Zeytin ve mermer işleme atıkları simbiyozu ile ileri dönüşüm yaklaşımları

Piroliz ve kompozit üretim prosesleri atık malzemeleri veya içeriğindeki bileşenlerini endüstriyel simbiyoz yaklaşımıyla kazanmak ve dahası ileri dönüşüm sağlamak için uygulanabilecek alternatif işlemlerdir. Bu doğrultuda çalışma kapsamında simbiyotik bir çözüm sunmak amacıyla mermer işleme tesisi atıksularının fizikokimyasal arıtımından elde edilen arıtma çamurları (MÇ) zeytinyağı üretim atığı olan pirinanın (OP) pirolizinde katalizör olarak denenmiştir ve katalitik piroliz nihai ürünlerinin ileri dönüşüm yaklaşımıyla değerlendirilme potansiyelleri ve MÇ, OP ve katalitik piroliz kokunun termoplastik matrisli (PP) kompozit malzeme üretiminde etkinliği ortaya konmuştur. Traverten ve beyaz mermer işleme atıksularının alum ve FeCl3 koagülan maddeler ile elde edilen fizikokimyasal arıtma çamurları ve mermer işleme tesisinde polielektrolit kullanılarak üretilen çamurlar OP piroliz prosesinde farklı sıcaklık (300°C, 400°C, 500°C, 600°C ve 700°C) ve dozlarda (%5, %10, %20, %30, %40 ve %50) katalizör olarak kullanılmıştır. Traverten işleme atıksuyunun alum ile fizikokimyasal arıtımı ile elde edilen MÇ türünün (K1) yüksek piroliz ürün miktarı, piroliz koku yüksek termal dayanımı, piroliz yağında alifatik bileşiklerin daha fazla olması gibi açılardan OP katalitik piroliz işlemi için daha avantajlı olduğu gözlenmiştir. OP+K1 piroliz koklarının tek başına OP pirolizine kıyasla yüksek inorganik madde içeriği, alkalinite, termal dayanım, kül içeriği, ürün miktarı gibi özellikleri sayesinde birçok farklı alanda kullanılabilme potansiyelleri olduğu gözlenmiştir.K1 varlığında piroliz akışkan fazında (piroliz yağı+gazı) değerli organik bileşiklerin daha düşük sıcaklıklarda elde edilebilmesi, BTEX gibi ileri dönüşüm potansiyeline sahip organik maddelerin K1 varlığında daha düşük piroliz sıcaklıklarında dikkate değer miktarlarda üretilebilmesi gibi özellikleri sayesinde OP+K1 piroliz akışkan fazının konvansiyonel pirolize göre ileri dönüşüm potansiyeli daha yüksek bulunmuştur. Piroliz akışkan fazında ileri dönüşüm potansiyeline sahip organik bileşikler açısından tez kapsamında çalışılmış olan çoğu sıcaklık ve katalizör dozu uygun olmakla beraber, %10, 20 veya 30 K1 dozu ve 500, 600°C piroliz sıcaklıkları hem maliyet açısından hem de piroliz yağlarının ileri dönüşüm potansiyeli açısından optimum koşullar olarak belirtilebilir. OP+K1 katalitik pirolizinde piroliz sonrası reaktörün sistemde bekletilmesinin etkisini araştırmak için tez kapsamında seçilen koşullarda beklemeli piroliz deneyleri gerçekleştirilmiştir. Konvansiyonel OP pirolizinde beklemeyle beraber piroliz koklarının yüzey pürüzlülüğü, gözenek sayısı, ısıl değeri ve gözenek çapları belirgin şekilde artış göstermiştir. OP+K1 piroliz koklarında ise uzun süreli beklemeyle beraber sinterlenme gözlenmeye başlamıştır. Dahası, beklemeli OP+K1 piroliz yağlarında organik bileşik çeşitliliği beklemesiz pirolize kıyasla oldukça azalmış, uzun zincirli ve kompleks yapıya sahip organik bileşikler artmıştır. Sonuç olarak piroliz sonrası reaktörün sistemde bekletilmesi konvansiyonel pirolizde katalitik pirolize kıyasla daha etkili sonuçlara sebep olmuştur. Piroliz nihai ürünlerinin ileri dönüşüm yaklaşımıyla değerlendirilmesi açısından beklemesiz OP+K1 katalitik pirolizi beklemeli pirolize göre daha avantajlı olduğu gözlenmiştir. PP matrisli kompozit üretiminde sırasıyla MÇ,OP, MÇ+OP ve MÇ+KOK katkı malzemesi olarak, maleik anhidrit modifiye PP (MAPP) ise uyumlaştırıcı olarak denenmiştir. Dahası PLA matrisli kompozitlerde OP katkı malzemesine ön işlem (iyonik sıvı ve pirina yağı maleatının hazırlanması) uygulamanın kompozit malzemenin karakteristik özellikleri üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Sadece mermer çamurunun katkı maddesi olarak kullanıldığı kompozit numunelerde mermer çamuru türleri arasında belirgin bir farkı gözlenmemiştir ve MÇ oran artışıyla birlikte mekanik dayanımı azalmış, termal dayanımı artmıştır. Benzer şekilde kompozit üretiminde OP miktarının artması mekanik dayanımı azaltmış, termal dayanımı arttırmıştır. MAPP'nin uyumlaştırıcı olarak kullanımı OP, MÇ ve Piroliz kokunun katkı malzemesi olarak kullanıldığı PP matrisli kompozit malzemelerde çoğunlukla mekanik, termal dayanım ve elektriksel iletkenlik değerini arttırmıştır. Tek başına OP'nin katkı malzemesi olarak kullanıldığı PLA matrisli kompozit malzemelerde iyonik sıvı ön işleminin uygulanması kompozit malzemenin çekme dayanımı ve çekmede uzama değerini arttırmıştır. Üretilen tüm kompozitler arasında referans kompozit numunesinden (%100PP) daha yüksek mekanik dayanım değeri %10 oranında piroliz koku,%90 oranında PP ve %1 oranında MAPP'nin kullanıldığı kompozit numunesinde elde edilmiştir. Türkiye'deki OP ve MÇ atıklarının endüstriyel simbiyoz uygulamasının gerçekleştirilebileceği bölgeler açısından iki farklı çalışma bölgesi ve alternatif alanlar seçilmiştir. Ulaşımdan kaynaklı karbon ayak izinin belirlenmesi için her bir tesisten çıkan atık miktarının en uygun olan alternatif alana taşınırken katettiği mesafelerin hesaplanması ArcGIS- Rota ve En Yakın Tesis ağ analiz katmanı ile gerçekleştirilmiştir. Çalışma sonucunda karbon ayak izini düşürmek için en uygun alternatif alanlar sırasıyla %58 ve %51.6 kazanım sağlayan Konya ve Antalya illerinde bulunan A-3 ve A-2 bölgeleri olmuştur. Anahtar Kelimeler: Endüstriyel simbiyoz, ileri dönüşüm, katalitik piroliz, kompozit malzeme, mermer çamuru, pirina