T.C NAMIK KEMAL ÜNĠVERSĠTESĠ BĠLĠMSEL ARAġTIRMA PROJELERĠ KOORDĠNASYON BĠRĠMĠ (NKUBAP) BĠLĠMSEL ARAġTIRMA PROJELERĠ SONUÇ RAPORU

Transkript

1 T.C NAMIK KEMAL ÜNĠVERSĠTESĠ BĠLĠMSEL ARAġTIRMA PROJELERĠ KOORDĠNASYON BĠRĠMĠ (NKUBAP) BĠLĠMSEL ARAġTIRMA PROJELERĠ SONUÇ RAPORU NKUBAP AR ATIK YAĞLARDAN BĠYODĠZEL ÜRETĠMĠ ĠÇĠN KÜÇÜK KAPASĠTELĠ BĠYODĠZEL SĠSTEMĠNĠN GELĠġTRĠLMESĠ Yürütücü: Prof.Dr. Birol KAYĠġOĞLU AraĢtırmacı: Prof.Dr. Türkan AKTAġ AraĢtırmacı: Yard.Doç.Dr. M. Recai DURGUT

2 Proje No: NKUBAP AR Proje Adı: Atık Yağlardan Biyodizel Üretimi Ġçin Küçük Kapasiteli Biyodizel Sisteminin GeliĢtrilmesi Önsöz Dünyada ve ülkemizde enerji tüketiminin hızla artması ve fosil yakıtlar gibi geleneksel enerji kaynaklarının hızla tükenmesi, enerji maliyetlerinin artması, bu yakıt türlerinin yerini alacak alternatif ve yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelimi arttırmıģtır. Bu yeni enerji kaynakları içinde güneģ, rüzgâr, biyokütle enerjisi ön plana çıkmaktadır. Biyodizel de biyokütleden elde edilen, bitkisel ve hayvansal kökenli yağların kimyasal dönüģümü sonucunda oluģan ve dizel motorlarda doğrudan ya da motorine belirli oranlarda karıģtırılarak kullanılabilen bir yakıt türüdür. Günümüzde birçok geliģmiģ ülkede motorin içerisine belirli olarak biyodizelin katılarak kullanılması yasal zorunluluk haline gelmiģtir. Ülkemizde de bu konuda yapılan çalıģmalar hız kazanmıģtır. Bu nedenle Namık Kemal Üniversitesi Bilimsel AraĢtırma Projesi desteği ile yürütülen bu çalıģmada, biyodizel üretim tesisinin laboratuar koģullarında kurulmuģ ve üniversitemiz yemek üretim tesislerinde ortaya çıkan artık yağlar toplanarak biyodizel elde edilmiģ, elde edilen biyodizelin yakıt kalitesi yapılan analizler sonucunda belirlenmiģtir. 2

3 Özet Bu proje ile değerlendirilmeyen atık yağlardan biyodizel yakıtı elde edilmesi amaçlanmıģtır. Bitkisel yağ ve türevlerinin dizel yakıt olarak kullanımı 1900 lerde dizel motorun icat ediliģi ile baģlamıģ ve günümüze kadar gelmiģtir. Ancak, biyodizel elde edilen bitkisel kökenli aspir, kanola, fıstık vb yağların aynı zamanda gıda sektöründe önemli yer tutması, biyodizel üretiminin en önemli kısıtlayıcı faktörüdür. Bu nedenle bu çalıģmada öncelikle gıda sanayinde üretim sonucu ortaya çıkan artık yağlardan biyodizel elde edilmesi amaçlanmıģtır. ÇalıĢmada, öncelikle küçük kapasiteli biyodizel ünitesi laboratuar koģullarında kurulmuģtur. Üniversitemiz yemek üretim tesislerinde ortaya çıkan artık yağlar toplanmıģ ve iki yöntem kullanılarakarak biyodizel elde edilmiģtir. Elde edilen biyodizelin yakıt kalitesinin belirleyen analizler ise T.C. GIDA TARIM VE HAYVANCILIK BAKANLIĞI KARADENĠZ TARIMSAL ARAġTIRMA ENSTĠTÜSÜ MÜDÜRLÜĞÜ ENERJĠ TARIMI ARAġTIRMA MERKEZĠ tarafından yapılmıģtır. Anahtar Kelimeler: Biyodizel, biyokütle, transesterifikasyon, biyoyakıtlar, atık yağ. 3

