ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

Ebat: px
Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ"

Transkript

1 ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK LİSANS TEZİ Okan İÇTEN SORGUM BİYOKÜTLESİNDEN SULU FAZ REFORMLAMA İLE HİDROJEN GAZI ELDESİ KİMYA ANABİLİM DALI ADANA, 2011

2 ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ SORGUM BİYOKÜTLESİNDEN SULU FAZ REFORMLAMA İLE HİDROJEN GAZI ELDESİ Okan İÇTEN YÜKSEKLİSANS TEZİ KİMYA ANABİLİM DALI Bu tez / /2011 Tarihinde Aşağıdaki Jüri Üyeleri Tarafından Oybirliği İle Kabul Edilmiştir. Dr. Arif HESENOV Prof.Dr. Oktay ERBATUR Yrd.Doç.Dr. Belgin GÖZMEN DANIŞMAN ÜYE ÜYE Bu tez Enstitümüz Kimya Anabilim Dalında hazırlanmıştır. Kod No Prof. Dr. İlhami YEĞİNGİL Enstitü Müdürü Bu çalışma Çukurova Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi Tarafından Desteklenmiştir. Proje No: FEF 2011 YL4 Not: Bu tezde kullanılan özgün ve başka kaynaktan yapılan bildirişlerin, çizelge, şekil ve fotoğrafların kaynak gösterilmeden kullanımı, 5846 Sayılı Fikir ve Sanat Eserleri Kanunu ndaki hükümlere tabidir.

3 ÖZ YÜKSEK LİSANS TEZİ SORGUM BİYOKÜTLESİNDEN SULU FAZ REFORMLAMA İLE HİDROJEN GAZI ELDESİ Okan İÇTEN ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ KİMYA ANABİLİM DALI Danışman : Dr. Arif HESENOV Yıl : 2011, Sayfa :76 Jüri : Dr. Arif HESENOV : Prof. Dr. Oktay ERBATUR : Yrd. Doç. Dr. Belgin GÖZMEN Bu çalışmada lignoselülozik biyokütle kaynağı olan sorghum hidrolizatı hidrojence zengin gaz elde etmek için Kesiksiz Sulu Faz Reformlama (APR) işlemi gazlaştırılmıştır. Kuru bazda 285,7 g öğütülmüş biyokütle (sorghum) subkritik (100 o C<T<374,2 o C) su ortamında ve 4060 Psi basınçta hidroliz edilmiştir. Gazlaştırma deneyleri ise kesiksiz sulu faz reformlama sisteminde gerçekleştirilmiştir. Hidrolizatların APR sistemi ile gazlaştırılmasında Raney Ni 2400 katalizörlerü kullanılmıştır. Gazlaştırma çalışmalarında farklı sıcaklık ve farklı akış hızları denenmiştir. APR çalışmasında gazlaştırma koşullarına bağlı olarak çeşitli oranlarda H 2, CH 4 ve CO içeren gaz karışımları elde edilmiştir. Düşük akış hızlarında ve sıcaklığın arttırılmasıyla gaz oluşumu artmaktadır. Sıcaklığının arttırılmasıyla geriye kalan sulu çözeltinin toplam organik karbon (TOC) değeri azalmaktadır. Anahtar Kelimeler: Lignoselülozik biyokütle, Kesiksiz APR, Raney Ni, Hidrojen I

4 ABSTRACT MSc THESIS HYDROGEN PRODUCTION FROM SORGHUM BY AQUEOUS PHASE REFORMING PROCESS Okan İÇTEN ÇUKUROVA UNIVERSITY INSTITUTE OF NATURAL AND APPLIED SCIENCES CHEMISTRY DEPARTMENT Supervisor : Dr. Arif HESENOV Year : 2011, Pages :76 Jury : Dr. Arif HESENOV : Prof. Dr. Oktay ERBATUR : Asst. Prof. Dr. Belgin GÖZMEN In the present study, hydrolysates of sorghum lignocellulosic biomass were gasified by continuous aqueous-phase reforming (APR) technique for hydrogen rich gas production. For this conversion, 285,7 g dry basis of ground sorghum biomass was hydrolysed under subcritical water condition (100 o C<T<374,2 o C) and 4060 psig pressure. Gasification experiments of hydrolysates were performed in a pilot-scale continuous-flow APR system which was constructed by our group. Raney nickel was used as reforming catalyst in all gasification experiments. Various gasification temperatures and flow rates of hydrolysate feeds were tested for efficient conversion. The resultant gas mixtures were composed of H 2, CH 4 and CO in various proportious depending on gasification conditions. Gas formation was increased by increasing the temperature and the low flow rates. The value of total organic carbon in the remaing aqueous solution decreased by increasing the temperature. Keywords: Lignocellulosic biomass, continuous APR, raney Ni, hydrogen II

5 TEŞEKKÜR Yüksek lisans çalışmam süresince beni yönlendiren, her türlü desteği, yardımı ve anlayışı gösteren değerli danışman hocam Öğr. Gör. Dr. Arif Hesenov a, görüş ve bilgilerinden yararlandığım sayın hocam Prof. Dr. Oktay Erbatur a ve Yrd. Doç. Dr. Sibel Irmak a ve teknik konulardaki yardımlarından dolayı Dr. Osman Malik Atanur a sonsuz teşekkürlerimi sunarım. Çalışmalarımdaki katkı ve yardımlarından dolayı değerli arkadaşlarım Bahar Meryemoğlu, Burçak Kaya, Mehtap Kurtuluş, Tuğba Balın a çok teşekkür ederim. Her konuda yardım ve desteğini esirgemeyen aileme sonsuz teşekkür ederim. III

6 İÇİNDEKİLER SAYFA ÖZ... ABSTRACT TEŞEKKÜR İÇİNDEKİLER... ÇİZELGELER DİZİNİ.... ŞEKİLLER DİZİNİ... SİMGELER VE KISALTMALAR... 1.GİRİŞ Dünyada ve Türkiye de Enerji Kaynakları ve Kullanımı Enerji Kaynakları I II III IV VIII Birincil Enerji Kaynakları İkincil Enerji Kaynakları Hidrojen Enerjisi Lignoselülozik Materyalin Kimyasal Yapısı Selüloz Hemiselüloz Lignin Lignoselülozik Biyokütle Kaynakları Sorgum Özellikleri Sulu Faz Reformlaması (Aqueous Phase Reforming, APR) ile Hidrojen Gazı Üretimi APR de Kullanılan Organik Materyalin Niteliğinin Hidrojen Oluşumuna Etkisi Şekerlerden Hidrojen Üretimi Katalizörler Katalizör Seçimi ile İlgili Kriterler Katalizör Hazırlama Yöntemleri Çöktürme Yöntemi Emdirme Yöntemi.. 29 X XII 24 IV

7 Destekli Katalizörler Raney Katalizörler ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR MATERYAL VE METOT Biyokütle Materyalleri Kullanılan Kimyasal Maddeler Kullanılan Araç ve Gereçler Metot Batch Tipi Reaktörlerde Yapılan Deneyler Biyokütlenin Hidrolizi ve Hidroliz Çözeltilerinin Analizleri Hidroliz Çözeltilerinin Batch Tipi Reaktör İçinde Gazlaştırılması (APR) ve Gaz Analizleri Katalizör Geliştirme Çalışmaları Destek Materyalleri Üzerine Süperkritik Karbon Dioksit Ortamında Metal Yüklenmesi Destek Materyalleri Üzerine İmpregnasyon Yöntemi ile Metal Yüklenmesi Kesintisiz Sulu Faz Reformlama Sistemi İçin Yapılan Deneyler Kesintisiz Sistem ile Hidroliz Çözeltilerinin Gazlaştırılması (APR) ve Gaz Analizleri BULGULAR VE TARTIŞMA Batch Tipi Reaktörlerde Yapılan Deneyler Sorghum Biyokütlesinin Hidrolizi ve Hidroliz Çözeltisinin Gazlaştırılması Batch Tipi Reaktörlerde Ticari Katalizörlerle Gazlaştırma Çeşitli Destek Materyallerinin Kullanılmasıyla Hazırlanan Katalizörlerin Gazlaştırma Etkinliklerinin İncelenmesi Norit SuperDarco (Granül Aktif Karbon) Süperkritik Ortamda Farklı Destek Materyallerine Yüklenen Pt Katalizörünün Gazlaştırma Etkinliği. 52 V

8 Norit ELORIT (Toz Aktif karbon) Kesintisiz Sulu Faz Reformlama Sistemi ile Yapılan Gazlaştırma Deneyleri Gazlaştırma Sıcaklığının Etkisi Sisteme Beslenen Biyokütle Hidrolizatı Akış Hızının Etkisi Etilen Glikol ün Kesintisiz Sistemde Gazlaştırılması TOC Analizi SONUÇLAR VE ÖNERİLER KAYNAKLAR ÖZGEÇMİŞ EKLER 76 VI

9 VII

10 ÇİZELGELER DİZİNİ SAYFA Çizelge 1.1 Enerji Kaynaklarının Sınıflandırılması (Onbaşıoğlu, 2005) 5 Çizelge 1.2 Hidrojenin diğer yakıtlarla karşılaştırılması (Şen, Karaosmanoğlu, Şahin,2002).. 8 Çizelge 1.3 Bazı lignoselülozik maddeler ve bileşenleri (Parisi, 1989) Çizelge 1.4 Sorgumun popüler olan bazı enerji bitkileri ile karşılaştırılması 18 Çizelge 1.5 Katalizör desteklerinin seçiminde fiziksel ve kimyasal parametreler Çizelge 3.1 Sorghum (Green Go) biyokütlesinin nem, kül ve CHN analiz sonuçları.. 39 Çizelge 4.1 Sorghum hidrolizatının ticari katalizörler ile gazlaştırılması sonucu oluşan gaz kompozisyonu Çizelge 4.2 Kullanılan katalizör destek materyallerinin özellikleri Çizelge 4.3 SuperDarco destek materyali kullanılarak hazırlanan katalizörlerle yapılan gazlaştırma deneyi sonuçları ve oluşan gazların kompozisyonları 52 Çizelge 4.4 Farklı destek materyali tutturulan Pt katalizörlerle yapılan gazlaştırma deneyi sonuçları ve oluşan gazların kompozisyonları.. 53 Çizelge 4.5 Norit Elorit destek materyali kullanılarak hazırlanan katalizörlerle yapılan gazlaştırma deneyi sonucu oluşan gazların kompozisyonları 54 Çizelge 4.6 Farklı sıcaklıkta sorghum hidroliz çözeltisinin kesintisiz sistem ile yapılan gazlaştırma sonucu oluşan gazların % bileşimi (Kullanılan hidroliz çözeltisinin miktarı: 250 ml, Akış Hızı: 10 ml/dk) VIII

