Alkali hidroliz ön işlem uygulamasının ayçiçeği çekirdeği kabuklarının ısıl bozunma kinetiğine etkisinin incelenmesi

Fosil yakıtların tükenmek üzere olması nedeniyle enerjiye duyulan ihtiyaç artmakta ve alternatif enerji kaynaklarına yönelim artmaktadır. Bu durum, kömür, petrol ve doğalgazdan sonra dördüncü büyük enerji kaynağı olan biyokütle enerjisine olan önemin giderek artmasına yol açmıştır. Yüksek enerji içeriğine sahip biyoyakıtlar üretmek için çok çeşitli biyokütle kaynakları kullanılabilir. Ayçiçeği tohumları, yağı için yetiştirilen bir yıllık otsu bitkidir. Türkiye'de ayçiçeği bitkisi sıklıkla yetiştirilmekte olup atık olarak büyük miktarlarda kabuk çıkmaktadır. Termokimyasaldönüşüm prosesi olarak piroliz, biyokütle atık maddelerden enerji üretmek için kullanılan yaygın bir yöntemdir. Bu çalışmada, üretim kapasitesi yüksek tarımsal bir ürün olan ayçiçeği çekirdeği kabuklarına piroliz prosesi öncesi alkali hidroliz uygulamasının piroliz kinetiğine etkisi incelenmiştir. Ayçiçeği çekirdeği kabuğunun termogravimetrik analizi üç farklı ısıtma hızında (10, 20 ve 40 ºC/dk) ve ortam sıcaklığından 800 ºC'ye kadar gerçekleştirilmiştir. Alkali hidroliz için %1, %3 ve %10 NaOH çözeltisi kullanılmıştır. Yapılan ısıl karakterizasyon sonucunda, %3 alkali konsantrasyonu içeren çözeltinin etkili bir ön işlem için yeterli olduğu sonucuna varılmıştır. Kinetik parametrelerin belirlenmesi için, üç farklı kinetik modelle (KAS, FWO, Friedman) aktivasyon enerjileri hesaplanmış, ardından Criado'nun master eğriler yöntemiyle reaksiyon modelleri belirlenmiş ve son olarak ön üssel faktörler hesaplanmıştır. Buna göre, aktivasyon enerjileri hesabında kullanılan her üç yöntem de birbirini destekler nitelikte olup, aktivasyon enerjisi değerleri ön işlem uygulandığında yaklaşık olarak 172 kJ/mol'den 145 kJ/mol değerine düşüş göstermiştir. Reaksiyon modelleri, ön işlem uygulanmamış durumda, difüzyon reaksiyon modeliyle başlamış, daha sonra n. dereceden reaksiyon modeliyle devam etmiştir. %3 alkali konsantrasyonun uygulandığı çalışmada ise, sadece n. dereceden piroliz reaksiyonu gözlemlenmiştir. Ön üssel faktörler yaklaşık olarak, 1,0E+12-9,9E+13 aralığında hesaplanmıştır. Son olarak, kinetik validasyon çalışması ile, deneysel ve kinetik model çalışmaları sonuçları karşılaştırılarak, modellerin doğruluğu ispatlanmıştır.