4 Abstract These projects are not evaluated by obtaining biodiesel from waste oil is intended. The use of derivatives of vegetable oil and diesel fuel in diesel engines were invented in the 1900s and up to the present has been started with. However, the resulting biodiesel plant origin safflower, canola, peanut oil, etc. at the same time hold an important place in the food sector, the biodiesel production is the most important limiting factor. Therefore in this study, resulting primarily in the food industry production of biodiesel from the residual oil is expected to be obtained. In this study, primarily small capacity biodiesel unit was established in laboratory conditions. University catering facilities kullanılarakarak residues resulting biodiesel oils were collected and the two methods was obtained. The resulting biodiesel fuel quality analysis determines the T.C. GIDA TARIM VE HAYVANCILIK BAKANLIĞI KARADENĠZ TARIMSAL ARAġTIRMA ENSTĠTÜSÜ MÜDÜRLÜĞÜ ENERJĠ TARIMI ARAġTIRMA MERKEZĠ by. Key Words: Biodiesel, biomass, transesterification, biofuels, waste oil 4

5 İÇİNDEKİLER GiriĢ 1 Gereç ve Yöntem 3 Gereç 3 Yöntem 4 Birinci yöntem (B1) 5 Ġkinci yöntem (B2) 8 Biyodizelin Özelliklerinin Saptanması 11 Bulgular ve TartıĢma/Sonuç 11 Biyodizel Analiz Bulguları 11 Sonuç 13 Kaynaklar 14 5

6 ŞEKİL DİZİNİ ġekil-1. Transesterifikasyon sonucu metil esterlerin (Biyodizel) oluģumu 2 ġekil-2. Biyodizel üretiminde akıģ diyagramı 2 ġekil-3. Atık yağın filtrelenme iģlemi 4 ġekil-4 Mekanik karıģtırıcılı biyodizel reaktör 4 ġekil-5. Atık yağın ön ısıtma aģaması 5 ġekil-6. Metanol ve katalizörün hazırlanma aģaması 6 ġekil-7. Metanol-katalizör karıģımının reaktördeki atık yağa eklenmesi 6 ġekil-8. Gliserinin uzaklaģtırılma iģlemi 7 ġekil-9. Biyodizelin(B 1 ) yıkanma iģlemi 7 ġekil-10.biyodizel (B1) örneği 8 ġekil-11. Atık yağın reaksiyona hazırlama aģaması 8 ġekil-12. Metanol ve katalizörün hazırlanma aģaması 9 ġekil-13. Metanol-katalizör karıģımının reaktördeki atık yağa eklenmesi 9 ġekil-14. Gliserinin uzaklaģtırılma iģlemi 10 ġekil-15. Biyodizelin(B 2 ) yıkanma iģlemi 10 ġekil-16. Biyodizel(B 2 ) örneği 11 6

7 ÇİZELGE DİZİNİ Çizelge-1. Biyodizel elde etmek için kullanılan bazı bitkisel yağların yağ oranları 3 Çizelge 2. Ġki farklı yöntemle atık yağdan üretilen biyodizelin fiziksel ve kimyasal özellikleri 12 7