11 Çizelge 4.7 Farklı akış hızlarında sorghum hidroliz çözeltisinin kesintisiz sistem ile yapılan gazlaştırma sonucu oluşan gazların % bileşimi (Kullanılan hidroliz çözeltisinin miktarı: 250 ml; Sıcakılk 240 C) Çizelge 4.8 Etilen glikol ün kesintisiz sistemde gazlaştırması sonucu oluşan gazların % bileşimi.(kullanılan etilen glikol çözeltisinin miktarı: 250 ml, Akış Hızı: 10 ml/dk; Sıcaklık: 220 C). 59 Çizelge 4.9 Farklı sıcaklık ve akış hızında sorghum hidroliz çözeltisi ve etilen glikolün kesintisiz sistemde yapılan gazlaştırmasında litre reaktör hacmi başına oluşan hidrojenin mol sayısı ve hacmi IX

12 ŞEKİLLER DİZİNİ SAYFA Şekil 1.1 Dünya da üretilen elektrik enerjisinin kaynaklara göre dağılımı. 3 Şekil 1.2 Dünyanın toplam enerji üretim ve tüketimi (Energy Information and Administration, 2007) 4 Şekil 1.3 Hidrojen enerji sisteminin şematik gösterimi (Ün, 2003)... 7 Şekil 1.4 Selülozun yapısı (Valenzuela, 2006) 10 Şekil 1.5 Bazı hemiselüloz yapılar (a) Galactoglukomannan; (b)arabinoglukuronoksilan. (1) β-d-glukopiranoz; (2) α-dgalaktopiranoz; (3) β-d-mannopiranoz; (4) β-d-ksilopiranoz; (5) α-l-arabinofuranoz (Valenzuela, 2006).. 12 Şekil 1.6 Lignini oluşturan yapılar a) koniferil alkol; b) p-kumaril alkol; c) şiringil alkol (Valanzuela, 2006).. 14 Şekil 1.7 Buğday samanı lignini için önerilen yapı (Sun ve ark., 1997) 15 Şekil 1.8 Güneş ışınının fotosentezde kullanılabilecek kesrini gösteren grafik (Zhu ve ark., 2008) 16 Şekil 1.9 Dünyada en fazla sorgum üretimi yapan ülkeler ve dünya toplam üretimindeki payları (Anonim, 2002) Şekil 1.10 Önemli sorgum üreticisi ülkelerdeki tane verimleri (Anonim, 2002). 19 Şekil 1.11 Etilen glikolün sulu faz reformalaması esnasında gerçekleşen olası reaksiyon yolları (Tanksale ve ark., 2010) Şekil 1.12 Fruktozun sulu faz reformlama mekanizması.. 25 Şekil 3.1 Yetiştirdiğimiz sorghum bitkileri a) Sugar Graze II ve b) Green Go.. 40 Şekil 3.2 Kesintisiz sulu faz reformlama sisteminin akış diyagramı.. 46 Şekil 3.3 Kesiksiz sulu faz reformlama sistemi X

13 Şekil 4.1 Aktif karbon üzerine impregnasyon yöntemiyle metal yüklenmiş katalizörlerin TEM görüntüleri. (a) Pt yüklenmesi (partikül boyutu: 10,68±3,76). (b) Pt-Ni yüklenmesi (partikül boyutu: 15±6,32) 54 Şekil 4.2 Farklı sıcaklıkta sorghum hidroliz çözeltisinin raney nikel katalizörü ile kesintisiz sistemde yapılan gazlaştırma deneyleri sonrası sulu çözeltideki TOC değerleri 60 Şekil C de farklı akış hızlarında sorghum hidroliz çözeltisinin raney nikel katalizörü ile kesintisiz sistemde yapılan gazlaştırma deneyleri sonrası sulu çözeltideki TOC değerleri 61 Şekil C de etilen glikolün kesintisiz sistem ile yapılan gazlaştırma deneyleri sonrası sulu çözeltideki TOC değerleri 61 XI

14 SİMGELER VE KISALTMALAR AC : Aktif Karbon Ar : Argon C : Karbon FT-IR : Fourier Transformed Infrared GC : Gas Chromatography (Gaz Kromatografisi) HPLC : Yüksek Performanslı Sıvı Kromatografisi (High Performance Liquid Chromatography) TOC: Toplam organik karbon Ni : Nikel Pd : Paladyum Pt : Platin Ru : Rutenyum SEM : Scanning Electron Microscopy (Taramalı Elektron Mikroskop) TCD: Thermal Conductivity Detector (Termal İletkenlik Dedektör) TEM : Tranmission Electron Microscopy (Geçirimli Elektron Mikroskop) XII

15 XIII

16 1. GİRİŞ Okan İÇTEN 1. GİRİŞ Son yıllarda hızla sanayileşme, nüfus artışı, kentleşme ve yaşam düzeyinin yükselmesi gibi etkenler yalnız Türkiye de değil, tüm dünyada enerji tüketimini arttırmış, bu da fosil enerji kaynaklarının hızla tükenmesine yol açmıştır. Aynı zamanda fosil kaynaklı enerji üretimi ve kullanımı, insan ve çevre sağlığı üzerinde olumsuz etkiler meydana getirmektedir. Bu olumsuz etkiler, başta hava kirliliği olmak üzere çeşitli çevre sorunlarını meydana getirmektedir. Örneğin, kömür yakıldığında, yakılan her gram kömür başına yaklaşık 4 gram karbondioksit (CO 2 ) açığa çıkmaktadır. Gerekli tedbirler alınmadığı yanma olaylarında yakılan kömürün dört katı ağırlığında CO 2 atmosfere verilerek sera etkisine sebep olunmaktadır (Altın, 2004). Birincil enerji kaynaklarında dışa bağımlılık Türkiye de %72,6 dır (Şen, 2007). Fosil yakıt enerjisi kıtlaştıkça, Türkiye gelecek yıllarda, enerji kıtlığı, enerji fiyatlarında belirgin artış ve enerji güvensizliği ile yüz yüze kalacaktır. Bu sebeple de yenilenebilir enerji kaynaklarının ve teknolojilerinin geliştirilmesi, Türkiye nin sürdürülebilir ekonomik gelişimi için artan şekilde önem kazanmaktadır (Demirbaş, 2006). Gelinen noktada, fosil kaynaklı enerji üretim ve kullanımından kaynaklanan çevresel olumsuzluklar ve fosil kaynaklarının kısıtlılığı gibi konular göz önünde bulundurulduğunda, çevresel olumsuzlukları az olan ve kaynak kısıtlılığı göstermeyen yeni ve yenilenebilen enerji kaynaklarına yönelmek gerektiği açıkça görülmektedir. Ayrıca, yenilenebilir enerji kaynaklarının sahip olduğu çevresel olumlu etkiler, bu kaynakların fosil yakıtlarına kıyasla çevresel açıdan tercih edilmesinin kolay ve yaygınlaşmasının hızlı olmasını sağlayacaktır. Yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımının ilk çevresel olumlu etkisi, fosil kaynaklı enerji üretim ve kullanımının meydana getirdiği zararın durdurulması olacaktır. Zararın bir anda durdurulması yeterli olmayacak, fosil yakıtların kullanımından meydana gelen şimdiye kadarki zararın düzeltilebilmesi için gerekli zaman zarfında da fosil yakıtlar yerine yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanılması gerekecektir. İşte bu sebeple, günümüz klasik enerji kaynaklarına ek olarak, yeni ve 1

17 1. GİRİŞ Okan İÇTEN yenilenebilir enerji kaynağı olarak isimlendirilen güneş, rüzgâr, jeotermal, hidrojen, deniz-dalga enerjileri ve biyokütle gibi enerji kaynakları üzerine çalışmalar ve araştırmalar yapılmakta ve uygulamalar gerçekleştirilmektedir. Modern biyokütle enerjisi kullanımına geçilmesi ülke ekonomisi ve çevre kirliliği açısından önem taşımaktadır. Birçok ülke bugün kendi ekolojik koşullarına göre en uygun ve en ekonomik tarımsal ürünlerden alternatif enerji kaynağı sağlamaktadır. Türkiye de bu potansiyele, ekolojik yapıya sahip ülkeler arasındadır (Tügiad, 2004,). Türkiye biyokütle materyal üretimi açısından, güneşlenme ve alan kullanılabilirliği, su kaynakları, iklim koşulları gibi özellikleri uygun olan ülkedir. Ülkemizde yeni ve yenilenebilir enerji kaynakları üretimi, toplam kömür üretiminden sonra ikinci en yüksek üretime sahiptir. Bu kaynakların yaklaşık üçte ikisini biyokütle oluşturmaktadır. Geri kalan üçte birlik yenilenebilir enerji kaynağının da büyük çoğunluğunu hidroelektrik enerji meydana getirmektedir. Görüldüğü gibi ülkemiz için biyokütlenin büyük bir önemi vardır. Bu durum uygun süreçler geliştirilerek biyokütlenin enerji kaynağı olarak değerlendirilmesinde yapılacak olan çalışmaların önemini de arttırmaktadır (Türkiye Enerji Raporu, 2003). Bitkilerin ve canlı organizmaların kökeni olarak ortaya çıkan biyokütle, genelde güneş enerjisinin fotosentez yardımıyla depolayan bitkisel organizmalar olarak adlandırılır. Biyokütle, bir türe veya çeşitli türlerden oluşan bir topluma ait yaşayan organizmaların belirli bir zamanda sahip olduğu toplam kütle olarak da tanımlanabilir. Biyokütleyi aynı zamanda bir organik karbon olarak da kabul etmek olanaklıdır. Bitkilerin fotosentezi sırasında kimyasal olarak özellikle selüloz şeklinde depo edilen ve daha sonra çeşitli şekillerde kullanılabilen bu enerjinin kaynağı güneştir. Güneş enerjisinin biyokütle biçimindeki depolanmış enerjiye dönüşümü, insan yaşamı için esastır. Canlı organizmaların fotosentez sonucu oluşması ve bütün yaşamın güneş enerjisinin depo edildiği oksijene bağlı olması yenilenebilir enerji oluşturan fotosentez olayının önemini açıkça göstermektedir. Fotosentez yoluyla enerji kaynağı olan organik maddeler sentezlenirken tüm canlıların solunumu için gerekli olan oksijeni de atmosfere verir. Üretilen organik maddelerin yakılması sonucu ortaya çıkan karbondioksit ise, daha önce bu maddelerin oluşması sırasında atmosferden alınmış olduğundan, biyokütleden enerji elde edilmesi sırasında çevreye 2

