işleme tabi tutulmaksızın doğaya doğrudan boşaltılmakta veya biriktirme çukurlarında toplanmaktadır. Bu durum olumsuz çevresel koşullar yaratmaktadır. Bu tez çalışmasında, Chlorella sp. suşunun açık ve kapalı mikroalg sistemlerinde gülyağı işleme atıksuyunun biyolojik arıtımı, biyokütle eldesi, sulama suyu kalitesi, biyogübre ve üretim enerjileri açısından performansının değerlendirilmesi amaçlanmıştır Bu tez çalışmasında gül işleme tesisi atıksuyunun Chlorella sp. mikroalg suşunun besin olarak değerlendirilmesi için öncelikle laboratuvar denemelerinde (iç ortam) inkübasyon dozajı belirlenmiştir. Sonra belirlenen doz, açık ve kapalı sistemlerde atıksu arıtımı ile biyogübre ve sulama suyu potansiyellerinin belirlenmesi için sera koşullarında (dış ortam) işletilen tübüler fotobiyoreaktör (T-FBR) ve kanal tipi havuz (RW) üretim sistemlerinde uygulanmıştır. İç ortam bulgularında Chlorella sp. mikroalg suşu için besin olarak gül işleme atıksuyu seçilmiş ve bu atıksuyun optimum dozu besi ortamı ve atıksuyun % 50 oranında uygulandığı G4 olarak belirlenmiştir. G4 dozu dış ortamda açık ve kapalı sistemlerde 8 gün boyunca besin olarak kullanılmıştır. Dış ortamda yürütülen testlerde RW sisteminde % 61.76 KOİ giderimi sağlanırken aynı sistem için % 78.75 BOİ5 giderimi sağlanmıştır. T-FBR sisteminde ise % 53.03 KOİ giderimi sağlanırken BOİ5 için % 60'lık bir giderim elde edilmiştir. RW sisteminde % 16.8, T-FBR sisteminde % 7.8 oranında NO3 giderim sağlanmıştır. NO3-N açısından RW sisteminde % 17.1, T-FBR sisteminde ise % 8.7 oranında giderim sağlanmıştır. NH4-N giderimi RW sisteminde % 67, T-FBR sisteminde % 34.9 olarak bulunmuştur. Bu tez çalışmasında elde edilen bulgular doğrultusunda atıksu arıtımının en önemli parametrelerinden olan KOİ ve BOİ5 giderimi için en iyi sonuç RW sisteminde tespit edilmiştir. Aynı zamanda bu sistemden elde edilen atıksuyun sulama suyu açısından yüksek tuzlu-düşük sodyumlu C3-S1 sınıfında yer aldığı tespit edilmiştir. Biyogübre potansiyeli açısından değerlendirildiğinde ise en iyi sonucu T-FBR sistemi vermiştir. Göller Yöresi ekonomisine en önemli girdiyi sağlayan ve giderek gelişen gül sektörünün çıktısı olan gül işleme atıksuyunun biyolojik olarak arıtımı sonrasında, katma değeri yüksek biyogübre ve sulama suyu elde edilmiştir. Sonuç olarak, bu tez çalışmasında KOİ, BOİ5, NO3, NO3-N ve NH4-N giderim oranları ve sulama suyu açısından RW sisteminde en iyi sonuçlar elde edilirken, T-FBR sisteminde biyogübre açısından en iyi sonuç elde edilmiştir.
Domates hasat atıklarından biyokömür üretimi ve tarla koşullarında karbondioksit emisyonuna etkisinin belirlenmesi
Bu çalışmada domates hasat atıklarının (DHA) yavaş piroliz yöntemi ile biyokömüre dönüştürülmesi amaçlanmıştır. Çalışmanın alt amaçları ise: (1) farklı piroliz sıcaklıklarında ve bekleme sürelerinde üretilen biyokömürlerin pH, karbon (C), azot (N), uçucu katı madde, sabit karbon ve kül özelliklerini belirlemek, (2) farklı piroliz sıcaklıklarının ve bekleme sürelerinin üretim enerjisi ve biyokömür verimi üzerine etkisini belirlemek ve (3) farklı piroliz sıcaklıkları ve bekleme sürelerinde üretilen biyokömürlerin topraktan CO2 emisyonu üzerine etkisini belirlemektir. Biyokömürlerin pH değeri 5.82 ile 10.08 arasında değişmiştir. 300C'de üretilen biyokömürler (bekleme süresi ayrımı yapmaksızın) asidik, 400-700°C sıcaklık aralığında üretilen biyokömürler ise bazik olarak belirlenmiştir. Piroliz sıcaklığı ve bekleme süresi arttıkça C içeriği artmıştır. N içerikleri aynı sıcaklıkta bekleme süresinin artması ile azalmıştır. Piroliz sıcaklığı 300°C'den 700°C'ye çıkarıldığında uçucu madde içeriği düşmüş, kül içeriği yükselmiş ve sabit karbon içeriği artmıştır. Biyokömür verimi sıcaklık ve bekleme süresinin artmasıyla beraber azalmıştır. Sıcaklık ve bekleme süresinin artmasıyla beraber biyokömür üretimindeki elektrik sarfiyatı artmıştır. Sıcaklık ve uygulama sürelerinin artmasıyla üretilen biyokömür kütlesi başına üretimdeki elektrik sarfiyatı çok hızlı bir şekilde artmıştır. En düşük kümülatif CO2 emisyonu 500C ve 240 dakika bekleme süresinde üretilen biyokömürde gerçekleşmiştir. En yüksek kümülatif CO2 emisyonu gerçekleşirken ölçümü 300C ve 40 dakika bekleme süresinde elde edilen biyokömürde gerçekleşmiştir. Düşük sıcaklıklarda üretilen biyokömürler toprağa karıştırıldığında daha yüksek toprak CO2 emisyonu gerçekleşirken, yüksek sıcaklıklarda üretilen biyokömürler toprağa karıştırıldığında daha düşük toprak CO2 emisyonunu gerçekleşmiştir.