8 Giriş AraĢtırmanın konusu, biyolojik kaynaklı, özellikle gıda sektöründe kullanılmıģ olan kızartma vb. iģlemler sonucunda ortaya çıkan baģka Ģekilde değerlendirilme imkânı olmayan yağlardan biyodizel yakıtı üretmektir. Biyodizel bitkisel ve hayvansal kökenli yağların kimyasal dönüģümü sonucunda oluģan ve dizel motorlarda doğrudan ya da motorine belirli oranlarda karıģtırılarak kullanılabilen bir yakıt türüdür. Saf bitkisel yağların dizel motorlarda yakıt olarak kullanılabileceği 1900 lü yıllarda Rudolf Diesel tarafından yaptığı deneylerle ortaya konmuģtur. Ancak, ancak bu yağların viskozitelerinin fazla olması ve ortam sıcaklıklarında verimli olarak yanmamaları doğrudan kullanılmalarının önündeki en büyük engeldir. Bu nedenle yağların biyodizele dönüģtürülmesi daha avantajlıdır. Bu avantajları aģağıdaki gibi sıralamak mümkündür; - Hayvansal ve bitkisel kökenli yağlardan elde edilen yenilenebilir bir enerji türüdür. - Dizel yakıtla karģılaģtırıldığı zaman toksik etkisi daha azdır. Sülfür dioksit, kurum, karbon monoksit, hidrokarbonlar, azot oksit emisyonlarında önemli ölçüde azalma meydana gelmektedir. - Motorine %1 oranında karıģtırılan biyodizel yakıtı bile yağlama özelliğini arttırmaktadır. - Yağlara göre viskozitesi daha düģüktür. - Modern dizel motorlarda çok fazla değiģiklik yapmadan rahatlıkla kullanılabilmektedir. - Atık yağlarda biyodizel üretiminde kullanılarak değerlendirilebilir. Bunun yanı sıra biyodizelin aģağıda belirtilen bazı olumsuz yönleri de bulunmaktadır; - Kalorifik değeri dizel yakıtından daha düģüktür. Bu yüzden daha fazla yakıt tüketilmektedir. - Dizel yakıttan daha fazla azot oksit salınım vardır. - Donma noktası sıcaklığı dizel yakıttan daha fazladır. Bu nedenle soğuk iklim koģullarında sıkıntı yaratabilir. - Uzun süre (6 aydan fazla) depolanması yakıt özelliklerinin bozulmasına neden olur. - Plastik malzemelerde depolandığı zaman kabın özelliklerini bozabilir. Teflon kaplamalı kaplarda saklanması önerilmektedir. Avrupa Birliğinin 2003/30/EC Direktifi 2005 sonunda piyasaya arz edilen fosil yakıtlarına %2 oranında biyoyakıt konulması zorunluluğunu getirmiģtir. Her yıl bu oranın arttırılarak; 2006 yılında %2.75, 2007 yılında %3.50, 2008 yılýıda % 4.25, 2009 yılında %5,00, 2010 yılında %5,75 olması hedeflenmektedir. Bu yüzden, yılı verilerine göre yılda 12 milyon ton motorin kullanan Türkiye'nin 2005 yılı verilerine göre 240 bin ton, 2006 yılı verilerine göre ise 330 bin ton biyodizeli ulaģımda kullanması gerekmektedir yılına kadar ulaģımda kullanılan motorin miktarı değiģmez ise 2010 yılında kullanılması gerekli biyodizel miktarı 690 bin ton olacaktır (Alptekin ve Çanakçı, 2005). 1

9 Yağlarda bulunan ve yanmayı destekleyen bileģimler biyodizelin temelini oluģturmaktadır. Bunlar bileģimlerindeki karbon ve hidrojene bağlı olarak farklı özelliklere sahip yağ asitleridir. Bu yağ asitlerine steraic, oleic, linoleic, linolenic örnek olarak gösterilebilir. Biyodizelin oluģmasında temel reaksiyon transesterifikasyon reaksiyonudur. Bu iģlem sırasında yağ ve metanol katalizör etkisiyle reaksiyona girmekte ve bu iģlem sonucunda metil esterler (biyodizel) ve gliserin oluģmaktadır. OluĢan biyodizelin hacimsel olarak hammadde kaynağı olarak giren yağdan çok fazla farkı olmaz. Biyodizel üretim aģamasında meydana gelen kimyasal reaksiyonlar ġekil-1 de verilmiģtir. Trigliserid Metanol Metil ester Gliserin O O CH 2 O C R 1 CH 3 O C R 1 O CH O C R CH 3 OH Katalizör O CH 3 O C R 2 + CH 2 OH CH OH O O CH 2 OH CH 2 O C R 3 CH 3 O C R 3 ġekil-1. Transesterifikasyon sonucu metil esterlerin (Biyodizel) oluģumu Biyodizel üretim aģamalarının akıģ diyagramı ġekil-2 de verilmiģtir. Yağ (<%2.5 DYA) Yağ (>%2.5 DYA) Esterifikasyon Sülfirik asit+metanol Metanol + NaOH Transesterifikasyon Ham biyodizel Gliserin Yıkama Metanol geri dönüģüm Biyodizel 2