18 1. GİRİŞ Okan İÇTEN CO 2 salımı açısından korunmuş olacaktır. Görüldüğü gibi bitkiler yalnız besin kaynağı değil, aynı zamanda çevre dostu yenilenebilir enerji kaynaklarıdır. Bütün bunların ötesinde, bitki yetiştirilmesi, güneş var olduğu süre süreceği için, biyokütle tükenmez bir enerji kaynağıdır Dünyada ve Türkiye de Enerji Kaynakları ve Kullanımı Enerjinin verimli kullanımı ve ülkelerin gelişimlerindeki payı önemli ölçüde enerji kaynaklarının yeterliliğine bağlıdır. Yirmi birinci yüzyıl ortalarına kadar, Dünya enerji talebinin büyük bir kısmı fosil yakıtlardan karşılanacaktır. Dünyanın elektrik enerjisi ihtiyacını karşılayabilmek için petrol türevi yakıtlardan ürettiği enerjinin 2007 yılı itibariyle değerlendirilmesine ilişkin sonuçlar Şekil 1.1. de verilmiştir (Energy Information and Administration, 2006). Şekil 1.1. Dünya da üretilen elektrik enerjisinin kaynaklara göre dağılımı Görüldüğü gibi dünya elektrik enerjisi ihtiyacının büyük bir kısmı fosil yakıtlardan elde edilmektedir. Gelecekte ülkelerin ve küresel ekonomilerin hızla büyüyebilmesi için ülkelerin enerji ihtiyaçlarının ve tüketimlerinin de aynı hızda büyümesi gerektiği bilinen bir gerçektir. Fosil yakıtlar dünyanın her bölgesinde bulunmamakla birlikte, yakıtların çıkarıldıkları bölgelerdeki siyasi ve ekonomik 3

19 1. GİRİŞ Okan İÇTEN sıkıntılar bütün dünyayı etkilemektedir. Ayrıca geleneksel enerji kaynaklarından günümüz teknolojileri ile elektrik üretimi sırasında ciddi çevre kirliliği sorunları meydana gelmektedir. Bu sebeple bütün dünyada yeni ve temiz enerji türlerine olan ilgi ve araştırmalar hızla artmaktadır. EIA (Energy Information and Administration) kurumu tarafından oluşturulan istatistiksel bilgiler doğrultusunda Dünyanın toplam elektrik enerjisi üretim ve tüketimine dair eğriler Şekil 1.2. de verilmiştir. Dünyanın enerji tüketimi son yirmi yıl içerisinde beklenenden %57 daha fazla artmıştır (EIA, 2006). Burada geçmiş otuz yılın talep bilgileri ve gelecek yirmi yılın tahmin edilen talep bilgileri verilmiştir. Eğriden de görüldüğü gibi gelecek yıl süresinde, dünyanın ürettiği enerji talep edilen ve tüketilen miktarını karşılamayacaktır. Ortaya çıkan enerji açığını azaltmak için, ya enerji kullanımında kısıtlamalara gidilmeli veya alternatif enerji kaynakları üzerindeki çalışmalar daha da arttırılarak ilerletilmelidir (Energy Information and Administration, 2007). Şekil 1.2. Dünyanın toplam enerji üretim ve tüketimi (Energy Information and Administration, 2007) 4

20 1. GİRİŞ Okan İÇTEN 1.2. Enerji Kaynakları Dünya üzerinde yer alan birçok enerji kaynağı her gün insanlara değişik biçimlerde hizmet etmektedir. Genel olarak ısıtma, soğutma, taşıma veya elektrik enerjisi üretme amaçlı olarak (konutta, sanayide vb.) kullanılan bu kaynaklarla ilgili yapılan araştırmalarda ortak bir sınıflandırma biçimi bulunmamaktadır. Bu nedenle enerji kaynaklarının basit bir sınıflandırmasını, kaynaklar arasındaki yapısal farklılıkları göz önünde bulundurarak Çizelge 1.1. deki biçimde yapmak mümkündür (Onbaşıoğlu, 2005). Çizelge 1.1. Enerji Kaynaklarının Sınıflandırılması (Onbaşıoğlu, 2005) ENERJİ KAYNAKLARI 1) Birincil Enerji Kaynakları 1.1) Yenilenemeyen Enerji Kaynakları 1.1.1) Fosil Kaynaklar (Petrol, Doğal gaz, Kömür) 1.1.2) Nükleer Enerji 1.2) Yenilenebilir Enerji Kaynakları 1.2.1) Geleneksel Kaynaklar (Hidroelektrik, Klasik Biyokütle) 1.2.2) Yeni Kavramlar (Güneş, Rüzgar, Jeotermal, Gelgit, Dalga, Çağdaş Biyokütle) 2) İkincil Enerji Kaynakları 2.1) Elektrik Enerjisi 2.2) Hidrojen Enerjisi Birincil Enerji Kaynakları Birincil enerji; mevcut doğal kaynaklardan elde edilen enerji anlamına gelmektedir. Bu enerjiyi yaratan kaynaklar doğrudan kullanıldıkları gibi ikincil enerjiye dönüştürülerek de kullanılmaktadır (Goel, 2005). Birincil enerji kaynakları olarak adlandırılan bu kaynaklar; yenilenemeyen ve yenilenebilir kaynaklar olarak ikiye ayrılmaktadır. Yenilenemeyen enerji kaynakları da temel olarak iki 5

21 1. GİRİŞ Okan İÇTEN türlüdür. Bunlar; petrol, doğal gaz ve kömür gibi fosil kaynaklar ile nükleer enerjiden oluşmaktadır. Bu kaynaklar, rezervleri sınırlı olduğu için yenilenemeyen kaynaklar olarak nitelendirilmektedir. Birincil enerji kaynaklarından bir diğeri ise yenilenebilir enerji kaynaklarıdır. Yenilenemeyen kaynaklar gibi tükenmeyerek, kısa süre içinde kendini yenileme özelliğine sahip oldukları için yenilenebilir enerji kaynakları olarak adlandırılmaktadır (EIA, 2007). Bu kaynaklar; geleneksel (hidroelektrik ve klasik biyokütle-odun, bitki ve hayvan atıkları ve evsel çöpler) ve yeni (güneş, rüzgâr, dalga, gelgit, jeotermal ve çağdaş biyokütle-enerji ormanları ve enerji tarımı) enerji kaynaklarından oluşmaktadır (Onbaşıoğlu, 2005) İkincil Enerji Kaynakları İkincil enerji, birincil enerji kaynaklarının fiziksel durum değişimi içeren biçimde dönüştürülmesi sonucu elde edilen bir enerji türüdür (Gazi Üniversitesi Otomotiv, Bilim ve Teknoloji Topluluğu, 2007). Kısaca, bu tür bir enerjinin ortaya çıkması için birincil enerji kaynaklarına gereksinim bulunmaktadır. Bunun sağlanabilmesi ise termik ve nükleer santraller, petrol rafinerileri vb. gibi büyük oranda bilim ve teknolojiden yararlanılan altyapı yatırımlarını gerekli kılmaktadır (Goel, 2005). Bu şekilde meydana gelen ikincil enerji kaynaklarının başında ise elektrik ve hidrojen enerjileri gelmektedir. Bu kaynakların en önemli işlevi; oluşan enerjinin taşınabilmesi ve depolanabilmesine olanak sağlamasıdır. Bu nedenle bu kaynaklar, enerji taşıyıcıları olarak da bilinmektedir (EIA, 2007). Özellikle, hidrojeni bir enerji kaynağı olarak değil, bir enerji türü veya taşıyıcısı olarak nitelendirmek daha doğru bir yaklaşımdır. Bunun nedeni, hidrojenin tek başına değil, aralarında yenilenebilir enerji kaynaklarının da olduğu birincil enerji kaynaklarıyla bütünleştiğinde kalıcı bir enerji sistemi oluşturmasıdır (Veziroğlu, Barbir, 1998) Hidrojen Enerjisi Hidrojen, doğadaki en hafif kimyasal elementtir. Hidrojen bir doğal yakıt olmayıp, birincil enerji kaynaklarından yararlanılarak su, fosil yakıtlar ve biyokütle 6

22 1. GİRİŞ Okan İÇTEN gibi değişik hammaddelerden üretilebilen sentetik bir yakıttır. Üretilmesi aşamasında buhar iyileştirme, elektroliz, foto süreçler, termokimyasal süreçler, radyoliz gibi alternatif birçok hidrojen üretim teknolojileri mevcuttur (Dinçer, 2002). Şekil 1.3. de hidrojen enerji sistemi dönüşümünün şematik olarak gösterilmektedir (Ün, 2003). Sıvı hidrojenin birim kütlesinin ısıl değeri MJ/kg olup, petrolden 3.2 kat daha fazladır. Sıvı hidrojenin birim hacminin ısıl değeri ise 10.2 MJ/m 3 tür ve petrolün % 28'i kadardır. Gaz hidrojenin birim kütlesinin ısıl değeri sıvı hidrojenle aynı olup, doğal gazın 2.8 katı kadarken, birim hacminin ısıl değeri MJ/m 3 ile doğal gazın % 32.5'i olmaktadır. Hidrojenle birlikte çeşitli yakıtlarının özellikleri Çizelge 1.2. de gösterilmiştir (Şen, Karaosmanoğlu, Şahin,2002). Şekil 1.3. Hidrojen enerji sisteminin şematik gösterimi (Ün, 2003) 7

