Polietilen ve orta yoğunluklu sunta karışımının kopiroliz kinetiğinin ve termal davranışının termogravimetrik analiz yöntemiyle incelenmesi

Enerji üretmek için kullanılan teknolojiler arasında yer alan termokimyasal dönüşüm proseslerinden piroliz, birçok açıdan etkileyici bir yöntemdir. Kopiroliz ise, iki veya daha fazla maddenin birleşimiyle gerçekleştirilen piroliz prosesidir. Biyokütle atıklarının, bu proses kullanılarak, çevreye zarar verme potansiyeli olan plastiklerle birlikte değerlendirilmesi önemli bir avantaj sunmaktadır. Bu çalışmada, endüstriyel proseslerden elde edilen ve büyük miktarda atığı olan iki önemli üründen, plastik olarak yüksek yoğunluklu polietilen (HDPE), ve biyokütle olarak orta yoğunluklu sunta (MDF) kullanılmıştır. Bu atıklar kullanılarak termogravimetrik analiz yöntemiyle, ısıl karakterizasyon, sinerjik etki varlığı ve aktivasyon enerjileri incelenmiştir. Çalışmalar, azot gazı varlığında, üç farklı ısıtma hızında (10, 20 ve 40 °C/ dk) ve beş farklı HDPE-MDF karışım oranında (%20-%80; %40-%60; %50-%50; %60-%40 ve %80-%20) gerçekleştirilmiştir. Isıl karakterizasyon sonucunda, MDF numunesinin 235-420 °C sıcaklık aralığında, HDPE numunesinin ise, 453-535 °C sıcaklık aralığında bozunduğu belirlenmiştir. Bunun yanı sıra, MDF örneğinin pirolizinin biri aktif olmak üzere üç piroliz basamağından, HDPE örneğinin pirolizinin ise, biri aktif olmak üzere iki piroliz basamağından oluştuğu görülmüştür. Farklı oranlardaki HDPE-MDF karışımlarının kopirolizi ise, ikisi aktif olmak üzere dört piroliz basamağından oluşmaktadır. HDPE ve MDF numunesinin kopirolizi sonucunda, sinerjik etki varlığı tespit edilmiştir. En yüksek sinerji, 20 °C/dk ve 40 °C/dk ısıtma hızında, 484-502 °C sıcaklık aralığında, %10 ile %80HDPE-%20MDF karışımında gözlenmiştir. Piroliz sonunda kalan kütle miktarları, karışımlardaki HDPE oranının artmasıyla azalmıştır ve en yüksek sinerjik etkinin görüldüğü karışım oranında, 40 °C/dk ısıtma hızında %95 düşüş göstermiştir. Model içermeyen integral yöntemlerden KAS, Starink ve FWO yöntemleri kullanılarak, aktivasyon enerjisi değerleri hesaplanmıştır. Farklı oranlardaki karışımların aktivasyon enerjileri ortalamalarının, KAS yöntemi için 133,2-241,2 kJ/mol, Starink yöntemi için 133,5-241,5 kJ/mol, FWO yöntemi için 136,4-241,3 kJ/mol aralığında olduğu belirlenmiştir. KAS, Starink ve FWO yöntemleriyle hesaplanan ortalama aktivasyon enerjisi değerleri ise, MDF ve HDPE için sırasıyla, 137,3 ve 243,9; 137,6 ve 244,2; 140,2 ve 243,9 kJ/mol olarak hesaplanmıştır. Anahtar Kelimeler: Kopiroliz kinetiği, Orta yoğunluklu sunta, Yüksek yoğunluklu polietilen, Sinerjik etki