Silis dumanı destekli sıfır değerlikli nano demir kompozitin sentezlenmesi ve biyoyağ üretimi için katalizör olarak etkinliği
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Atatürk Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Kimya Mühendisliği, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2023
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: KÜBRA ERSÖZ
Danışman: Bahar Bayrak
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Günümüzde artan enerji ihtiyacını karşılamak için çevreye zararlı fosil yakıtların yerine alternatif enerji kaynakları araştırılmaktadır. Doğada bulunan çevreye zararsız biyokütlelerden elde edilen enerji, güvenilir ve temiz enerji kaynağı olarak kullanımı giderek artmaktadır. Bu çalışmada biyokütle kaynağı olarak doğada atık halde bulunan çevreye zararsız ceviz kabuklarının sıvılaştırılması ile alternatif yakıt üretimi hedeflenmektedir. Bu amaçla baca gazı atıklarından olan silis dumanı desteğinde sıfır değerlikli nano demir katalizör olarak kullanılmıştır. Böylece hem atıkların değerlendirilmesi hem de sıvılaştırma verimini artırmak amaçlanmaktadır. Elde edilen katalizörün doğrudan sıvılaştırma verimi üzerine etkisi; sıcaklık, süre, katı/çözücü oranı ve katalizör miktarı parametreleri birlikte incelenecektir. Yöntem: Bu çalışma üç temel aşamadan oluşmaktadır. Birinci aşamada silis dumanı destekli nano sıfır değerlikli demir katalizörün sıvı faz kimyasal redüksiyon yöntemi ile elde edilmesi ve ikinci aşamada biyokütlenin sıvılaştırılması gerçekleştirilmiştir. Farklı parametrelerin katalitik ve katalitik olmayan koşullarda sıvılaştırma üzerine etkisi incelenmiştir. Üçüncü aşamada ise elde edilen biyo yağ ve çarların yakıt özelliklerinin belirlenmesi için birçok analiz gerçekleştirilmiştir. Bulgular: Sentezlenen SD/NZVI katalizörünün karakterizasyonu yapılmıştır. SEM görüntülerinde silis dumanı desteği üzerine nano demirin çubuk yapılar halinde bağlandığı görülmüştür. TEM mikrografından elde edilen veriler ile 80-240nm nano yapılar oluştuğu bulundu. BET sonuçlarında katalizör yüzey alanı SD için 22,82 m2 /g'dan, SD/NZVI için 44,13 m 2 /g'a yükselmiştir. FTIR sonuçları ile metalik yapıların yüzeyle oluşturduğu bağlar ve silis dumanına ait pikler gözlendi. XRD sonuçları ile nano demirin ve demirin oksitlenmiş formlarının varlığı gösterildi. %(Yağ+gaz) dönüşümü; sıcaklık artırıldığında %35,1'den %46,7'ye, reaksiyon süresinin artırılmasıyla %32,2'den %46,5'e artmıştır. Benzer olarak katı/çözücü oranının artırılması %(yağ+gaz) dönüşümünü %28,0'den %47,5'e artırmıştır. Ayrıca aynı şartlarda katalitik olmayan koşullarda %42,5 olan %(yağ+gaz) dönüşümü %6 katalizör kullanıldığında %65,3'e yükselmiştir. Elde edilen biyoyağların GC/MS analizlerine göre önemli ölçüde aromatik ve poliaromatik bileşiklerden oluştuğu bulunmuştur. Sıcaklık, reaksiyon süresi, katı/çözücü oranı ve katalizör miktarının artışıyla beraber çar verimi düşmüştür. Çar veriminin düşmesi, toplam dönüşümün ve sıvı ürün miktarında artış olduğunu kanıtlamaktadır. Ayrıca çarlara ait üst ısıl değerleri, başlangıçtaki ceviz kabuğuna kıyasla %16.57- 92.07 arasında artış göstermiştir. Sonuç: Biyokütlenin silis dumanı destekli nano sıfır değerlikli demir varlığında doğrudan sıvılaştırılması işleminde, katalizörün uygun koşullarda verimi artırdığı tespit edilmiştir. Elde edilen biyoyağın yakıt veya yakıt türevi olarak kullanılabildiği tespit edilmiştir.