23 1. GİRİŞ Okan İÇTEN Çizelge 1.2. Hidrojenin diğer yakıtlarla karşılaştırılması (Şen, Karaosmanoğlu, Şahin,2002) Yakıtlar Birim Kütle Birim Hacim Motivity Enerjisi Enerjisi Faktörü (MJ/kg) (MJ/m 3 ) (Tahrik etme) Sıvı Yakıtlar Sıvı hidrojen 141,9 10,10 1,00 Fuel-oil 45,5 38,65 0,78 Benzin 47,4 34,85 0,76 Jet Yakıtı 46,5 35,30 0,75 LPG 48,8 24,4 0,62 LNG 50,0 23,0 0,61 Metanol 22,3 18,10 0,23 Etenol 29,90 23,60 0,37 Gaz Yakıtlar Gaz hidrojen 141,9 0,013 1,00 Doğal gaz 50,0 0,040 0,75 Hidrojen hava karışımlarını ateşlemek için gerekli enerji miktarı da diğer yakıtlara oranla çok düşüktür. Bu durum tutuşma garantisi sağlaması açısından Otto ilkesi ile çalışan motorlarda avantaj sağlamakla birlikte erken tutuşma ve geri yanma gibi sorunları da beraberinde getirmektedir. Hidrojen evrende bulunan en basit ve yaygın elementtir. Bilinen tüm yakıtla içinde birim başına en yüksek enerji içeriğine sahiptir (120,7 kj/g). Sıvı hale dönüştürüldüğünde, gaz halindeki hacminin 1/700 ünü kaplar. Evrende bulunan en basit atom olduğu için, bilim adamları tüm diğer elementlerin hidrojenin fizyonu sonucu oluştuğuna inanmaktadır. Kimyasal olarak çok aktif olduğundan, tek başına element olarak bulunması çok zordur. Saf oksijenle yandığında, sadece su ve ısı açığa çıkar. Hava ile yandığında ise bazı oksitler açığa çıksa da diğer yakıtlara göre kirliliği son derece azdır (Özsabuncuoğlu, 2005). 8

24 1. GİRİŞ Okan İÇTEN Yakıtın zehirliliği, yanma ürünlerinin zehirliliği, difüzyon katsayısı, ateşleme enerjisi, patlama enerjisi, alev emissivitesi gibi faktörlere göre yapılan emniyet değerlendirmesi açısından, hidrojen en emniyetli yakıttır. Hidrojenin emniyet faktörü 1 iken, benzinde 0,53 ve metanda 0,80 olmaktadır. Kısacası benzin ve doğal gaz hidrojene göre tehlikeli yakıtlardır. Hidrojenin benzin ve metana göre yanma tehlikesi daha azdır Lignoselülozik Materyalin Kimyasal Yapısı Tarımsal artıkların ucuzluğu, atmosferdeki karbondioksit gazını kullanarak oluşma nitelikleriyle enerji üretiminde kullanıldığında, atmosferdeki sera gazı artışına katkıda bulunmayışı ve gıda maddesi olarak insanlar tarafından tüketilmeyenler sınıfına girdiği için lignoselülozik biyokütlenin enerji alanında değerlendirilmesi cazip görünmektedir. Yüksek bitkilerin hücre duvarları lignoselüloz içerir. Ligninin ayrılması durumunda geriye polisakkarit türevi kalır. Bitki hücresindeki polisakkaritlere haloselüloz da denir. Haloselülozlar selülozlar ve hemiselülozlardan oluşur. Haloselüloz hidroliz edilirse C6 ve C5 şekerleri, üronik asitler ve asetil gruplar elde edilir. C6 şekerleri glikoz, mannoz ve galaktozdur. C5 şekerleri ise başlıca ksiloz ve arabinozdur. Her bir bileşiğin oranı bitki kaynağına göre değişir (Beyatlı, 1996). Lignoselülozik doğal kaynakların temel bileşenleri selüloz, hemiselülozlar, ligninler, özütlenebilir maddeler ve inorganiklerdir. Doğada selüloz; çeşitli nişasta, pektin ve hemiselüloz gibi polisakkaritlere bağlı olarak bulunur. Hemiselülozlar ise galaktoz, mannoz, ksiloz, arabinoz ve diğer şekerlerle; üronik asitlerin polimerleri ve heteropolimerlerini içerirler. Bunlara ek olarak, doğadaki hemen hemen her selüloz, selüloz-lignin karışımı halinde bulunur. Lignin karmaşık yapıda, üç boyutlu, fenolik bir polimer olup daha çok yakıt amaçlı kullanılır. Çizelge 1.3 de doğadaki bazı lignoselülozik maddeler ile bileşenleri görülmektedir. 9

25 1. GİRİŞ Okan İÇTEN Çizelge 1.3. Bazı lignoselülozik maddeler ve bileşenleri (Parisi, 1989) Kuru kütle ağırlığı ( % ) Kimyasal Yumuşak odunlar Sert odunlar Buğday bileşimler (Softwoods) (Hardwoods) samanı Selüloz 42 ± 2 45 ± 2 36 ± 5 Hemiselüloz 27 ± 2 30 ± 2 27 ± 3 Lignin 28 ± 3 20 ± 4 11 ± 2 Ekstraktifler 3 ± 2 5 ± 3 26 ± Selüloz Bitki dünyasında en fazla bulunan ve en basit yapıya sahip olan, aynı zamanda hücre duvarı yapısında yer alan yapısal polisakkaritlerin en önemlilerinden birisi selülozdur (Anonim, 1969; Eriksson ve ark., 1990). Selüloz glikoz ünitelerinin β-1,4 bağları ile bağlanması sonucu oluşmuş bir homopolimerdir. Selüloz molekülünün büyüklüğü (polimerizasyon derecesi) bitki hücresinin duvarında bulunan ikincil duvarda her molekülde 500 den daha az glukoz biriminin bulunmasına bağlı olarak değişir (Ljungdal ve Eriksson, 1985). Selülozun yapısı Şekil 1.4 de gösterilmiştir. Şekil 1.4. Selülozun yapısı (Valenzuela, 2006) Selüloz, bütün bitki, ot ve ağaçların temel yapı taşıdır. Selülozun en önemli görevi bitkilere sağlamlık, diklik ve destek sağlamaktır. Doğada saf halde bulunmaz. Odunun ağırlıkça %40 ını, ketenin %60-85 ini pamuk liflerinin %85-90 ını selüloz oluşturur (Johansson, 1999). Genellikle selülozun bitki hücre duvarındaki oranı hücre tipine ve evresine göre değişmektedir. Örneğin; birincil duvarın kuru ağırlığının %20-40 selülozdan oluşurken ikincil duvarın %40-60 ı selülozdan oluşmaktadır (Nugzar ve ark., 1997). Pamuk tohumunun ikincil duvarının %100 ü selülozdur. İkincil hücre duvarı mikrofibrilleri birincil hücre duvarı mikrofibrillerine göre daha 10

26 1. GİRİŞ Okan İÇTEN yoğundur ve daha çok selüloz kristalleri içerir. Selüloz doğada hemen hemen hiçbir zaman tek başına bulunmaz. Genellikle diğer bitkisel maddelerle beraber bulunur. Bu selülozun doğal ortamda parçalanmasını etkilemektedir. Selüloz fibrilleri öncelikle hemiselüloz, pektin ve proteinlerin dahil olduğu diğer polimerlerin matriksine gömülmüş şekildedir. Selüloz, hücre duvarına turgor basıncına dayanabilecek gerilebilir bir kuvvet verir. Eğer hücre duvarındaki su lignin ile değiştirilirse yüksek bir kuvvet elde edilir Hemiselüloz Odunun üç ana bileşeni arasında ısıya en duyarlı olan hemiselülozlardır ve ºC arasında bozunurlar. Hemiselülozlar, hücre çeperindeki polisakkaritlerin %20-35 ini oluşturmaktadırlar. Hemiselüloz ve selüloz odundaki holoselülozu oluşturur. Hemiselülozlar, selülozdan bazı özellikleri ile ayrılır (Yoon ve ark., 2005). Odunun diğer elemanlarından ayrıldıktan sonra seyreltik alkali çözeltisinde ve kaynayan suda çözünebilirler. Hemiselülozların kimyasal yapısı hakkında bugün çok az şey bilinmektedir. Hemiselülozlar selülozdan daha heterojendir (Robert ve ark., 2001). Bazı hemiselilöz yapıları Şekil 1.5 de gösterilmektedir. Lignoselülozik maddelerin selülozdan sonraki en önemli bileşenleri hemiselülozlardır. Selüloz dışında çok sayıda polisakkarit bitkilerin hücre duvarında yer alır. Bunların pek çoğu selülozla birleşik durumda olmalarına rağmen özellikleri açısından farklılık göstermektedir. Selüloz gibi kristalin bir yapıya sahip değildirler. Hemiselülozlar kendilerini oluşturan şeker birimlerine göre; ksilanlar, mannanlar, arabinoksanlar, glikomannanlar ve glikoksilanlar şeklinde isimlendirilirler (Mutlu, 1990). 11

27 1. GİRİŞ Okan İÇTEN Şekil 1.5. Bazı hemiselüloz yapılar (a) Galactoglukomannan; (b)arabinoglukuronoksilan. (1) β-d-glukopiranoz; (2) α-d-galaktopiranoz; (3) β-d-mannopiranoz; (4) β-d-ksilopiranoz; (5) α-l-arabinofuranoz (Valenzuela, 2006) Ksilanlar, hemiselülozik yapı içinde nicelik açısından önemli yer tutarlar. Kara bitkilerinin ligninli dokularındaki hemiselülozların temel bileşenini oluştururlar. Olgunlaşmış odunların % i, otların % si ve yumuşak odunların önemli bir kısmı ksilanlar ve glikomannanlardan oluşur. Tahıl sapları ile tohum kabuklarının da, kuru ağırlık olarak % u ksilanlardır (Aspinal, 1970). Ksilanlar, selülozla birleşik halde bulundukları gibi, ligninle de ilişki içindedirler. Polisakkaritlerin hemiselüloz grubunun temel bileşenini oluşturan ksilanlar, bitkilerden alkali çözeltilerle özütlenebilirler (Whistler, 1953) Lignin Bitkide kök ve gövdenin odunsu yapısını oluşturan madde olarak da bilinir. Odunun özü de denen su geçirmez bir yapıya sahiptir. Yaşlanmış ölü hücrelerin selüloz çeperleri üzerinde birikerek bitkiyi uygun olmayan çevre şartlarından korur (Martinez ve ark,. 2001). Lignin bir glikozit olup kolayca glukoz ve aromatik bir alkole ayrıştırılabilmektedir. Bu glikozit koniferin olarak adlandırılır. Bu bileşikten 12

