Çeşitli Katalizörlerin Ayçiçeği Çekirdeği Kabuğunun Gazlaştırmasına Etkisi

Abstract

Dünyadaki enerji tüketimi son on yılda sabit bir oranda artmıştır, beklentiler bu artışın gelecek on senede ivmeleneceği yönündedir. Fosil yakıtların bugün olduğu gibi birincil yakıt kaynağı olarak yeterli olmayacak olması, yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı konusunda yapılan çalışmaları zorunlu kılmaktadır. Biyokütle insanlığın kullandığı en eski yakıt çeşididir; ancak günümüzde amaç onu en verimli şekilde kullanabilmektir. Gazlaştırma, içten yanmalı motor, yakıt pili gibi pek çok alanda kullanılabilecek temiz gaz ürünlerin üretilmesine olanak sağlaması nedeniyle iyi bir alternatif teknolojidir. Gazlaştırmada bugün karşılaşılan en önemli sorun yoğuşabilen hidrokarbon karışımları olan katranın oluşumudur.Bu çalışmada, çeşitli katalitik maddelerin ayçiçeği çekirdeği kabuğunun gazlaştırılması üzerine etkileri incelenmiştir. Seçilen biyokütle nümununesinin uçucu içeriği yüksek; buna karşın kül içeriği düşüktür. Kullanılan katalitik maddeler olivin, dolomit, zeolit, kireçtaşı, Na2CO3 ve K2CO3’dür. Olivin, dolomit, kireçtaşı ve zeolit gibi seçilen doğal katalizörler kullanılmadan kalsine edilmişlerdir. Na2CO3 ve K2CO3’e herhangi bir ön işlem uygulanmamıştır. Biyokütle numunesi ve katalitik maddelerden oluşan karışımlar termogravimetrik (TG) analiz cihazında, azot atmosferi altında ve 4 basamaklı bir sıcaklık programı uygulanarak gazlaştırılmıştır. Elde edilen DTG eğrilerinden maksimum ağırlık kaybının gerçekleştiği sıcaklıklar tespit edilmiş, kurulan piroliz deney düzeneğindeki deneylerde ise bu sıcaklıklar (773 K) maksimum deney sıcaklığı olarak kullanılmıştır. Deneyler yine azot atmosferinde (1 lmin-1) ve 20 0Cmin-1 ısıtma hızı ile gerçekleştirilmiştir. Kataizörlerin özellikle CO ve CH4 konsantrasyonlarında önemli artışlar sağladığı gözelmlenmiştir. En büyük CO konsantrasyon artışı kalsine edilmiş zeolitin varlığında gerçekleşirken, en yüksek CH4 konsantrasyonu K2CO3 varlığında elde edilmiştir. Katı ürün miktarı kullanılan ısıtma hızı ve düşük deney sıcaklıklarına bağlı olarak artmıştır.

Global energy consumption which has been growing steadily for the last decade, is forseen to have an accelerated increase in the future.Gasification is a promising technology to produce clean gaseous fuels which can be used in many applications such as internal combustion engines, fuel cells. In this study the catalytic effects of the selected materials on the gasification of sunflower seed shell were investigated. The selected biomass sample had a high volatile and low ash content.The used catalytic materials were olivine, dolomite, zeolite, limestone, Na2CO3 and K2CO3. Natural catalysts such as dolomite, olivine, limestone and zeolite were calcined before the experiments. No pretreatment was applied to Na2CO3 and K2CO3.The blends consisting of the biomass sample and the catalytic materials were gasified in a thermogravimetric (TG) analyzer under nitrogen flow and a four step temperature program was applied. The temperature intervals (around 773 K) at which the maximum weight losses occured were the basis of the temperature program used in the pyrolysis experiments. The pyrolysis experiments were conducted under N2 atmosphere (1lmin-1) and had a stepped temperature program with a heating rate of 200Cmin-1. The concentration of CO and CH4 increased considerably in the presence of the catalysts. The highest CO concentration was achieved with the blend containing calcined zeolite whereas a maximum CH4 yield was reached with K2CO3. The amount of solid product was higher than TGA due to the fact that lower operation temperatures were applied and the heating rate was 20 0Cmin-1.