Atıkların hıdrotermal karbonizasyon yöntemi ile biyo-yakıta dönüştürülmesi

Bu tez çalışmasının amacı hayvansal ve tarımsal atıkların çevre dostu ve sürdürülebilir hidrotermal karbonizasyon (HTK) yöntemi ile yüksek kalorili biyoyakıtlara dönüştürülmesidir. Bu çalışma kapsamında, süt sığırı gübresi (SG) ve pirina (P) ağırlıkça eşit oranlarda karıştırılarak HTK yöntemi ile yüksek kalorili biyo-yakıtlara dönüştürülmesi, elde edilen hidroçarın karakterizasyonu ve yanma performansı araştırılmıştır. Hidroçar üretimi amacıyla sıcaklık (180-260°C), reaksiyon süresi (0-180 dak), katı/sıvı oranı (1:5, 1:10) ve başlangıç pH değeri (3, 6) gibi farklı işletme parametreleri kullanılarak bir optimizasyon çalışması gerçekleştirilmiştir. Enerji yoğunluğu en yüksek hidroçar 260 °C sıcaklıkta, pH 3 başlangıç değerinde, katı/sıvı oranı 1:5'te ve 180 dakikalık reaksiyon süresi için 1,75 olarak elde edilmiştir. En yüksek enerji verimi değeri ise 180 °C sıcaklıkta, başlangıç pH değeri 3'te, katı/sıvı oranı 1:5'te ve 180 dakikalık reaksiyon süresi için %136 olarak belirlenmiştir. Hidroçarların H/C ve O/C mol oranlarında azalma meydana gelmiştir. 180, 220 ve 260 °C'de, başlangıç pH değeri 3'te, katı/sıvı oranı 1:5'te ve 180 dakikalık reaksiyon süresinde elde edilen hidroçarların azot ve hava ortamında termal bozunma süreçleri termogravimetrik analiz (TGA) yöntemi ile incelenmiş hidroçarların karakteristik özellikleri ve yanma indeksleri (S) yakıt değeri açısından uygun bulunmuştur. BET analizi ile hidroçarların yüzey alanı 180 ve 220 °C'de ve 260 °C'ye göre daha yüksek ölçülmüştür. Hidroçarların yapısındaki fonksiyonel gruplar ve yüzey morfolojileri FTIR ve SEM-EDX analizleri ile belirlenmiştir. Hidroçar külleri XRF ve SEM-EDX analizleri ile incelenmiştir. Hammadde külüne kıyasla hidroçar küllerinde Na2O, K2O ve Cl oranlarının azaldığı, iz element konsantrasyonlarının ise (Cd, Cu, Fe, Ni, Pb ve Zn) arttığı gözlemlenmiştir. Proses suyunda TOC, TN tayini yapılmıştır. Bu çalışmada, HTK yöntemi ile atıklardan linyit ve subbitümlü kömüre eşdeğer yenilenebilir bir katı yakıt elde edilebileceği belirlenmiştir. Anahtar kelimeler: süt sığırı gübresi, pirina, hidrotermal karbonizasyon, hidroçar, yenilenebilir enerji