Akademik Veri Yönetim Sistemi
TÜBİTAK Projesi, 1003 - Öncelikli Alanlar Ar-Ge Projeleri Destekleme Programı, 2014 - 2016
Bu çalışmada, farklı tip biyokütlelerden torrefikasyon ve hidrotermal karbonizasyon yöntemleriyle elde edilen biyokömür ve hidrokömürlerin toprak iyileştirici ve yakıt olarak kullanımı incelenmiştir. Ayçiçeği sapı, tavuk gübresi, cibre ve yosun dört farklı biyokütle olarak kullanılmıştır. Torrefikasyon işlemi 250-600 C sıcaklık aralığında gerçekleştirilmiştir. Biyokütlelerin hidrotermal karbonizasyonunda ise, sıcaklık (150 °C -275°C), bekleme suresi (0-300 dakika) ve biyokütle:su oranı (0,05-0,55) olmak üzere üç parametre için merkezi kompozit dizayn (CCD) ile optimum koşullar tespit edilmiştir.
Biyokömürler ve hidrokömürlerin yakıt olarak kullanım amaçlı elementel içeriği termal bozunması, enerji içeriği ve denge nemleri tayin edilmiştir. Toprak iyileştirici olarak kullanım amaçlı ise elektriksel iletkenlik (EC), katyon değişim kapasitesi (CEC), su ile ekstrakte edilebilir besinler, oksijen fonksiyonel gruplar, stabil-labil karbon içeriği, yüzey özelliklerinin belirlenmesi için SEM, BET ve FTIR analizleri yapılmıştır. Ayrıca, hidrotermal karbonizasyon yan ürünü olan sıvı fazda toplam organik karbon ve toplam azot miktarı ve gaz ürün içeriği analizleri de yapılmıştır.
Biyokömürlerin verim ve özelliklerini etkileyen en önemli parametre sıcaklık olarak bulunmuştur. Çalışmada kullanılan biyokütlelerden elde edilen biyokömürlerin enerji verimleri ve ısıl değerleri göz önüne alındığında, torrefikasyon sıcaklığı olarak 350 C nin kritik üst değer olduğu öngörülmektedir. Hidrotermal karbonizasyon çalışmalarında ise, CCD analizi sonucunda kütlesel verim, enerji verimi ve enerji yoğunluğu bakımından en etkin faktör sıcaklık olurken, biyokütle:su ve bekleme süresinin etkisinin daha az olduğu bulunmuştur.
Düşük kül içeriği ve yüksek ısıl değerine bağlı olarak yosun dışındaki biyokütlelerden elde edilen biyokömür ve hidrokömürlerin yakıt olarak kullanımına uygunluğu tespit edilmiştir.
Toprak iyileştirici olarak kullanımı olarak değerlendirildiğinde yüksek sıcaklıkta elde edilen biyokömürlerde %98’den fazla stabil karbon miktarı bulunmaktadır. Torrefikasyon sıcaklığının arttırılması biyokömürlerin K dışındaki ekstrakte edilebilir besin miktarında azalmaya sebep olmuştur. Katyon değişim kapasitesi yosun ve tavuk gübresinden elde edilen biyokömürlerde en yüksekken, hidrokömürlerin değerleri daha düşük ve biyokütle tipinden bağımsız olarak birbirlerine yakın bulunmuştur. Yüksek katyon değişim kapasitesine sahip biyokömürlerin yüksek elektriksel iletkenliği sahip olması bu biyokütlelerin toprak iyileştirici özelliği bakımından dezavantajı olarak görülmektedir.
Anahtar Kelime: Hidrotermal karbonizasyon, torrefikasyon, biyokütle, biyokömür, hidrokömür