Biyokömürleştirme ve hidrotermal karbonizasyon yöntemleri ile elde edilen ürünlerin karşılaştırılması

Pirina, Türkiye ve diğer Akdeniz ülkelerinde zeytinyağı üretimi esnasında fazla miktarlarda açığa çıkan bir yan üründür. Bu ürün daha çok doğrudan yakma yoluyla enerjiye dönüştürülmektedir. Ancak yapısal özellikleri gereği içeriğindeki nem ve uçucuların uzaklaştırılmasıyla linyit benzeri daha nitelikli bir enerji kaynağı olarak kullanılabilme potansiyeline sahiptir. Bu çalışmada pirinanın iki farklı biyokütle dönüşüm yöntemiyle biyokömür ve hidrokömür adları verilen kömür benzeri katı bir ürünlere dönüşümü ve bu ürünlerin yapısal özelliklerinin karşılaştırılması gerçekleştirilmiştir. Uygulanan dönüşüm yöntemleri hidrotermal karbonizasyon ve biyokömürleştirme olarak belirlenmiştir. Biyokömürleştirme denemeleri 250, 275, 300 ve 350°C sıcaklıklarda 10, 20 ve 30 dakika reaksiyon sürelerinde gerçekleştirilmiştir. Hidrotermal karbonizasyon denemeleri ise 180, 200 ve 220°C sıcaklıklarda 2, 3 ve 4 saat reaksiyon sürelerinde tamamlanmıştır. Denemeler sonucunda oluşan ürünlerin kısa analizleri, elementel analizleri yapılmış, bomba kalorimetride ise enerji içerikleri ölçülmüştür. Üst ısıl değeri 20,34 MJ/kg olarak ölçülen pirinanın hidrotermal karbonizasyon denemelerinden sonra elde edilen üst ısıl değerlerin 22,14 – 26,94 MJ/kg aralığında, biyokömürleştirme sonrası elde edilen değerlerin ise 20,58 – 29,41 MJ/kg aralığında olduğu hesaplanmıştır. Linyit için üst ısıl değerin 26,7 MJ/kg civarında olduğu belirtilmektedir. Biyokömürleştirme sonucu 300 – 350 °C sıcaklıklarında elde edilen üst ısıl değerlere rağmen enerji veriminin kütle verimindeki düşüşle bağlantılı olarak çok azaldığı görülmüştür. Biyokömürleştirme denemeleri için enerji yoğunluğu 1,01 ve 1,45 aralığında değişmektedir. Hidrotermal karbonizasyon içinse 1,09 ve 1,32 aralığında ölçülmüştür. İki proses için de enerji veriminin yaklaşık % 62 olduğu reaksiyon şartlarında, biyokömürleştirme için 275°C, 20 dakika ve hidrotermal karbonizasyon için 220°C, 2 saat, üst ısıl değerler sırasıyla 23,73 ve 25,20 MJ/kg olarak ölçülmüştür. O/C ve H/C değerleri ise linyite yakın olarak biyokömürleştirme için 0,46 ve 1,33, hidrotermal karbonizasyon için ise 0,39 ve 1,31 olarak belirlenmiştir. Daha yüksek sıcaklık ve reaksiyon sürelerinde bu oranların düştüğü ve iki ürünün de linyite yakın değerlere ulaştığı görülmüştür. Denemeler sonucu kül içerikleri incelendiğinde, hidrokömürün kül içeriğinin sıcaklıkla azaldığı; biyokömürün kül içeriğinin ise sıcaklık ve reaksiyon süreleriyle doğru orantılı olarak arttığı gözlenmiştir. Biyokömürleştirme ürünlerine üst ısıl değer, enerji verimi, atomik O/C ve H/C oranları açısından benzer nitelikte katı yakıtların, hidrotermal karbonizasyon yöntemi ile daha düşük sıcaklıklarda ve kurutma prosesine gerek kalmadan üretilebileceği gözlenmiştir.