Borik asit takviyeli biyokömür üretiminde torrefaksiyon koşullarının tepki-yüzey metodolojisi ile belirlenmesi ve aktif biyokömürün fenol gideriminde değerlendirilmesi

Artan nüfus ile birlikte artan gıda talebinin karşılanması, tarıma elverişsiz toprakların değerlendirilmesi ve atık sular aracılığıyla toprakta biriken organik kirleticilerin zararlarının en aza indirilmesi son yıllarda dikkat çeken araştırma konularının başında gelmektedir. Biyokütle dönüşüm teknolojileri ve ürünleri söz konusu sorunların çözümünde önemli rol oynamaktadır. Bu çalışmada, bor eksikliği olan topraklarda kullanılmak üzere borik asit ile takviye edilmiş biyokömür üretiminin optimizasyonu ve atık sulardan fenol gideriminde kullanılmak üzere su buharı ile aktive edilmiş biyokömür üretimi amaçlanmıştır. Biyokütle kaynağı olarak orman endüstrisi atığı olan kayın ağacı talaşı seçilmiş olup, 500oC'de piroliz uygulanmıştır. Biyokömüre farklı oranlarda borik asit (0,25-1,00 gg-1) emdirilmesinin ardından, 30-120 dk bekleme süreleri ve 160-240 °C sıcaklıklarda torrefaksiyon uygulanarak, en yüksek verim ve elementel karbon içeriğine sahip ürün elde edilen çalışma koşullarının belirlenmesi amacıyla istatistiksel deney tasarım yöntemlerinden biri olan Box-Behnken deney tasarımı kullanılmıştır. Üç faktörlü Box-Behnken tasarımına göre 160 oC torrefaksiyon sıcaklığı, 75 dk bekleme süresi ve 0,25 borik asit /biyokömür emdirme oranında en yüksek biyokömür verimi ve elementel karbon içeriği sırasıyla %91,5 ve %83,76 olarak elde edilmiştir. Çalışmanın son aşamasında ise, toprakta atık sular nedeniyle birikim yapabilecek fenol kirliliğinde adsorban işlevi görecek gözenek yapısı iyileştirilmiş / aktifleştirilmiş biyokömür üretimi için biyokömüre 550oC'de 15 dk bekleme süresince su buharı aktivasyon işlemi yapılmıştır. Sürekli adsorpsiyon denemelerinde; 30 ppm başlangıç derişimi, 2 ml/dk akış hızı ve 3,5 cm aktifleştirilmiş biyokömür yatak yüksekliğinde fenol giderimi yaklaşık %28 olarak bulunmuştur. Orman endüstrisi atığı olan kayın ağacı talaşının çevre dostu karbonlu malzemelerin üretiminde hammadde kaynağı olarak tercih edilmesinin uygun olacağı belirlenmiştir. Termokimyasal dönüşüm işlemleri sonucunda üretilen biyokömürün, doğrudan ya da uygulanacak iyileştirme basamaklarının ardından toprak düzenleyicisi ya da adsorban olarak kullanılabileceği sonucuna varılmıştır.