28 1. GİRİŞ Okan İÇTEN türeyen alkole de buna uygun olarak koniferil alkol denilmiştir (Strayer ve ark., 2002). Potasyum permanganat ile ligninin oksidasyonu sonucu hemipin asitleri ve türevleri meydana gelmektedir (Sfountoulakis, 2002). İğne yapraklı ağaç odunları lignininden esas itibari ile guayasil kalıntısı taşıyan parçalanma ürünleri elde edilmesine karşılık, yapraklı ağaç odunu lignininden yukarıdaki ürünlerin yanı sıra aynı seri içinde şiringil kalıntısı taşıyan ürünlerde elde edilmektedir (Elke ve ark., 1997). Lignin bir karbonhidrat olmamakla beraber fonksiyonları bakımından karbonhidratlara yakın bir maddedir, kimyasal olarak fenil propan türevleridir. Hücrede sekonder çeper yapısına büyük oranda iştirak eder. Hücre çeperini oluşturan selüloz misellerin arasını amorf lignin doldurur ve böylece dokuda odunlaşma meydana gelir (Hirofimi ve ark., 1999). Çam ağaçlarının iğnelerinde yoğun miktarda bulunan ligninin, çürüyüp toprağa karışması uzun bir zaman aldığından çam ağaçlarının altında birikir. Bu biriken maddeler yavaş yavaş çözündükçe toprakta asit birikmesi olur. Ayrıca alt tabakadaki bitkiler oluşan bu iğne yumağının altında kaldığı için ışık alamayarak çürürler. Olgunlaşmış yoğun bir çam ormanı altında genelde çok bitki barındırmaz (Breen, 1999). Parçalanma ürünlerinden anlaşılmaktadır ki; ligninin temel yapı taşı bir aromatik çekirdek ile bir propan zincirinden oluşmaktadır (Guiraud ve ark., 1998). Burada molekülün bazı yerlerinde çeşitli fonksiyonel gruplar bulunmaktadır. Bu gruplar sayesinde çeşitli diğer birimlere bağlanabilme olasılıkları ortaya çıkmaktadır (Adosinda ve ark., 2002). Ligninin temel yapı taşı veya temel birimi fenil propan olarak adlandırılmaktadır. Fenil propan üyeleri çok çeşitli tarzlarda birbirlerine bağlanarak lignini meydana getirirler (Adosinda ve ark., 2001). Ligninin kimyasal olarak polisakkaritler bağlı bulunduğu ortaya çıkmıştır. Bunca çalışmalara rağmen lignin hakkında yeterli bilgi elde edilememiştir. Bunun nedeni elde etme esnasında; özütleme aşamasında maddenin doğasının bozulmasıdır. Bu yüzden kimyacılar odun özünü (lignini) doğada bulunduğu biçimiyle elde edememekte, asıl madde yerine türevlerini incelemek zorunda kalmaktadırlar. Lignin; kağıt üretiminde kükürtdioksit, sodyum sülfit ya da sodyum hidroksit gibi 13

29 1. GİRİŞ Okan İÇTEN maddeler yardımı ile odun hamurundan ayrılır. Ayrılan bu lignin kendisinden yararlanılacak uygun bir kimyasal teknolojinin yokluğu nedeni ile çoğunlukla yakılır. Ligninin kimyasal yapısını incelediğimizde birbirine yakın üç aromatik bileşikten meydana geldiğini görürüz. Bu maddeler koniferil alkol, sinapil alkol ve p- kumar alkoldür. Ligninin birimleri Şekil 1.6 da gösterilmiştir. Şekil 1.6. Lignini oluşturan yapılar a) koniferil alkol; b) p-kumaril alkol; c) şiringil alkol (Valanzuela, 2006) Lignin asitlerle hidroliz olmaz. Bu alkoller içinde koniferil alkol esas bileşen olup, kozalaklı ağaçların lignininde %90, yayvan yapraklı ağaçların lignininde %50 oranında koniferil alkol bulunur (Chrestini ve ark., 1998). Ligninin biyolojik olarak parçalanabilmesi oldukça güç olup, hücre duvarının istenen diğer kısımlarının biyolojik olarak kullanılabilirliğini azaltmaktadır. Şimdiye kadar lignini tek karbon kaynağı olarak kullanabilen hiçbir organizma bulunamamıştır. Bakteriyel ligninin parçalanması Actinomisetler (özellikle Streptomyces spp., Streptomyces viridoendosporus ve Streptomyces setonii) kullanılarak geniş şekilde çalışılmıştır (Crawford, 1982; Basaglia ve ark., 1992). Lignin ve lignin model bileşiklerini parçalayabilen pek çok alkalifilik mikroorganizmalar izole edilmiştir (Kawakami ve Shumiya, 1983). Kompleks lignin polimeri, çeşitli fungilerin saf kültürleri ile tamamen ayrıştırılabilmektedir (Claudiacrestini ve ark., 1998). Tamamen ligninleşmiş dokuları ayrıştırılabilen (lignin > 20%) en önemli mikroorganizmalar Basidiomycetes lerin bir grubunu teşkil eden beyaz çürükçül mantarlardır (Sfountoulakis ve ark., 2002). Beyaz-çürükçül mantarlar sahip oldukları kompleks ekstraselüler enzim sistemleri 14

30 1. GİRİŞ Okan İÇTEN selektif olarak lignin polimerini uzaklaştırır yada değiştirerek selüloz fibrelerinin elde edilmesine olanak sağlar (Michizoe ve Okazaki 2001). Ligninin tek karbon/enerji kaynağı olarak mikroorganizmalar tarafından kullanılamaması standart zenginleştirme yöntemleri ile lignini parçalayan mikroorganizmaların izolasyonunu güçleştirmektedir (Crawfort, 1981). Buğday samanının lignini için önerilen kimyasal yapı Şekil 1.7 de gösterilmiştir. Şekil 1.7. Buğday samanı lignini için önerilen yapı (Sun ve ark., 1997) Lignoselülozik Biyokütle Kaynakları Lignosellülozik biyokütle kaynakları ucuz, bol ve yenilenebilir olması açısından biyoenerji/biyoyakıt ve biyokimyasal üretimi için önemli hammadelerdir. Bunlar kenaf, switchgrass, sorgum gibi çeşitli enerji bitkileri olabildiği gibi ağaç, çalı-çırpı, yaprak gibi materyaller ile mısır koçanı, buğday samanı gibi ziraai atıklar da olabilmektedir. Bitki türevi biyokütlelerin yıllık üretiminin kuru bazda yaklaşık 15

31 1. GİRİŞ Okan İÇTEN ton/yıl olduğu tahmin edilmektedir (Bobleter, 1994). Bu materyaller bitkinin genellikle gıda maddesi olarak tüketilemeyen kısmını oluşturduğundan yenilenebilir enerji üretiminde değerlendirilmelerine artan bir ilgi sözkonusudur. Lignosellülozik biyokütleler karbon dioksit nötral olduklarından atmosferdeki karbondioksit miktarına net bir artışa neden olmamaktadırlar. Bu materyallerden elde edilen biyoyakıtların yakılması sonucu açığa çıkan karbon dioksit miktarı lignosellülozik biyokütlenin yetişmesi esnasında tüketilen karbondioksitle dengelenmektedir. Böylece, fosil yakıtları yerine bu tür biyo kaynaklı yakıtların kullanımıyla sera gazı emisyonları azaltılmaktadır. Bir biyokütle materyalinin etkin ve ekonomik bir şekilde yakıt eldesinde değerlendirilmesi için bir takım özelliklere sahip olması gerekir. İdeal bir biyokütlenin özellikleri şu şekilde sıralanabilir: Biyokütle verimi yüksek olan bitkilerden seçilmiş olmalıdır. Bu biyokütlenin ışıkla etkileşen yüzey alanının fazla olması gerekir. Güneş enerjisinin %19 luk kısmı atmosfer ve bulutlar tarafından absorplanırken %20, %6 ve %4 lük kısmı sırasıyla atmosfer, bulutlar ve yüzey tarafından geri yansıtılır. Böylece güneş ışınının sadece %51 lik kısmı yeryüzüne ulaşır ve bu ışınının sadece %49 u fotosentez spektrumunda yer alabilecek ışınlardır ( nm; Şekil 1.8) (Zhu ve ark., 2008). Şekil 1.8. Güneş ışınının fotosentezde kullanılabilecek kesrini gösteren grafik (Zhu ve ark., 2008) 16

32 1. GİRİŞ Okan İÇTEN Biyokütlenin CO 2 yi tutma gücü fazla olmalıdır. C 4 bitkileri fotosentezde C 3 bitkilerine göre %40 daha fazla verimlidir, dolayısıyla C4 türünden bir biyokütlenin kullanımı avantaj sağlayacaktır. Biyokütle materyali düşük mineral içeriğine sahip olmalıdır, düşük gübre ihtiyacı olmalıdır, yetiştirilmesi daha az özen gerektirmelidir. Suyu etkili kullanmalıdır; suyu yapısında yüksek oranda tutmamalıdır. İnsektlere ve bitki hastalıklarına dayanıklı olmalıdır. İstilacı-diğer bitkilere zarar verici özellikte olmamalı, steril olmalıdır. Kolayca hasat edilmelidir ve bunun için mevcut ekipmanlar yeterli olmalıdır. Sert iklim şartlarına dayanıklı olmalıdır. Topraktan tamamen uzaklaştırılmak istendiğinde kolaylıkla kontrol altına alınabilmelidir. Gıda maddesi olarak tüketilmeyen bitkilerden olmalıdır. Bu özelliklere uygun bitkilerden en önemlisi kenaf ve sorghumdur. Çizelge 1.4 de sorghumun diğer enerji bitkileri ile karşılaştırılmıştır. 17