10 ġekil-2. Biyodizel üretiminde akıģ diyagramı Reaksiyonun gerçekleģebilmesi için katalizör kullanılmaktadır. Katalizörler reaksiyon sırasında ortadan kaybolmazlar ve yıkama suyu ve gliserinle ortamdan uzaklaģtırılırlar. Katalizör olarak genellikle NaOH kullanılmaktadır. Yağ bitkilerden elde edilen yağlar biyodizelin hammadde kaynakları içerisinde önemli bir yer tutmaktadır. Ayrıca, atık yağlar ve son yıllarda alglerden elde edilen yağlarda biyodizel üretiminde kullanılmaya baģlamıģtır. Biyodizel üretimi için temel olarak yağ oranı yüksek yağlı tohum bitkileri kullanılmaktadır (Çizelge 1). Fakat bu bitkilerden elde edilen ve gıda sektöründe önemli olan bu yağların; yağ konusunda ciddi sorunları olan ve ithalatçı konumunda bulunan ülkemizde biyodizel üretimi amacıyla kullanılması önemli bir dezavantaj olarak karģımıza çıkmaktadır. Bu sebeple proje bu konuya uygun olarak piyasadan ve üniversitemizdeki yemek üretim tesislerinden temin edilecek atık yağların, kurulacak küçük ölçekli biyodizel tesisinde kullanılarak biyodizel elde edilmesini, elde edilecek biyodizelin kalitesi üzerine etki edecek faktörlerin saptanmasını kapsamaktadır. Çizelge-1. Biyodizel elde etmek için kullanılan bazı bitkisel yağların yağ oranları Bitki Yağ Ġçeriği % Elde Edilen Yağ Oranı % Yağ Verimi l/da Ayçiçeği Soya Kanola Aspir Hardal Keten tohumu Kenevir Gereç ve Yöntem Gereç AraĢtırmada deneme materyali olarak atık ayçiçeği yağı kullanılmıģtır. Kullanılan atık yağın temini üniversitemizin yemek üretim tesislerinden elde edilmiģ ve alınan atık yağlar biyodizel üretimi için filtrelenmiģtir. Atık yağın filtrelenme iģlemi ġekil-3 de verilmiģtir. 3

11 ġekil-3. Atık yağın filtrelenme iģlemi FiltrelenmiĢ atık yağdan biyodizel elde etmek için 1 litre reaktör kapasitesine sahip biyodizel ünitesi kullanılmıģtır. Reaktör ısıya dayanıklı pyrex camdan imal edilmiģtir. Reaktörde ısı kontrolü -20 C ile +120 C arasında ±0,1 ayarlamaya imkan veren ısı kontrol ünitesi ve içinde dijital kontrollü devri ayarlanabilir ( d/d) mekanik karıģtırıcı bulunmaktadır. Alınan biyodizel üretim ünitesi ġekil-4 de verilmiģtir. ġekil-4 Mekanik karıģtırıcılı biyodizel reaktör Yöntem Biyodizel üretimi için iki yöntem kullanılmıģtır ve üretimde gerçekleģtirilen aģamalar aģağıda verilmiģtir; 1. Yağın hazırlanması: Biyodizel elde edilecek atık yağ yönteme göre ön ısıtmaya tabi tutulur ve bu sırada karıģtırma iģlemi yapılır. 2. Metanol ve katalizörün karıģtırılması: Bu aģamada üretim yöntemlerinde belirtilen oranlarda metanol ve katalizör karıģtırılmaktadır. 3. Metanol-katalizör karıģımının reaktördeki atık yağa eklenmesi: Reaktördeki yağ istenen reaksiyon sıcaklığına getirildikten sonra metanol-katalizör karıģımı 4

12 reaktöre eklenir. Bu iģlemden sonra belirlenen reaksiyon süresince karıģtırma iģlemi yapılır. 4. Gliserinin uzaklaģtırılması: Transesterifikasyon iģlemi bittikten sonra oluģan biyodizel ve gliserin karıģımının ayrıģması iģlemi yapılır. Yoğunlukça daha fazla olan gliserinin dibe çökmesi için bir müddet beklenir. Bekleme süresi 8 saate kadar ulaģabilir. Çökme iģlemi tamamlandıktan sonra reaktörün altındaki vanadan gliserin alınarak gliserin tankında toplanır. 5. Biyodizelin yıkanması: Gliserinin alınması iģleminden sonra biyodizel bir vana yardımıyla reaktörden alınarak yıkama tankına gönderilir. Burada tankın üst kısmından çiseleme yöntemiyle su uygulanır. Su biyodizelin içinden geçerken katalizör ve diğer yabancı maddeleri de alarak alt tarafta toplanır. Bu iģlem bittikten sonra yıkama tankının altındaki vana açılarak su uzaklaģtırılır. 6. Biyodizelin depolanması: Yıkama iģleminden sonra elde edilen biyodizel filitrasyon iģlemine tabi tutularak depolanır. Yüksek serbest yağ asidine sahip olan atık yağlarda kullanılacak katalizörlerin etkisini karģılaģtırmak için biyodizel üretiminde asidik ve bazik olmak üzere iki farklı katalizörün kullanılacağı iki yöntem uygulanacaktır. Birinci yöntem (B1) Bu yöntemde katalizör olarak KOH kullanılmıģtır. Metanol yağ oranı 9:1 (mol:mol) olarak ayarlanmıģtır. Katalizör olarak kullanılacak bazik bir katalizör olan KOH, kullanılan yağ miktarı ağırlığının %6 sı kadardır. Bu yöntemde reaksiyon sıcaklığı 87 o C, süresi 2 saat olarak planlanmıģtır. Reaksiyon öncesinde yağ 122 o C sıcaklığa kadar ısıtılmıģtır. Reaksiyon süresince karıģtırma 3000 d/d da tutulmuģtur. (Nurfitri ve ark., 2013; DemirbaĢ, 2009). Birinci yöntemde belirlenen sıcaklıkta atık yağın ön ısıtma aģaması ġekil-5 te verilmiģtir. ġekil-5. Atık yağın ön ısıtma aģaması 5

