Çimento üretim prosesinde döner fırın baca gazı CO2 emisyonunun azaltılması için yöntem geliştirilmesi

Bu tez çalışmasında, çimento döner fırın baca gazlarından, adsorpsiyon yoluyla CO2 tutulmasına çalışılmıştır. Adsorban olarak geliştirilen karışımlarda, zeolitli doğal puzolan (tras), genleştirilmiş perlit, bentonit kili ve endüstriyel kireç hammadde olarak kullanılmışlardır. Ayrıca, zeolit fazların sentezlenmesi ve katalizör etkisinin gözlemlenmesi amacıyla, bir karışıma NaOH katılmıştır. Adsorbanların; alternatif hammadde, mineral katkı ve/veya beton katkı olarak prosese geri beslenebilir olmaları da hedeflenmiştir. Deney kolonlarına; 50, 100, 150 ve 200°C sıcaklıklarda ve 3,7, 2,7 ve 1,7 lt/dk debilerde, % 80 N2 ile seyreltik % 20 konsantrasyondaki adsorbat CO2 gazları beslenmiştir. Verimler ve adsorpsiyon süreleri birlikte dikkate alındığında en iyi performansları gösteren adsorban gruplarında, ortalama % 37-46 arası verimler hesaplanmıştır. Deneysel verileri en iyi tanımlayan izoterm modelleri, Freundlich ve Redlich-Peterson; kinetik açıdan hız sınırlayıcı adımlar da, Elovich modeli ve Bangham gözenek difüzyonu olarak belirlenmiştir. 100°C sıcaklıkta, 3,7 lt/dk debi ile kolona beslenen CO2 gazları ile etkileşime giren hammaddeler de benzer sonuçlar vermişlerdir. Hammaddelerin; yüzey gözeneklilikleri, kristal kafes yapıları ve yüksek katyon değişim kapasiteleri ile çoklu katman adsorpsiyonuna uygun malzemeler oldukları anlaşılmıştır. En iyi performansı gösteren dört karışım içinde, NaOH katılan adsorban, yüksek alkali içeriği nedeniyle hammadde ya da mineral katkı olarak değerlendirilebilir değildir. Buna karşılık, bentonit ve perliti birlikte içeren diğer üç adsorban, hem alternatif hammadde hem de mineral katkı olarak kullanılabilir özelliktedir. Tüm bu açılardan, adsorban numunelerinin, çimento üretim prosesinden kaynaklı CO2'in yakalanmasında alternatif malzemeler olarak değerlendirilebilecekleri sonucuna varılmıştır. Anahtar Kelimeler: CO2 yakalama, adsorban, adsorpsiyon, döner fırın baca gazı, zeolit, bentonit, perlit