İğde çekirdeğinin piroliz kinetiğinin termogravimetrik analiz ile incelenmesi

Son yüzyıldaki teknolojik değişmelere ve gelişmelere bağlı olarak dünyanın enerji ihtiyacı sürekli artmaktadır. Fosil enerji kaynaklarının sınırlı olması ve hızla tükenmesi alternatif enerji kaynaklarına ihtiyaç duyulmasına sebep olmuştur. Bu arayış çerçevesinde yenilenebilir enerji kaynaklarına olan ilgi artmıştır. Yenilenebilir enerji kaynakları, güneş, rüzgâr, hidrolik, dalga, jeotermal ve biyokütle olarak sınıflandırılabilir. Biyokütle enerjisi bu kaynaklar arasında oldukça büyük bir önem taşımaktadır. 1973 yılında yaşanan petrol krizi sonrası biyokütle enerjisi ile ilgili pek çok araştırma yapılmaya başlanmıştır. Günümüzde de fosil yakıt rezervlerinin azalması ve petrol fiyatlarının yüksek olması sebebiyle biyokütle önemini koruyan bir enerji kaynağı olmaya devam etmektedir. Yapısında temel olarak karbon, hidrojen ve oksijen bulunduran, kısa sürede yenilenebilen tüm bitkisel, hayvansal ve mikrobiyal kökenli maddeler biyokütle olarak tanımlanır. Biyokütleler doğrudan yakılabileceği gibi, çeşitli termokimyasal dönüşüm proseslerinden geçirilerek sıvı, katı ve gaz yakıtlarına dönüştürülerek de kullanılabilir. Bu dönüşüm proseslerinden en çok kullanılanlarından birisi pirolizdir. Biyokütlenin oksijensiz ortamda ısıl bozunma işlemi olarak tanımlanan piroliz işlemi sonucunda karbonca zengin katı ürün, yağımsı yapıda sıvı ürün ve hidrokarbonca zengin gaz ürün elde edilir. Bir biyokütle örneği olan iğde ağacı, bozulmuş toprakların kullanılabilir hale getirmesi ve erozyonu önleyici özellikleri sebebiyle önemli bir türdür. İğde, topraktaki yüksek tuzluluk, şiddetli kuraklık ve toprağın alkalinitesine karşı dayanıklılığı nedeniyle aşırı kuru alanlarda yetiştirilerek ekosistem fonksiyonlarının korunmasında önemli bir etkiye sahiptir. Bu özellikleri sebebiyle son yıllarda iğde üretiminin artırılmasına yönelik çalışmalar başlamıştır. Bu amaçla dünyada ve ülkemizde uzun zamandır bilinen ve kullanılan iğdenin ekonomik değerinin artırılması planlanmaktadır. İğde meyvesi gıda, kozmetik, kimya endüstrisinde kullanılmasının yanı sıra tıp alanında da yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu işlemlerin sonucunda ortaya çıkan atık olan iğde çekirdekleri ise bertaraf edilmekte, yakılmakta veya sembolik rakamlarla satılmaktadır. Bu çalışma ile iğde çekirdeğinin termogravimetrik analiz yöntemiyle piroliz kinetiği çalışılmış ve kinetik parametreleri hesaplanmıştır. İğde çekirdeğinin piroliz kinetiği, üç farklı tanecik boyutunda (38-75 µm; 75-150 µm; ve 180-425 µm), azot atmosferi altında 5, 10, 20 ve 40°C/dakısıtma hızlarında, termogravimetrik analiz ile incelenmiştir. Isıl karakterizasyon işlemleri sonucunda elde edilen veriler, iğde çekirdeği numuneleri için dört ayrı bölgeye ayrılarak yorumlanmıştır. Bu bölgelerden ikisi, aktif piroliz bölgesidir ve termogravimetrik değerlendirmeler bu iki bölge temel alınarak yapılmıştır. Her bölgeye ait karakteristik sıcaklıklar belirlenmiş ve kullanılan yöntemlerde belirlenen sıcaklık aralıkları kullanılmıştır. Kinetik parametrelerin hesaplanmasında, hem modele bağlı hem de modelden bağımsız yöntemler kullanılarak her yöntemle elde edilen aktivasyon enerjileri karşılaştırmalı olarak verilmiştir. Kullanılan modele bağlı yöntemler, Coats-Redfern ve Horowitz-Metzger yöntemleri; modelden bağımsız yöntemler ise Flynn-Wall-Ozawa ve Kissinger-Akahira-Sunose yöntemleridir.