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.