Investigation of bio-oil composition produced from olive pomace catalytic pyrolysis

Geleceğin yakıt alternatiflerinden biri olan biyokütle, yenilenebilir enerji kaynaklarının başında gelmektedir. Bu çalışmada, zeytinyağı üretim atıkları (zeytin küspesi) biyokütle kaynağı olarak kullanılmıştır. Katalizörlü ve katalizörsüz piroliz deneyler boru tipi fırın reaktörde gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, zeytin küspesinin piroliz kinetiği (katalizörlü ve katalizörsüz) termogravimetrik analizör kullanılarak araştırılmıştır. Termogravimetri deneyleri atmosferik basınçta azot ortamında ve 20-800 oC sıcaklık aralığında gerçekleştirilmiştir. Katalizörlü ve katalizörsüz deneyler için piroliz profili ve kinetik parametreleri (aktivasyon enerjisi ve frekans faktörü) üç farklı ısıtma hızına göre (10, 30, 40 oC.dk-1) elde edilmiştir. Zeytin küspesinin katalitik pirolizi için üç farklı katalizör:biyokütle oranıyla (1:1, 1:2, 1:3 %ağ., kb) çalışılmıştır. Zeytin küspesinin piroliz davranışı ZSM-5 kullanılmadan termogravimetrik analizörde incelenmiştir. Böylece, ZSM-5'in termal pirolize olan katalitik etkisi değerlendirilmiştir. Aynı sistem koşulları altında, ZSM-5'in termal davranışı tüm sistemi değerlendirmek açısından incelenmiştir. TGA (termogravimetrik analiz) sonuçlarına göre zeytin küspesinin pirolizi, hemiselüloz ve selüloz bileşenlerinin degradasyonunu içeren tek bir aşamayı kapsayan bozunma olarak değerlendirilebilir. Ligninin bozunması holoselüloza göre daha geniş sıcaklık aralığında (>400 oC) gerçekleşmiştir. Katalizör kullanılması durumunda, yüksek ısıtma hızında zeytin küspesinin bozunması tek aşamalı reaksiyon olarak görülmüştür, hemiselüloz bozunmasını gösteren tümsek, ilgili pikte görülmemiştir. ZSM-5'in zeytin küspesinin pirolizinde kullanılması aktivasayon enerjisini düşürücü etki göstermiştir ancak, pik sıcaklıklarını değiştirmemiştir. DSC çalışmalarında ise, hem zeytin küspesi pirolizinin hem de ZSM-5 varlığında katalitik pirolizin endotermik bir reaksiyon olduğu görülmektedir. Zeytin küspesinden biyo-yağ eldesi için yapılan deneyler ise, 500 oC sıcaklıkta ve 25 oC.dk-1 ısıtma hızında azot ortamında gerçekleştirilmiştir. Boru tipi fırın reaktörde gerçekleştirilen deneylerde azot gazı 100 L.h-1 hızında sistemden geçirilmiştir. ZSM-5'in katalitik etkisini görmek amacıyla 1:1 ve 1:2 oranında biyokütle: katalizör karışımları kullanılmıştır. Biyokütle katalizör oranının 1:1 olduğu deneylerde, biyo-yağda bulunan fenolik bileşikler referans biyoyağa kıyasla azalmıştır. Ancak katalizör miktarı artırıldığında oksijenli bileşiklerin tamamına yakını elimine edilmiş, ve ZSM-5 naftalin ve türevlerinin, benzen türevlerinin oluşumuna seçicilik göstererek biyoyağdaki aromatik içeriğini artırmıştır.