13 Metanol ve kullanılan KOH katalizörün manyetik karıģtırıcıyla 400d/dak karıģtırılarak hazırlanmıģtır. Hazırlanma aģaması ġekil-6 da verilmiģtir. ġekil-6. Metanol ve katalizörün hazırlanma aģaması Reaktördeki yağ istenen reaksiyon sıcaklığına getirildikten sonra metanolkatalizör karıģımı reaktöre eklenmiģtir. Bu iģlemden sonra belirlenen reaksiyon süresince karıģtırma iģlemi yapılmıģtır. Bu iģlem aģamaları ġekil-7 de verilmiģtir. ġekil-7. Metanol-katalizör karıģımının reaktördeki atık yağa eklenmesi Transesterifikasyon iģlemi bittikten sonra oluģan biyodizel ve gliserin karıģımının ayrıģma iģlemi için ayırma hunisine alınmıģtır. Yoğunlukça daha fazla olan gliserinin dibe çökmesi için bekleme süresi 8 saate kadar ulaģmıģtır. Çökme iģlemi tamamlandıktan gliserin biyodizelden ayırma hunisinin vanası açılarak ayrılmıģtır. Gliserinin biyodizelden ayırma iģlemi ġekil-8 de verilmiģtir. 6

14 ġekil-8. Gliserinin uzaklaģtırılma iģlemi Gliserinin alınması iģleminden sonra biyodizele yıkama iģlemi uygulanmıģtır. Ayırma hunisinin üst kısmından dökülen su biyodizelin içinden geçerken katalizör ve diğer yabancı maddeleri de alarak alt tarafta toplanmıģtır. Bu iģlem bittikten sonra ayırma hunisinin altındaki vana açılarak su uzaklaģtırılmıģtır. Bu iģlem aģaması ġekil- 9 da verilmiģtir. ġekil-9. Biyodizelin(B 1 ) yıkanma iģlemi Yıkama iģlemi yapıldıktan sonra elde edilen biyodizel örneği ġekil-10 da verilmiģtir. 7

15 ġekil-10.biyodizel (B1) örneği İkinci yöntem (B2) Katalizör olarak asidik bir katalizör olan H 2 SO 4 kullanılan bu yöntemde, metanol ve yağ oranı 162:1 (mol/mol), katalizör miktarı yağ ağırlığının %1.9 u, reaksiyon sıcaklığı 80 o C ve reaksiyon süresi 4 saat olarak ayarlanmıģtır. KarıĢtırma hızı 3000 d/d olarak ayarlanmıģtır. Ön ısıtma uygulanmamıģtır (Zheng ve ark., 2006). Ġkinci yöntemde deneme ön ısıtma uygulamadan reaksiyon sıcaklığında baģlatılmıģtır. Bu aģama ġekil-11 de verilmiģtir. ġekil-11. Atık yağın reaksiyona hazırlama aģaması Metanol ve kullanılan H 2 SO 4 katalizörün karıģtırılarak hazırlanmıģtır. Hazırlanma aģaması ġekil-12 de verilmiģtir. 8