33 1. GİRİŞ Okan İÇTEN Çizelge 1.4. Sorgumun popüler olan bazı enerji bitkileri ile karşılaştırılması Bitki Energycane Miscanthus Poplar Sorghum Switchgrass Etkili fotosentez Gübre ihtiyacı Marjinal alana adapte edilebilir Minimum bitki hastalığı Bozucu-yıkıcı değil Kolaylıkla uzaklaştırılabilir Kışa dayanıklı Suyu etkili kullanımı Tohumdan ekilir İlk yılda hasat edilir Sorgum Özellikleri Sorgum, bitki olarak, Gramine Familyasına ait Monokotiledon sınıfındandır. 113 türü vardır ve den fazla genotip temsil etmektedir. Sorgum şu anda dünyada en çok yetiştirilen 5. tahıl bitkisidir yılında toplam yıllık tane sorgum 44.7 milyon hektardan ortalama 1.31 MT/hektar verimle 58.6 milyon MT yi bulmuştur (FAOSTAT data, 2006). Sorgum, sahip olduğu yüksek fotosentez verimi her iklim koşullarında kolaylıkla yetiştirilebilmesi, fazla sulama ve gübreye gereksinim göstermemesi nedeni ile tercih edilmektedir. Mısıra göre %50 daha az pestisit ve gübrelemeye gereksinim duyar. Farklı iklimlerde adaptasyon yeteneği yüksek olup, düşük nitelikli topraklarda da yetişebilmektedir. Sorgum yoğun bir şekilde Amerika Birleşik Devletleri (ABD), Afrika nın bazı kısımları, Orta ve Güney Amerika ile Asya nın bazı bölgelerinde (özellikle Hindistan ve Çin de), yoğun bir şekilde yetiştirilmektedir. Üretim bakımından ABD %17.2 lik pay ile ilk sırayı 18

34 1. GİRİŞ Okan İÇTEN alırken bunu sırasıyla Nijerya, Hindistan ve Meksika izlemektedir (Şekil 1.9). Verim bakımından ise Arjantin ilk sırayı almakta ve bunu sırasıyla Çin, Meksika, ABD ve Avustralya takip etmektedir (Şekil 1.10). Şekil 1.9. Dünyada en fazla sorgum üretimi yapan ülkeler ve dünya toplam üretimindeki payları (Anonim, 2002). Şekil Önemli sorgum üreticisi ülkelerdeki tane verimleri (Anonim, 2002). 19

35 1. GİRİŞ Okan İÇTEN Sorgumun tanesi insan beslenmesinde kullanıldığı gibi hayvan yemi olarak da yaygın bir şekilde kullanım alanı bulmaktadır. Tane sorgum parçalanarak hayvanlara selüloz (lif) kaynağı olarak yedirilmektedir (Bennett, 1990). Diğer taraftan bitki sapı ve yaprakları yeşil olarak doğranmak suretiyle veya saman ve silaj yem olarak hayvanların beslenmesinde kullanılmaktadır. Bazı bölgelerde sorgum sapı inşaat yapı malzemesi veya enerji kaynağı olarak değerlendirilmektedir (House, 1985). Tane sorghumun asıl yapısını öncelikli olarak nişasta, şeker, protein ve yağ oluşturmaktadır. Ortalama olarak tanede %10 protein, %3 yağ ve %70 oranlarında nişasta bulunmaktadır (House, 1985). Tane sorgum aynı zamanda riboflavin, niacin, ve pantotenik asit gibi birçok vitaminleri de bünyesinde bulundurmaktadır (Bennett, 1990). Bu bileşenlerin tanede bulunma oranları hayvan beslenmesi için yeterli olmasına rağmen, insan besin kaynağı olarak kullanılmaları durumunda bu oranlar çok düşük olmakta, gübreleme ve diğer kültürel uygulamalarla çok az değişikliğe uğramaktadır Sulu Faz Reformlaması (Aqueous Phase Reforming, APR) ile Hidrojen Gazı Üretimi Antal ve arkadaşları (1994) buhar reformlama yöntemi ile hidrojen üretimi için potansiyel hammadde olarak glukozu denemişlerdir. Bu reaksiyon sonucunda hidrokarbonca zengin gaz karışımı elde edilirken hidrojen verimi oldukça düşük olmuştur. Dumesic ve çalışma arkadaşları, oksijenli hidrokarbonların bozunması yoluyla hidrojen üretimi için yeni bir yöntem geliştirmişlerdir (Dumesic, Cortright, Davda, Huber, Shabaker; 2002, 2003, 2004, 2005). Sulu faz reformalama (Aqueous phase reforming, APR) adı verilen bu yöntem ile C:O oranı 1:1 olan biyokütle türevi oksijenli hidrokarbonları (metanol, etilen glikol, gliserol, glukoz ve sorbitol) destekli metal katalizörler kullanarak H 2, CO, CO 2 ve alkan gaz ürünlerine dönüştürebilmişlerdir. APR tekniğini diğer gazlaştırma işlemlerinden ayıran özellik kullanılan sıcaklık ( ºC) ve basıncın (10-50 bar) oldukça düşük sayılabilecek değerlerde olmasıdır. Bu durum önemli derecede enerji tasarrufu sağlarken, 20

36 1. GİRİŞ Okan İÇTEN karbonhidratların yüksek sıcaklıklarda istenmeyen bozunma reaksiyonları da önlenmektedir. Ayrıca, kullanılan sıcaklık ve basınç su-gaz kaydırma reaksiyonunun (Water-gas shift reaction (WGS): CO+ H 2 O = CO 2 + H 2 ) ürünler lehinde ilerlemesine imkan verdiği için biyokütleden gelenin dışında, ayrıca sudan da hidrojen gazı oluşması mümkün olmaktadır. APR nin yüksek sıcaklık buhar gazlaştırması tekniğine bir başka üstünlüğü, biyokütlenin kurutulmadan olduğu gibi kullanılmasıdır. Oysa yüksek sıcaklık buhar gazlaştırması öncesinde biyokütlenin kurutulması gerekmektedir ve bu işlem ekstra bir enerji harcanmasına yol açar. C:O oranı 1:1 olan biyokütle türevi oksijenli hidrokarbonlardan APR yöntemiyle hidrojen üretimi aşağıdaki gibi genel bir reaksiyonla gösterilebilir: C x H 2X+2 O x + XH 2 O (2X+1)H 2 + XCO 2 Reaksiyon termodinamik olarak H 2 ve CO 2 üretimine istemli olmasına rağmen oluşan ürünlerin APR koşullarında ileri reaksiyonla alkan ürünlerine dönüşmesi mümkündür: CO 2 + H 2 O CH 4 +2H 2 O Şekil 1.11 de H 2, CO, CO 2 ve alkan oluşumunun reaksiyon yollarını göstermektedir. Bu reaksiyonlardan biri C-C bağ kırılmasıyla metal yüzeyine adsorplanmış CO oluşumudur. Bunu WGS reaksiyonuyla H 2 ve CO 2 oluşumu izler. Bu reaksiyonların birleşimi yukarıda da verilmiş olan reaksiyondur. C x H 2X+2 O x + XH 2 O (2X+1)H 2 + XCO 2 Bu reaksiyonlara paralel yürüyen bir başka reaksiyon da alkol oluşumuna neden olan C-O bağ kırılmasıdır. Bunlara ilaveten oksijenli hidrokarbonların dehidratasyon/hidrojenasyon ve dehidrojenasyon/yeniden düzenlenme reaksiyonları 21

37 1. GİRİŞ Okan İÇTEN da sözkonusudur; bu reaksiyon yollarıyla alkol ve asitler oluşur. Bu ürünler daha sonra su ile reaksiyona girerek alkan, H 2 ve CO 2 oluşturur. APR sürecinde oksijenli hidrokarbonların moleküler yapılarında C-C, C-H ve/veya O-H bağlarının kırılması için ilgili kısımların katalizör yüzeylerine uygun geometri ile adsorbe olmaları gerekmektedir. Moleküler bozunma sırasında oluşan CO, katalizör yüzeyine yoğun olarak adsorplanırsa katalizörün aktivitesini düşürür. Hidrojen oluşumuna seçici olan bir katalizör C-C bağlarının kırılmasını aktive ederken, aynı zamanda su-gazı kayma tepkimesini de aktive ederek katalizör yüzeyindeki CO nın ayrılmasını sağlamalıdır. Ayrıca bu katalizörün C-O bağlarının kırılmasını ve CO ile CO 2 nin hidrojenasyonunu aktiflememesi gerekir. C-C bağ kırılması Pt, Pd, Rh, Sn, Ni, Co, Cu, Zn ve bunların kombinasyonlarından oluşan metal yüzeylerinde gerçekleşebilmektedir (Davda ve ark., 2003). Shabaker ve arkadaşları (2003) karbon siyahı, karbon ve alümina destekli Pt katalizörlerinin etilen glikol çözeltisinin sulu faz reformlamasında hidrojen üretiminde etkili katalizörler olduğunu bildirmişlerdir. Aktif karbon, alümina, silika, zirkonia, TiO 2 gibi destekler üzerine tutturulmuş çeşitli kıymetli metal katalizörleri içinden karbon desteğine yüklenmiş Pt, hidrojen seçiciliği dolayısıyla verimi açısından en iyi sonucu vermiştir (Huber ve Dumesic, 2005). APR de kullanılan metal katalizörlerin aktivitesi kullanılan destek materyaline oldukça bağlıdır (Huber ve Dumesic, 2005; Meryemoglu ve ark., 2010). Genellikle, SiO 2 -Al 2 O 3 gibi asidik destekler daha çok alkan seçici davranırken, Al 2 O 3 ve karbon gibi bazik/nötral destekler H 2 seçici olmaktadır. Çözelti ph ı nötral olduğunda seçicilik artmaktadır (Tanksale ve ark., 2010.). Şekil 1.11 de de görüleceği gibi dehidrojenasyon asit oluşumuna neden olurken, ph ın düşürülmesi daha fazla alkan oluşumuna neden olmaktadır. 22

