Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/11527/15392
Title: Sarıçam Ve Ligninin Süperkritik Etanolde Katalitik Depolimerizasyonu
Other Titles: Catalytic Depolymerization Of Scotch Pine And Lignin In Supercritical Ethanol
Authors: Karaosmanoğlu, Filiz
Atay, Ceylanpınar
10077664
Kimya Mühendisliği
Chemical Engineering
Keywords: Sarıçam
Lignoselülozik Biyokütle
lignin
Biyokütle Değerlenmesi
Lignin Değerlenmesi
Biyorafineri
Katalitik Dönüşüm
Tek Aşamalı Katalitik Depolimerizasyon
Cumgalo Katalizörler
Scotch Pine
Lignin
Lignocellulosic Biomass
Biomass Valorization
Lignin Valorization
Biorefinery
Catalytic Conversion
One- Pot Catalytic Depolymerization
Cumgalo Catalysts
Issue Date: 25-Jun-2015
Publisher: Fen Bilimleri Enstitüsü
Institute of Science and Technology
Abstract: Lignoselülozik biyokütle, geniş bir yelpazede biyoyakıtlara, biyokimyasallara ve biyomateryallere değerlenebilen, doğada bol bulunur, yenilenebilir ve dünya çapında yaygın bir kaynaktır. Lignoselülozik hammadde biyorafinerileri, lignoselülozik biyokütleyi çeşitli dönüşüm teknolojileriyle işleyebilmektedir. Lignoselülozik biyokütle bileşenlerinden selülozun ve hemiselülozun değerlenmesi çok uzun yıllardır bilinmekte ve günümüz biyorafinerilerinde başarı ile uygulanmaktadır. Ancak, lignin selülozun ve hemiselülozun yanında ihmal edilmiştir. Günümüz biyorafinerilerinde veya kağıt endüstrisi gibi çeşitli endüstrilerde selüloz ve hemiselülozdan ayrılarak yan ürün olarak elde edilen lignin yalnızca bir yakıt kaynağı olarak kullanılmıştır. Ancak son yıllarda ligninde saklı potansiyel keşfedilmiş, ligninin de tıpkı lignoselülozik biyokütlenin diğer bileşenleri gibi biyoyakıtlara, biyokimyasallara ve biyomateryallere değerlenebileceği ortaya konmuştur. Günden güne gelişen tekniklerle Lignoselülozik hammadde biyorafinerilerde ligninin karmaşık yapısı parçalanabilmekte ve ligninden pek çok katma değerli ürün üretilebilmektedir.  Tek aşamalı katalitik depolimerizasyonla, ligninin ve lignoselülozik biyokütlenin değerlenmesi doğrudan ve etkili bir biçimde gerçekleştirilebilir. Poröz metal oksit katalizörler, hidrojenleme ve hidrojenoliz reaksiyonlarını yürüterek katalitik depolimerizasyonun verimliliğini artırmaktadır. Bakır tabanlı poröz metal oksitler, lignoselülozik biyokütleyi ve lignini süperkritik ortam koşullarında deoksijenize sıvı ürünlere dönüştürmekte etkili katalizörlerdendir. Bu çalışmada, Sarıçam ve Protobind 1000 ligninin CuMgAl karma metal oksit katalizörler üzerinde süperkritik etanolde katalitik depolimerizasyonu çalışılmıştır. Protobind 1000 ligninin süperkritik etanolde katalitik depolimerizasyonu deneylerinde CuMgAl karma metal oksit katalizörlerin katalitik depolimerizasyon üzerinde etkilerinin ortaya konulması amaçlanmıştır. Bu amaçla, iki farkı grup CuMgAl karma metal oksit katalizörler, bunların öncüleri olan Çift Tabakalı Hidroksitlerin kalsinasyonu yoluyla sentezlenmiştir. İlk grupta farklı bakır içeriklerine ve ikinci grupta farklı (Cu+Mg)/Al oranlarına sahip CuMgAl karma metal oksit katalizörler üretilmiştir. Tüm katalitik depolimerizasyon reaksiyonlarına ait ürünler gaz faz, sıvı faz ve katı fazda elde edilmelerine göre farklı analiz yöntemleri ile analiz edilmiştir. Katalitik depolimerizasyon sonucu başlıca alkol, aldehit, alkan, alken, ester, eter ve ketonlar olmak üzere yedi farklı ürün grubunun ortaya çıktığını göstermiştir. Çalışmada, Sarıçamdan elde edilen sıvı faz ürünleri ile selüloz ve glukozdan elde edilen ürünler de karşılaştırılmıştır. Sıvı fazda elde edilen çok sayıda monomer, pek çok biyoyakıtın ve/veya biyokimyasalın öncüsü olarak ya da yakıt katkısı olarak kullanabilecek ürünlerdir. Süperkritik etanolde katalitik depolimerizasyon yöntemi ile lignoselülozik biyokütle ya da sadece lignin kullanılarak kimya endüstrisi için oldukça değerli ürünler elde edilebilmektedir. Bu çalışma; lignoselülozik biyokütle ve ligninden, fosil kökenli yakıt ve kimyasalların biyo-kökenli alternatiflerinin üretilebileceğini ortaya koymaktadır. Böylelikle gelecekte fosil-tabanlı kimya endüstrisinden biyo-tabanlı kimya endüstrisine geçiş hedeflenmektedir.