16 ġekil-12. Metanol ve katalizörün hazırlanma aģaması Reaktördeki atık yağ üzerine metanol-katalizör karıģımı eklenmiģtir. Bu iģlemden sonra belirlenen reaksiyon süresince karıģtırma iģlemi yapılmıģtır. Bu iģlem aģamaları ġekil-13 te verilmiģtir. ġekil-13. Metanol-katalizör karıģımının reaktördeki atık yağa eklenmesi Transesterifikasyon iģlemi bittikten sonra oluģan biyodizel ve gliserin karıģımının ayrıģma iģlemi için ayırma hunisine alınmıģtır. Yoğunlukça daha fazla olan gliserinin dibe çökmesi için bekleme süresi 12 saate kadar ulaģmıģtır. Çökme iģlemi tamamlandıktan gliserin biyodizelden ayırma hunisinin vanası açılarak ayrılmıģtır. Gliserinin biyodizelden ayırma iģlemi ġekil-14 te verilmiģtir. 9

17 ġekil-14. Gliserinin uzaklaģtırılma iģlemi Gliserinin alınması iģleminden sonra biyodizele yıkama iģlemi uygulanmıģtır. Ayırma hunisinin üst kısmından dökülen su biyodizelin içinden geçerken katalizör ve diğer yabancı maddeleri de alarak alt tarafta toplanmıģtır. Bu iģlem bittikten sonra ayırma hunisinin altındaki vana açılarak su uzaklaģtırılmıģtır. Bu iģlem aģaması ġekil-15 te verilmiģtir. ġekil-15. Biyodizelin(B 2 ) yıkanma iģlemi Yıkama iģlemi yapıldıktan sonra elde edilen biyodizel örneği ġekil-16 da verilmiģtir. 10

18 Biyodizelin Özelliklerinin Saptanması ġekil-16. Biyodizel(B 2 ) örneği Ġki yöntem ile elde edilen biyodizelin kalitesini karģılaģtırmak amacıyla aģağıda belirtilen fiziksel ve kimyasal analizler yapılmıģtır. 1. Biyodizel veriminin saptanması : Reaksiyon sonucu elde edilen biyodizel ile kullanılan yağ oranlanarak saptanacaktır (Zheng ve ark., 2006; Lou ve ark., 2008) 2. Sülfür içeriği 3. Bakır korozyonu (TS 6148 EN ISO 10370) 4. Karbon kalıntısı tayini (TS 6148 EN ISO 10370) 5. Parlama noktası tayini (TS EN ISO 3679 ) 6. Kinematik viskozite tayini (TS 1451 EN ISO 3104) 7. Su tayini (TS 6147 EN ISO 12937) 8. Yoğunluk tayini (TS EN ISO 12185) 9. Asit sayısının tayini (TS EN 14104) 10. Soğuk filtre tıkanma noktası tayini (TS EN 116) 11. Ġyot sayısı tayini (TS EN 14144) Bulgular ve Tartışma/Sonuç Biyodizel Analiz Bulguları ÇalıĢma sonucunda üretilen biyodizel örnekleri olan B 1 ve B 2 nin analizlerinin 2 Ģer tekrarlı olarak yapılması için T.C. Gıda Tarım ve Hayvancılık Bakanlığı Karadeniz Tarımsal AraĢtırma Enstitüsü Müdürlüğü Enerji Tarımı AraĢtırma Merkezi ne gönderilmiģtir. Yapılan analizler sonucunda iki yöntem içinde elde edilen veriler Çizelge-2 de gösterilmiģtir. 11

