ANAEROBİK YÖNTEMLE SİNDİRİLMİŞ BİYOKÜTLENİN HİDROTERMAL GAZLAŞTIRMA ÜRÜNLERİNİN İNCELEBENMESİ
Proje no. 1337 · Durum: Kapanmış · 2017
Özet
Biyogaz tipik olarak, oksijen olmadan organik maddenin biyolojik olarak parçalanmasıyla üretilen bir gaza karşılık gelir. Biyogaz biyojenik materyalden kaynaklanır ve bir biyoyakıt türüdür. Biyogaz, anaerobik sindirim (AD) veya biyokütle, gübre, kanalizasyon, belediye atığı, yeşil atık, bitki materyali ve enerji bitkileri gibi biyolojik olarak parçalanabilir maddelerin fermantasyonu ile üretilir. Bu tip biyogaz öncelikle metan ve karbon dioksit içerir. Metanojenler (metan üreten bakteriler) için biri 30–40°C'de ve diğeri 50-60°C'de olmak üzere iki optimum sıcaklık aralığı vardır. Bunlar sırasıyla mezofilik ve termofilik aralıklar olarak bilinir. Daha yüksek sıcaklıkta çalışmak için, bir ısıtma sistemi kullanılmalıdır. Bu, sistemi daha karmaşık ve pahalı hale getirir. Metan üretimi oranı her 10°C artış için yaklaşık iki katına çıkar. Sıcaklık dalgalanmaları, metanojenleri ciddi şekilde inhibe ettikleri için en aza indirilmelidir. Yakıt stok malzemelerinden biyogaz üretimini etkileyen C/N (karbon/azot), sıcaklık, pH oranı vb. gibi bazı parametreler vardır. Anaerobik sindirim sırasında yakıt gazı (CH4) üretildikten sonra, kalan çözelti (digestat) hala yüksek enerjik değere sahiptir. Genellikle kalan katı, gübre olarak değerlendirilir, ancak patojenik içerik ve taşıma zorlukları bu uygulamayı kısıtlar. Digestat temiz enerji taşıyıcı gaz, H2 elde etmek için kritiküstü su gazlaştırma (veya hidrotermal gazlaştırma, SCWG) içinde değerlendirilebilir. Kritiküstü su gazlaştırma, biyokütlenin herhangi bir ön kurutma işlemi olmaksızın, hidrojen ve / veya metana dönüştürülmesini sağlayan avantajlı bir yöntem olarak ortaya çıkar. Biyokütle SCWG’si sırasında değerli gaz karışımı üretilirken, istenmeyen kok ve katran üretimi önemli ölçüde azaltılır. Bu projede seçilmiş biyokütleden yüksek oranda organik içeriğin dönüştürülmesi için AD ve SCWG'nin hibrit süreci uygulanmaktadır. Bu çalışmada, karnabahar atıkları (80 g/L) anaerobik fermantasyon yoluyla koyun gübresi (40 g/L) kullanılarak 35 ve 45°C’de sindirilmiştir. Sindirim sonunda kalan yüksek organik madde içeriğine sahip biyokütle genellikle gübre olarak kullanılarak çok etkili şekilde değerlendirilememektedir. Ayrıca kalan bakiyenin su içeriği de oldukça yüksektir. Hidrotermal gazlaştırma yönteminde, suyun kritik noktasının (374°C, 221 atm) üzerindeki koşullarda organik yapı ile reaksiyona girer ve yakıt gaz ürünlere, kimyasal hammadde olarak kullanılabilecek sıvı ürünler ile az miktarda katran+kok’a dönüşmektedir. Bu çalışmada, sindirilmiş biyokütle ile hidrotermal gazlaştırma denemeleri, 100 cm3 iç hacme sahip olan kesikli tip reaktör düzeneğinde yapılmıştır. Farklı (500 ve 600°C) sıcaklıklarda katalizörsüz ve katalizör olarak KOH, NaOH ve K2CO3 olan koşullarda denemeler yapılmıştır. Reaksiyon koşullarına ve katalizör türüne göre gaz ve sıvı ürün kompozisyonundaki değişmeler ile katran ve kok oluşumu; GC, GC-MS ve TOC ile yapılacak analizlerle belirlenmiştir. Gaz ürünlerin yakıt gaz olarak kullanılabilirliği ve sıvı ürünlerin platform kimyasalları olarak değerlendirilebilirliği incelenmiştir ve sıvı ürünlerin farklı amaçlarla kullanılabilecek platform kimyasallarına dönüştürülmesi sağlanmıştır.