Mısır Sapının Yakıt Özelliklerinin Torrefaksiyon ile İyileştirilmesi


Özet Görüntüleme: 54 / PDF İndirme: 13

Yazarlar

DOI:

https://doi.org/10.5281/zenodo.10445883

Anahtar Kelimeler:

Biyokütle, tarımsal atık, torrefaksiyon, katı yakıt

Özet

Tarımsal artıklar önemli biyokütle kaynaklarından biridir. Yüksek nem içeriği, düşük kalorifik değeri, büyük hacmi ve düşük kütle yoğunluğu biyokütlenin doğrudan yakıt olarak kullanılmasını zorlaştırmaktadır. Bu çalışmada, ülkemizde önemli bir potansiyele ve belli bir şekle sahip olan tarımsal atıkların, mecut şekilleri ile torrefaksiyona tabi tutularak katı yakıt özelliklerinin iyileştirilmesi amaçlandı. Sunulan çalışmada üreticinin sezon sonunda değerlendirip bertaraf etmesi sorun olan mısır sapı tarımsal atık olarak kullanılmıştır. Mısır sapı, düşük yoğunluğu nedeniyle taşınması ve depolanması oldukça zor olan atık bir biyokütledir. Bu amaçla, 2 cm uzunluğundaki mısır sapları, direnç telleri içeren dairesel kesitli dikey bir refrakter odaya yerleştirilen bir pireks cam reaktöründe, 220°C, 260°C ve 300°C olmak üzere üç işlem sıcaklığında farklı kalış süreleri için torrefaksiyona tabi tutuldu. Torrefaksiyon işlemi durgun hava ve inert gaz (azot) olmak üzere iki farklı ortamda gerçekleştirilmiştir.Torrefaksiyona tabi tutulan numunelerde işlem sıcaklığı arttıkça kömür benzeri bir görünümün oluştuğu tespit edilmiştir. Mısır sapından kömüre benzer özelliklere sahip katı bir ürün elde etmek için inert ortamda 300°C'de kısa kalma süresinin ve durgun hava ortamında ise düşük sıcaklıklarda (260-220°C) uzun kalma süresinin gerekli olduğu belirlenmiştir. Farklı sıcaklıklarda gerçekleştirilen torrefaksiyon işlemi sonucunda O/C ve H/C oranları sırasıyla 0,45-0,67 ve 0,85-1,58 aralığında bulunmuştur. Bu değerler mısır sapının her iki ortamda da torefaksiyonu sonucu turba benzeri, lignin içeriği yüksek bir katı yakıta dönüştüğünü göstermektedir. Ayrıca kavurma işlemi sonucunda elde edilen katı ürünlerin üst ısıl değerinin ham numuneye göre daha yüksek olduğu tespit edilmiştir.

Referanslar

Akkuş, G. (2018). Bağ Budama Artıklarından Torrefaksiyon İle Katı Yakıt Üretimi. Yüksek Lisans Tezi, Fırat Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Elazığ.

Chen W.H., Kuo P.C. (2011).Torrefaction and co-torrefaction characterization of hemicellulose, cellulose and lignin as well as torrefaction of some basic constituents in biomass. Energy, 36, 803-811.

Chen W.H., Hsu H.C, Lu K.M., Lee W.J., Lin T.C. (2011). Thermal pretreatment of wood (Lauan) block by torrefaction anditsin fluence on the properties of the biomass. Energy 36, 12–21

Chen, W. H., Liu, S. H., Juang, T. T., Tsai, C. M., & Zhuang, Y. Q. (2015 a). Characterization of solid and liquid products from bamboo torrefaction. Applied Energy, 160, 829-835.

Chen, W. H., Peng, J., & Bi, X. T. (2015 b). A state-of-the-art review of biomass torrefaction, densification and applications. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 44, 847-866.

Chen, Y. C., & Jhou, S. Y. (2020). Integrating spent coffee grounds and silver skin as biofuels using torrefaction. Renewable Energy, 148, 275-283.

Chew, J. J., & Doshi, V. (2011). Recent advances in biomass pretreatment–Torrefaction fundamentals and technology. Renewable and sustainable energy reviews, 15(8), 4212-4222.

Conag, A. T., Villahermosa, J. E. R., Cabatingan, L. K., & Go, A. W. (2018). Energy densification of sugarcane leaves through torrefaction under minimized oxidative atmosphere. Energy for Sustainable Development, 42, 160-169.

Duranay N., Pehlivan D. (2021). Improving Fuel Properties of the Almond Shell with the Torrefaction Process. IX. International Advanced Technologies Symposium, 136-141.

Kanwal, S., Chaudhry, N., Munir, S., & Sana, H. (2019). Effect of torrefaction conditions on the physicochemical characterization of agricultural waste (sugarcane bagasse). Waste Management, 88, 280-290.

Kapluhan, E. (2014). Enerji Coğrafyası açısından Bir inceleme: Biyokütle Enerjisinin Dünyadaki ve Türkiyede ki Kullanım Durumu. Marmara Coğrafya Dergisi, Sayı 30, 97-125.

Lestander, T. A., Rudolfsson, M., Pommer, L., & Nordin, A. (2014). NIR provides excellent predictions of properties of biocoal from torrefaction and pyrolysis of biomass. Green Chemistry, 16(12), 4906-4913.

Sarker, T. R., Nanda, S., Dalai, A. K., & Meda, V. (2021). A review of torrefaction technology for upgrading lignocellulosic biomass to solid biofuels. BioEnergy Research, 14, 645-669.

Şahin, F. (2019). Enerji Üretimi bakımından Karadeniz Bölgesinin Biyokütle Potansiyeli ve Ekonomisine Katkısı Yüksek Lisans Tezi, İnönü Üniversitesi, Fen bilimleri Enstitüsü, Malatya

Ubando, A. T., Rivera, D. R. T., Chen, W. H., & Culaba, A. B. (2020). Life cycle assessment of torrefied microalgal biomass using torrefaction severity index with the consideration of up-scaling production. Renewable Energy, 162, 1113-1124.

Van der Stelt, M. J. C., Gerhauser, H., Kiel, J. H. A., & Ptasinski, K. J. (2011). Biomass upgrading by torrefaction for the production of biofuels: A review. Biomass and bioenergy, 35(9), 3748-3762.

Yıldız, D. (2015). Orman Biyokütlesinden Aktif karbon ve Katalitik Piroliz ile Biyokütle Üretiminin İncelenmesi. Doktora Tezi, Osmangazi Üniversitesi, Fen bilimleri Enstitüsü, Eskişehir.

Yue, Y., Singh, H., Singh, B., & Mani, S. (2017). Torrefaction of sorghum biomass to improve fuel properties. Bioresource technology, 232, 372-379.

Yayınlanmış

30.12.2023

Nasıl Atıf Yapılır

Çaycı, N., & Duranay, N. (2023). Mısır Sapının Yakıt Özelliklerinin Torrefaksiyon ile İyileştirilmesi. Euroasia Journal of Mathematics, Engineering, Natural & Medical Sciences, 10(31), 37–47. https://doi.org/10.5281/zenodo.10445883

Sayı

Bölüm

Makaleler