19 Çizelge 2. Ġki farklı yöntemle atık yağdan üretilen biyodizelin fiziksel ve kimyasal özellikleri ÖZELLİK BİRİM AVRUPA STANDART SINIRLARI BİYODİZEL ÖRNEKLERİ En az En Çok B1 B2 Verim % Yoğunluk 15 C de kg/m , Viskozite 40 C de mm 2 /s 3,5 5,0 5,64 7,05 Parlama noktası C C 120 C Karbon kalıntısı(%10 damıtma artığı) %(m/m) - 0,3 0,33 0,61 Su içeriği mg/kg ,6 385,4 Bakır çubuk korozyonu 50 C de 3h - 1 1a 1a Asit değeri mgkoh/g - 0,5 0,18 0,18 Ġyot sayısı ,49 119,28 Sülfür içeriği mg/kg ,6 1,4 Bulutlanma noktası C C 6 C Soğuk filtre tıkanma noktası C -20 C 0 C -6 C -3 C Biyodizel üretiminde verimin %90 ve üzeri olması istenmektedir. Birinci yöntemde bu değer %93, ikinci yöntemde %86 olmuģtur. Verim açısından birinci yöntem (B-1) istenen özellikleri sağlamıģtır. Yoğunluk biyodizelin akıģkanlığının ölçüsüdür. Yoğunluğun kg/m 3 arasında olması istenmektedir. Bu değer her iki yöntemde de sırasıyla ve kg/m 3 değeriyle istenen değerler arasında olmuģtur. Viskozite biyodizelin en önemli karakteristik özelliklerinden birisidir. Yüksek viskozite yakıtın fakir atomizasyonuna, kötü yanmaya, enjektörlerin tıkanmasına ve segmanlarda karbon birikmesine neden olmaktadır. Biyodizel için bu değer mm 2 /s arasında olmalıdır. Bu değer birinci yöntemde (B-1) 5.64 mm 2 /s değeri ile üst sınırın çok az geçerken, ikinci yöntemde (B-2) 7.05 mm 2 /s değeri ile istenen değerlerin çok üstünde olmuģtur. Ancak, bazı literatürlerde üst sınır 6 mm/s 2 olarak kabul edilmektedir (Öğüt ve Oğuz, 2006). Bu nedenle B-1 yönteminde elde edilen viskozite değeri sınır ölçüler içerisinde kabul edilebilir. Karbon atığı fazla ise enjektör deliklerinde ve yanma odasında birikmelere neden olarak motorun verimli çalıģmasına engel olmaktadır. Avrupa Standartlarında kabul edilen değer maksimum %0.3 iken bazı araģtırıcılar bu değerin maksimum %0.4 olmasının yeterli olacağını belirtmektedirler (Öğüt ve Oğuz, 2006). Bu değer birinci yöntemde (B-1) %0.33, ikinci yöntemde %0.61 olarak bulunmuģtur. B-1 yönteminde elde edilen karbon atığı değeri kabul edilebilir düzeydedir. 12

20 Su içeriğinin maksimum 500 ppm olması istenmektedir. Su içeriği her iki yöntemde de sırasıyla ve ppm değeri ile maksimum değerin altında kalmıģtır. Bakır çubuk korozyon değerleri her iki yöntemde de istenen değerlerde olmuģtur. Asitlik değeri her iki yöntemde de 0.18 mgkoh/g değerinde olmuģtur. Bu değerler istenen maksimum değerin (0.5 mgkoh/g) altında bulunmuģtur. Ġyot sayısı yağın toplam doymuģluğunun ölçüsüdür. Yüksek iyot sayısına sahip yakıtlar, enjektör deliklerinde tıkanmalara, yanma odasında polimerizasyona ve hasara sebep olabilmektedir. Her iki yöntemde de iyot sayısı ve değerleri ile istenen üst sınırın altında olmuģtur (120). Sülfür içeriğinin maksimum 10 ppm olması istenmektedir. Bu değer her iki yöntemde de istenen maksimum değerin altında olmuģtur (3.6 ve 1.4 ppm) Bulutlanma noktası biyodizelin elde edildiği hammadde yağın özelliklerine göre değiģmektedir. Örneğin ASTM D2500 standartlarıyla yapılan ölçümde, kolza yağı ile elde edilen biyodizelde bulutlanma noktası -3 o C iken, gıda nitelikli don yağında bu değer 19 o C olmaktadır (Öğüt ve Oğuz, 2006). Atık yağlardan iki yöntem kullanılarak biyodizel elde edilen bu araģtırmada, bulutlanma noktası sırasıyla 2 o C ve 6 o C olmuģtur. Soğuk filtre tıkanma noktası soğuk havalarda çalıģmada hayati önem taģımaktadır. KıĢ aylarında bu değerin -20 o C olması gerekirken, yaz aylarında 0 o C olması yeterlidir (Öğüt ve Oğuz, 2006). Soğuk filtre tıkanma noktası B-1 yönteminde -6 o C, B-2 yönteminde -3 o C olarak bulunmuģtur. Birinci yöntemde elde edilen değer ikinci yönteme göre daha düģüktür. B-1 biyodizelini daha soğuk havalarda çalıģtırmak mümkündür, ancak her iki yöntemde de elde edilen biyodizelin çok soğuk kıģ aylarında kullanılması risk taģımaktadır. Sonuç Yürütülen bu projede atık yağlardan biyodizel üretimi sağlanmıģ ve yapılan analizlerin sonuçları Avrupa Biyodizel Standart değerleriyle karģılaģtırılması sonucunda birinci yöntemle üretilen (B-1) biyodizel örneğinin standartlara daha uygun olduğu, B-2 yöntemiyle üretilen biyodizelin özellikle viskozite ve karbon kalıntısının maksimum değerlerin üstünde değerler aldığı görülmüģtür. Bu aģamada B-2 yöntemiyle üretilen biyodizelin doğrudan ya da dizel yakıta katılarak kullanılması sakıncalı olacaktır. Elde edilen sonuçlar katalizör olarak KOH kullanılan B-1 yöntemi ile elde edilen biyodizelin dizel yakıtına belirli oranlarda katılarak kullanılmasının mümkün olduğunu göstermektedir. Proje neticesinde üniversitemiz biyoyakıt üretiminin ve analizlerinin yapılabileceği, sonraki projelere altyapı olabilecek, ayrıca bu konuda eğitim gören öğrencilerimize tanıtım ve uygulama olanakları sağlayabileceği modern bir laboratuar, fakültemize kazandırılmıģtır. 13