Lignocellulosic biomass is an abundant, renewable and worldwide available source that can be valorized into a wide range of biofuels, biochemicals and biomaterials. Lignocellulosic feedstock (LCF) biorefineries can utilize lignocellulosic biomass by means of various conversion technologies. Of them, catalytic conversion is an efficient technology moves forward with the development of new heterogeneous catalysts. As the technology emerges, not only lignocellulosic biomass but also lignin has been realized as a promising future feedstock for the production of value-added products. Although lignin has been an undervalued component compared to cellulose and hemicellulose and utilized only as a fuel source, the huge potential of its valorization has been a center of attraction. Lignin can be effectively valorized in LCF biorefineries taking the advantage of largely available lignin sourced from the existing industrial processing such as paper and pulp production. As numerous biofuels, biochemicals and biomaterials can be produced from lignocellulosic biomass, particularly lignin is the future green feedstock for the production of aromatics being produced from fossil-based sources. Direct and effective valorization of lignocellulosic biomass as well as lignin is an ideal strategy for the transition from fossil-based chemical industry to a bio-based on in the future. One-pot catalytic depolymerization is a recent and advancing technology for the valorization of lignocellulosic biomass and lignin. Multifunctional catalysts and supercritical solvents are the key factors for an effective depolymerization. In this study, the depolymerization of Scotch Pine and Protobind 1000 lignin over CuMgAl metal mixed oxides in supercritical ethanol were studied. Effects of CuMgAl metal mixed oxides on catalytic lignin depolymerization were examined by the synthesis of the catalysts with different Cu content and (Cu+Mg)/Al ratio by the calcination of Layered Double Hydroxides (LDHs). Catalytic depolymerization of Scotch Pine was carried out over Cu20MgAlO4 at two different temperature. The effect of temperature on catalytic depolymerization of Scotch Pine was targeted. Also, cellulose as a model compound of lignocellulosic biomass and glucose as a model compound of glucose were catalytically depolymerized over Cu20MgAlO4 at the same operating conditions with Scotch Pine in order to better understand depolymerization mechanism. Depolymerization products of each catalytic depolymerization reactions were analyzed according to gas, liquid and solid phase products. Satisfactory monomer yields were obtained with numerous liquid phase products as the candidates or precursors of various biofuels and/or biochemicals.
Description: Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2015
Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2015
URI: http://hdl.handle.net/11527/15392
Appears in Collections:Kimya Mühendisliği Lisansüstü Programı - Yüksek Lisans

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
10077664.pdf3.05 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.