38 1. GİRİŞ Okan İÇTEN Şekil Etilen glikolün sulu faz reformalaması esnasında gerçekleşen olası reaksiyon yolları (Tanksale ve ark., 2010). Buğday samanı hidrolizatının destekli değerli metal katalizörleri varlığında sulu faz reformaması çalışmasında hidrojen oluşumu açısından en iyi destek maddesinin karbon olduğunu gözlenmiştir (Meryemoğlu ve ark, 2010). Sözkonusu çalışmada kullanılan değerli metallerin hidrojen üretimindeki aktivite ve seçicilikleri azalan sıraya göre şu şekilde gözlenmiştir: Pt > Ru > Pd. Benzer sıralama etilen glikolün silika destekli monometalik Pd, Pt, Ni, Ru, Rh ve Ir katalizörleri varlığında sulu faz reformlaması çalışmasında da gözlenmiştir (Davda ve ark., 2003). Katalizörün H 2 -seçiciliği Pt ve Pd ile birlikte Ni, Co ve Fe nin alaşım olarak Al 2 O 3 gibi seçiciliği yüksek destek materyalleri üzerine hazırlanması ile arttırılabilir. Atomik oranları 1:1 den 1:9 a kadar olan Pt/Ni ve Pt/Co katalizörlerinde etilen glikol reformlamanın seçiciliğinin arttığı gözlenmiştir (Huber ve ark., 2006). Metalik nikel ve aluminyumun eritilip soğutulmasının ardından Al nin ekstrakte edilmesiyle geriye kalan gözenekli ve nikel içeren atık raney Ni diye adlandırılır (Lei ve ark., 2001). Raney nikel katalizörü APR de hidrojen oluşumu ve seçiciliği açısından Pt li katalizörlere benzer aktivite göstermiştir (Meryemoğlu ve ark, 2010). 23

39 1. GİRİŞ Okan İÇTEN 1.6. APR de Kullanılan Organik Materyalin Niteliğinin Hidrojen Oluşumuna Etkisi Hidrojen seçiciliği başlangıç çözeltisi olarak kullanılan materyaldeki molekülün karbon sayısının artmasıyla azalmaktadır. 498 ve 538 K sıcaklıkta Pt/Al 2 O 3 katalizörü varlığında glukoz, sorbitol, gliserol, etilen glikol ve metanolle yapılan APR deneyleri H 2 seçiciliği açısından glukoz < sorbitol < gliserol < etilen glikol < metanol şeklinde etkinlik göstermiştir (Cortright ve ark., 2002). Alkan seçiciliği ise hidrojen seçiciliğinin tersi yönünde olmuştur. En yüksek hidrojen verimi sorbitol, gliserol ve etilen glikolün sulu faz reformlamasında elde edilmiştir. Bu moleküllerin yenilenebilir kaynaklardan türetilebiliyor olmasına rağmen (Wang ve Deng 2000; Blanc ve ark., 2000) bol bulunması, daha basit ve doğrudan elde edilebilmesi açısından glukozun bu amaç için kullanılması daha cazip görülmektedir. Poliollerin kütlece % 1-10 arasındaki konsantrasyonları reformlama yoluyla yüksek hidrojen veriminde benzer etkinliği gösterirken glukozun konsantrasyonu kütlece %10 a gittikçe istenmeyen homojen reaksiyonların gözlenmesinden dolayı hidrojen veriminin düştüğü gözlenmiştir (Eggleston ve Vercellotti, 2000; Kabyemela ve ark., 1997) Şekerlerden Hidrojen Üretimi Şeker ve şeker alkollerinin sulu reformlaması ile hidrojen üretilebilmektedir (Tanksale ve ark., 2006, 2007, 2008). Şekerler ve sorbitol gibi şeker alkolleri doğrudan biyokütlenin hidrolizi sonucu üretilebilir (Bobleter, 1994; Yu ve ark., 2008). Kompleks kimyasal yapılarından dolayı şekerlerin reformlaması, metanol ve etilen glikolden daha karmaşıktır ve reaksiyonlarında paralel seçicilik durumları sözkonusu olabilmektedir. Şekil 1.12 de fruktozun 200ºC de Pt/Al 2 O 3 katalizörü varlığında sulu faz reformlamasının olası reaksiyon yollarını göstermektedir (Tanksale ve ark., 2006). Hidrojenin harcanmasına neden olan reaksiyonlar istenmeyen reaksiyonlardır, o nedenle kullanılan katalizörler WGS seçici olmalıdır. 24

40 1. GİRİŞ Okan İÇTEN Literatürden bilindiği üzere, C-C bağ kırılması reformlama prosesinde sınırlayıcı faktördür (Shabaker ve ark., 2004). Aktif metal bölgelerin eksikliğinde (çalışılan tek materyal alüminada olduğu gibi) fruktoz molekülünün dehidrojenasyonu C-C bağ kırılmasına neden olmaz (Tanksale ve ark., 2006). Sözkonusu çalışmada keton ve ester yapılarının saptanmış olması C-O bağ kırılmasının ardından dehidratasyonun gerçekleşmesi sonucu olabilir. Bu reaksiyon γ-alüminanın zayıf asidik bölgelerinde gerçekleşir (Flego ve ark., 2001). Bu organik yapıların oluşumu düşük hidrojen seçiciliğine neden olur. Şekil Fruktozun sulu faz reformlama mekanizması 1.8. Katalizörler Katalizörler kimyasal bir reaksiyonun hızını arttıran veya yavaşlatan maddelerdir. Katalizör terimi ilk defa 1835 te İsveçli kimyacı Jöns Jakob Berzelius tarafından kullanıldı. Berzelius, katalizörün reaksiyona giren maddelerin bağlarını çözecek şekilde tesir ettiğini ve böylece reaksiyonun daha hızlı bir şekilde meydana gelmesine yardım ettiğini belirtmiştir. Bazı katalizörler reaksiyonun hızını yavaşlatır. Bunlara negatif katalizör denir. Buna rağmen katalizörlerin çoğu reaksiyon hızını arttırır ve reaksiyon hızını arttıran katalizörlere de pozitif katalizör denir. 25

41 1. GİRİŞ Okan İÇTEN Endüstrideki kullanımına göre ana hatlarıyla katalizörler, homojen ve heterojen olmak üzere ikiye ayrılır. Heterojen katalizörler, katalizör reaksiyon ortamı içinde ayrı bir faz olarak yer alır, yani tepkimeye giren sıvı veya gaz tepkenlerin yanında katı bir faz olarak bulunur. Heterojen katalizörlerin parçalı olmayan moleküler yapısından dolayı, aktif bölgelerinin tanımlanması kolay değildir ve reaksiyon mekanizmasının belirlenmesi çok zordur (Spessard ve Miessler, 1997). Birçok tepkime, uygun bir katı yüzeyinde gerçekleştirilerek katalizlenebilir. Bu tür tepkimelerde ara ürünler katalizör yüzeyinde oluşurlar ve katalizör, tepken ve ürünlerden farklı bir fazdadır. Heterojen katalizin mekanizması tam olarak bilinmemekle birlikte, katıdaki yüzey atomlarının d orbitalleri ve d elektronlarının önemli işlevlerinin olduğu sanılmaktadır. Heterojen katalizin en önemli yanı gaz ya da çözelti fazında bulunan tepkenlerin katalizör yüzeyine tutunmalarıdır. Ancak yüzeydeki atomların hepsi katalizör görevi göremezler. Bu görevi görebilen bölgelere etkin bölgeler denir. Temelde heterojen kataliz; tepkenlerin adsorplanıp yüzeye yayılması, etkin bölgede tepkime ve adsorplanmış ürünlerin oluşarak katalizör yüzeyinden uzaklaşması basamaklarından oluşur (Petrucci ve Harwood, 1995). Homojen katalizörlerde ise, girenlerle birlikte reaksiyon boyunca çözünebilen katalizörlerdir. Bu katalizörler, tepkimede tepkenler ve ürünler ile beraber çözücü içinde homojen olarak çözünürler. Geçiş metal kompleksi olan homojen katalizörlerin önemi, heterojen katalizörlerin baskın bir şekilde kullanıldığı kimya endüstrisinde hızla artmıştır (Spessard ve Miessler, 1997; Crabtree, 1990). Sanayide yüksek seçimliliği olan homojen katalizörlerin geliştirilmesine ilgi duyulması sürpriz değildir. Amaca uygun olarak yapılandırılmış katalizör molekülleri, tepkimelere yüksek bir seçimlilik kazandırabilir. Bu nedenle homojen katalizör sistemleri, heterojen katalizörlere göre kullanılmaları ve çalışılmaları daha kolaydır (Miessler ve Tarr, 1999). Homojen katalizörlerin aktif bölgeleri, parçalı moleküllerden yani metal ve buna bağlı ligandlardan oluşmuş olması yapılarının aydınlatılmasında ve reaksiyon kinetiğinin takibinde spektroskopik olarak çözümlenmesi için kolaylık sağlar. Ayrıca reaksiyon mekanizması nispeten standart teknikler kullanarak da belirlenebilir. 26

42 1. GİRİŞ Okan İÇTEN Homojen katalizörler, heterojen katalizörlere göre çok fazla seçici ve düşük ısı kararlılığının yanında substratla değişimi çok kolay olması bilinen avantajlarıdır ve üründen ayrılmasının zor olması ise dezavantajıdır (Spessard ve Miessler, 1997; Crabtree, 1990) Katalizör Seçimi ile İlgili Kriterler Belirli bir reaksiyonu katalizleyen maddeyi bulmak için ilk yapılması gereken, bu reaksiyonu hızlandıran malzemeyi doğru olarak seçmektir. Endüstride kullanılacak bir katalizör için, etkinlik ve seçimlilik yeterli değildir. Reaktördeki sıcaklık ve basınç şartlarına dayanamayacak olan bir katalizör, belirlenen reaksiyon için uygun olmayacaktır. Aynı zamanda reaksiyon ortamında bulunan bazı maddeler katalizörü zehirleyebilir. Bu nedenle seçilen katalizörü hangi maddelerin zehirleyebileceği iyi bilinmelidir. Katalizör seçiminde dikkat edilmesi gereken bir nokta da katalizörün fiyatıdır. Pahalı olan bir katalizör, ürünlerin maliyet fiyatını olumsuz yönde etkileyecektir. Endüstride genellikle katalizörlerin aktif fazları reaksiyona girmeyen başka malzemeler üzerine yerleştirilmektedir. Bu şekilde desteklenen katalizörlerin destek malzemesinin genellikle inert olması istenir. Endüstriyel proseslerde; katalizörün uygunluğu için 3 özelliğe bakılır (Pozan, 2003): * Aktivite: Katalizör varlığında yapılan bir ya da birçok reaksiyonun ne kadar hızlı olduğunun bir ölçüsüdür. Sıcaklık ve konsantrasyon aralıklarına bağlı olarak reaksiyon hızlarının ölçülmesi esasına dayanır. Reaksiyon hızı, A reaktanının mol sayısındaki değişimine bağlı olarak hesaplanır. Katalizör aktivitesi için reaksiyon hızı, hız sabiti ve aktivasyon enerjisi önemli parametrelerdir. Aktivite ölçümlerinde diğer bir yol ise TON (Turnover number) ölçümüdür. Homojen reaksiyonlarda, TON doğrudan bulunurken, heterojen reaksiyonlarda yapı tekdüze olmadığı için TON un bulunması çok zordur. Katalizör aktivitesini takip etmenin pratik uygulamaları; sabit reaksiyon şartlarında dönüşümü, STY i [Space-timeYield (mol.l -1.h -1 ) =İstenen ürün miktarı / Katalizör hacmi x zaman ] ve sabit dönüşümde SV i [Space Velocity (SV) (m 3 kg -1 s -1 ) = V0 / m katalizör] elde etmektir. Katalizörün kimyasal ve fiziksel yapısı, komponentlerin kompozisyonu ve dağılımı, katalizör yüzey büyüklüğü, sıcaklık ve 27