21 KAYNAKLAR Alptekin E., Çanakçı M., Biyodizel ve Türkiye de ki durumu, Mühendislik ve Makine, Cilt : 47, Sayı: 561, 57-64, (2005). DemirbaĢ A., Biodiesel from waste cooking oil via base-catalytic and supercritical methanol transesterification. Energy Convers Manage (50), , (2009). Duncan, J., Cost of biodiesel production, Energy efficiency and conservation autority, USA, (2003). Fore S.R., Lazarus W., Porter P., Jordan N. Economics of small-scale on-farm use of canola and soybean for biodiesel and straight vegetable oil biofuels, Biomass and Bioenergy (35), , (2011). Gerpen J.V., Shanks B., Pruszko R., Clements D., Konothe G., Biodiesel Production Technology, USA, NREL/SR , (2004). Hoque M.E., Singh A., Chuan Y.L., Biodiesel from low cost feedstock: the effects of process parameters on the biodiesel yield, Biomass&Bioenergy (35), , (2011). Javidialesaadi, Raeissi S., Biodiesel production from high free fatty acid-content oils: experimental investigation of the pretreatment step, APCBEE Procedia (5), , (2013). Karmakar A., Karmakar S., Mukherjee S., Properties of various plants and animals feedstocks for biodiesel production, Bioresource Technology (101), , (2010). Lou W., Zong M., Duan Z., Efficient production of biodiesel from high free fatty acid-containing waste oils using various carbohydrate-derived solid acid catalysts, Bioresource Technology (99), , (2008). Lujan J.M., Bermudez V., Tormos B., Pla B., Comparative analysis of a DI diesel engine fuelled with biodiesel blends during the European MVEG-A cycl: performnce and emission, Biomass&Bioenergy (33), , (2009). Naik M., Meher L.C., Naik S.N., Das L.M., Production of biodiesel from high free fatty acid karanja (Pongamia Pinnata) oil, Biomass&Energy (32), , (2008). Nurfitri I., Maniam G.P., Hindryawati N., Yusoff M.M., S. Ganesan Potantial of feedstock and catalysts from waste in biodiesel preparation: a review, Energy Conversion and Management (74), , (2013). Oğuz H., Öğüt H., Eryılmaz T., MengeĢ h.o., Yağ tutuculardan elde edilen yağlardan biyodizel eldesi ve kalitesi.httpwww.albiyobir.org.trfilesimg_ etkhidayet_oguz.pdf, (2007). Öğüt H., Oğuz H., Biyodizel Üçüncü Milenyumun Yakıtı, Nobel yayın No: 745, Fen ve Biyoloji Yayınları Dizisi : 33, ISBN , (2006). Yan J., Li A., Xu Y., Ngo T.P.N., Phua S., Li Z., Efficient production of biodiesel from waste grease: One-pot esterification and transesterification with tandem lipases, Bioresource Technology (123), , (2012). YaĢar B., Türkiye de biyodizel üretim maliyeti ve yaģanan sorunlar, VII. Ulusal Temiz Enerji Sempozyumu, Ġstanbul, UTES (2008), Zhang Y., Dube M.A., Mclean D.D., Kates M., Biodiesel production from waste cooking oil : 1. Process design and technological assessment, Bioresource Technology (89), 1-16, (2003). Zheng S, Kates M., Dube M.A., McLean D.D., Acid-catalyzed production of biodiesel from waste frying oil. Biomass Bioenergy (30), , (2006). 14