Odun-polietilen karışımlarından dumansız yakıt üretimi

Enerji gereksiniminin karşılanmasında fosil yakıtlar yerine yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanılması küresel ısınma tehdidine karşı koymanın yollarından biri olarak görülmektedir. Biyokütle enerjisinin değerlendirilmesi amacıyla pelletleme teknolojisinin geliştirilmesi üzerine yoğun çalışmalar yapılmaktadır. Bazı ülkelerde odundan hazırlanan yakıt pelletleri günümüzde artık ticarileşmiş olup, konutlarda ve güç santrallerinde kullanımları önemli ölçüde artmış bulunmaktadır.Diğer yandan günümüz yaşamında plastiklerin önemli bir yeri vardır. Bu da yaygın bir şekilde plastik atıkların ortaya çıkmasına neden olmaktadır. Ancak, ortaya çıkan plastik atıkların sadece üçte biri kadarı geri dönüşüm işlemleri ile kazanılabildiğinden dolayı artan tüketim eğilimi ile birlikte kaçınılmaz bir şekilde atık plastiklerin neden olduğu görüntü kirliliği ve çevreyle ilgili kirlilik de artmaktadır. Plastiklerin doğadaki biyolojik bozunma hızlarının çok düşük olması nedeniyle, arazi doldurma gibi atık giderme yöntemleri sürdürülebilir değildir. Bu nedenle atık plastiklerin geri dönüşüm dışı yollarla da değerlendirilmesi veya giderilmesi üzerinde durulmalıdır.Bugüne kadar çeşitli polietilenlerin değişik koşullardaki pirolizi de incelenmiştir. Bu çalışmalarda yüksek oranlarda elde edilen sıvı piroliz ürünlerinin, sıvı yakıt olarak değerlendirilme potansiyeli yüksek geniş bir aralıktaki parafinik, olefinik ve aromatik hidrokarbonları kapsadığını ve ağırlıklı olarak alifatik hidrokarbonlardan oluştuğunu göstermektedir.Hem biyokütle hem de plastiklerin hızlı piroliz ile sıvı ürünlere dönüşümü ve gazlaştırılmaları üzerine pek çok çalışma olmasına karşın, uçucu maddenin ayrılma derecesinin katı ürün verimini artırıcı yönde ele alındığı pek fazla çalışma bulunmamaktadır. Burada katı, sıvı ve gaz ürün miktarları üzerine sıcaklık, tane büyüklüğü, ısıtma hızı ve birincil piroliz ürünlerinin kalma süresi gibi faktörlerin etkili olduğu bilinmektedir.Bu çalışmada evsel plastik atıklar arasından seçilen yüksek yoğunluklu polietilen (AYYPE), düşük yoğunluklu polietilen (ADYPE), ham yüksek yoğunluklu polietilen (HYYPE) ile biyokütle olarak seçilen çam odunu tozunun birlikte pirolizi ve yanmasıaraştırıldı. Bu materyallerin öğütülmüş örneklerinin belirli oranlarındaki karışımlarından hazırlanan pelletlerin sabit yataktaki pirolizi sonucu oluşan ürünlerin verimlerine farklı piroliz parametrelerinin (ısıtma hızı, son sıcaklık, süpürme hızı, karışım oranı, tane büyüklüğü, pellet sayısı) etkileri ortaya konuldu. Birlikte yanma deneylerinde ise, uçucu madde ve karbon yanma süreleri ile yanma hızları belirlenmiştir.Eşit oranda AYYPE ve çam odunu bulunduran pelletler ile en yüksek katı ürün verimi 1oC/dk ısıtma hızında, 10 ml/dk azot akışı altında ve 500oC son sıcaklıkta elde edildi. En yüksek sıvı ürün veriminin ise 5oC/dk' lık ısıtma hızında, azotsuz ortamda (0 ml/dk) ve 700oC son sıcaklıkta elde edildiği belirlendi. Ayrıca karışımın AYYPE içeriği arttıkça katı ürün veriminin azaldığı, sıvı ürün miktarının ise arttığı tespit edildi. Tane büyüklüğünun ve aynı anda piroliz edilen pellet sayısının etkisinin araştırıldığı deneylerde katı ürün veriminde herhangi bir değişim olmadığı gözlendi. Eşit oranda ADYPE ve çam odunu ile ham HYYPE ve çam odunu bulunduran pelletlerin pirolizinden ise AYYPE' den farklı bir katı ürün verimi elde edilmedi.Eşit oranda AYYPE ve çam odunu bulunduran pelletlerin yanması sonucunda ise; uçucu madde ve karbon yanma sürelerinin fırının başlangıç sıcaklığı ile azaldığı belirlenmiştir. Yanmakta olan pelletin kütlesinin zamanla değişimi eğrilerinden yararlanılarak bulunan hız değerleri uçucu madde yanma hızının fırın başlangıç sıcaklığı ile arttığını, karbon yanma hızının ise 800oC sıcaklığa kadar arttığını ve 900oC sıcaklıkta tekrar azaldığını göstermektedir.Anahtar Kelimeler: Piroliz, Yanma, Odun, Yüksek Yoğunluklu ve Düşük Yoğunluklu Polietilen