43 1. GİRİŞ Okan İÇTEN dönüşüm aktivite ve seçimliliğini etkileyen bazı faktörlerdendir. Aktivite çoğunlukla sıcaklığın yükseltilmesi ile arttırılabilir. Fakat sıcaklığın çok arttırılması da katalizörün ömrünü kısaltır ya da istenmeyen reaksiyonlar (kraking vs.) meydana gelebilir. Bu da istenen ürün seçiciliğini düşürür. Çeşitli fiziksel ve kimyasal faktörler sonucunda katalizör aktivitesinde bir azalma görülür. Katalizörün aktivitesini kaybetmesi, hem verimliliği hem de seçiciliği azaltır. * Seçicilik: İstenilen ürünün, A reaktanının dönüşen miktarına oranı olarak ifade edilir. Kullanılan katalizöre bağlı olarak tamamen farklı reaksiyonlar ve ürünler meydana gelir. * Kararlılık: Kimyasal, termal ve mekanik kararlık olmak üzere üçe ayrılır. Kısaca katalizörün ömrü ile ilgili bir ifadedir. Katalizörlerin belli bir ömrü vardır. Birkaç dakika içinde ya da 10 yıl sonra da kullanılabilir olabilirler. Katalizörün ömrü bir prosesin ekonomisi için önemli bir kriterdir. Reaksiyon sırasında meydana gelen koklaşma, bozunmalar ve reaksiyon sırasında çıkan bazı gazlar katalizörün zehirlenmesine neden olur. Bu da katalizörün aktivitesini olumsuz yönde etkilemektedir. İfade edilen kriterler endüstriyel bir proseste önem sırasına göre sıralanacak olursa: Seçicilik > Kararlılık > Aktivite şeklinde yazılabilir Katalizör Hazırlama Yöntemleri Başlıca katalizör hazırlama yöntemleri; çöktürme ve emdirme (impregnasyon) (Satterfıeld, 1993; Foley, 1994; Schwarz, 1995) yöntemleridir Çöktürme Yöntemi Bu yöntemin temel prensibi iki ya da ikiden fazla çözeltinin karıştırılarak çöktürme işleminin gerçekleştirilmesidir. Bu işlemi filtrasyon, yıkama, kurutma ve kalsinasyon işlemleri takip eder. Sulu metal tuzu çözeltisi sulu alkali ile reaksiyona sokulur ve çözünmeyen metal hidroksit ya da karbonat çöktürülür. Metal hidroksitler ya da karbonatlar ısıtıldığında oksitleri ile yer değiştirir. Çökelti çok fazla kristalden oluşmuşsa, kristallerin büyüklükleri, destekli metal katalizörlerin partikül 28

44 1. GİRİŞ Okan İÇTEN büyüklükleri üzerinde etkili olabilir. Sonuç olarak ince kristaller destekli metal katalizörlerin yüksek yüzey alanlı olmasını sağlar. Fakat kristallerin çok ince olması filtrasyonu zorlaştırabilir. Çok bileşenli katalizörlerde beraber çöktürme yapılırsa kristaller küçük olabilir. Ayrıca kristal büyüklükleri sıcaklıktan ve karıştırmadan etkilenir. Bu yöntemin avantajlarından biri katalizörde aktif merkezlerin dağılımının düzgün olmasıdır. Ayrıca gözenek büyüklüğü ve dağılımının kontrolü açısından da oldukça elverişli bir yöntemdir. Sonuçlanan katalizörün fiziksel ve kimyasal yapısı çöktürme ph ına karşı hassastır. Dolayısıyla çöktürme işlemi devamlı karıştırmalı bir sistemde ve ph kontrolü ile yapılmalıdır Emdirme Yöntemi Bu yöntemin temel prensibi aktif komponent çözeltisinin destek materyal üzerine emdirilmesidir. Özellikle aktif komponenti pahalı olan katalizörler bu şekilde hazırlanmaktadır. Emdirme işleminden sonra katalizörler kurutulur ve ısıtma ile metal tuzları oksitleri şeklinde ayrılır. Daha sonra bunlar N 2 ile seyreltilmiş H 2 akımı altında ya da CO ile metallere indirgenmelidir. Bazı durumlarda indirgeme işlemi prosese başlamadan önce yapılmaktadır. Fakat bu durumda sıcaklık kontrolü problemi yaşanır. Emdirme yöntemi ile hazırlanan katalizörler çöktürme ile hazırlanmış katalizörlere göre yüzey alanlarının daha geniş olması ve gözenek yapılarından dolayı daha avantajlıdır. Üretim şartlarına bağlı olarak aktif komponentin seçimli adsorpsiyonu desteğin dış veya iç yüzeyinde meydana gelir. Sonuç olarak katalizör üzerinde düzenli olmayan bir dağılım oluştururlar Destekli Katalizörler Destekli katalizörler heterojen katalizörlerin en geniş grubunu oluştururlar ve ekonomik değerleri de yüksektir. Rafineri teknolojisinde ve kimya endüstrisinde oldukça fazla kullanım alanına sahiptirler (Hagen, 1999). Destekli katalizörler 29

45 1. GİRİŞ Okan İÇTEN katalitik olarak aktif materyaller içerirler ki bunların büyük bir bölümünü metaller oluşturmaktadır. Bu katalizörler granül, pellet, ekstrude edilmiş ve halka şeklinde olabilirler. Destekler yalnız başına iken katalitik aktivitesi olmayan inert maddeler olup aktif fazın bir dağıtım etkenidir. Katalitik aktivite üzerindeki etkileri reaksiyona ve reaksiyon şartlarına bağlıdır. Özellikle zayıf katalizörlerde mekanik gücü iyileştirmek için kullanılırlar. Destekler aynı zamanda aktif yapının kararlılığına da yardım ederler (Erbiller, 2000). Destekli oksit katalizörler genelllikle beraber çöktürme veya emdirme yöntemi ile hazırlanırlar (Indovina, 1998). Tipik katalizör desteklerine örnek olarak alüminyum oksitler, silika jel, MgO, TiO 2, ZrO 2, alüminyum silikatlar, zeolitler, aktif karbon ve seramikleri verebiliriz. (Prestwik, Moljord, Grande, Holmen, 1998; Skotak, Karpinski, 2002) Bunlardan titan daha sınırlı kullanım alanına sahiptir. MgO zayıf dirence sahiptir. Çinko oksit indirgenme eğilimine sahiptir ve istenmeyen reaksiyonların meydana gelmesine neden olur. Zirkonyum oksit ise yüksek sıcaklıkta stabildir, fakat pahalıdır. Katalizör desteğinin ana fonksiyonu şunlardır (Cavanı, Trifiro, 1997): 1) Aktif komponentin yüzey alanını arttırmak. Katalitik aktivite genellikle katalizör yüzey alanının artmasıyla artar fakat reaksiyon hızı aynı zamanda katalizörün yüzey yapısına da bağlı olduğu için lineer bir bağıntı kurulamaz. Bir çok reaksiyonda aktivitenin tersine, seçicilik katalizör yüzeyi arttıkça azalır. 2) Katalizörün mekanik direncini arttırmak. 3) Yeni aktif bölgeler oluşturarak katalizöre polifonksiyonel özellik kazandırmak. 4) Katalizörün ısı değişim kapasitesini arttırmak. 5) Küçük partikül hacmine sahip metal komponentleri stabilize etmek. Çizelge 1.5 te katalizör desteklerinin seçiminde desteğin fiziksel ve kimyasal özellikleri ile bunların reaksiyondaki etkileri belirtilmektedir ( Hagen,1999). Katalizör desteği sadece aktif komponentin dağılımını sağlamakla kalmaz. Aynı zamanda metalle fiziksel ve kimyasal özelliklerden kaynaklanan etkileşimlere de girer. Bunlar: Elektronik etkiler (kimyasal bağ oluşturmak için elektron transferi) Adhezyon kuvvetleri 30

46 1. GİRİŞ Okan İÇTEN Metal yüzeyinde indirgenmiş destek türlerinin oluşumu Sınır tabakasında yeni fazların oluşumu Çizelge 1.5. Katalizör desteklerinin seçiminde fiziksel ve kimyasal parametreler Fiziksel Özellikler Kimyasal Özellikler Spesifik Yüzey Alanı(aktivite ve aktif Spesifik aktivite komponentlerin dağılımını etkiler) Gözeneklilik (Kütle ve ısı transferi) Aktif komponentle ilişki (seçimlilik, çift fonksiyonlu katalizörler) Partikül Büyüklüğü ve şekli (difüzyon ve Katalizör deaktivasyonu basınç düşmesi) Termal Stabilite (Katalizör ömrü, rejenerasyon) Mekanik Stabilite (aşınma ve Reaktan veya çözücülerle reksiyon dayanıklılık) vermemeli Kütlesel Yoğunluk (reaktörün birim hacmi başına aktif komponent içeriği) Aktif fazların seyreltilmesi Ayrılabilirlik (toz katalizörlerin filtre edilebilirliği) Raney Katalizörler Raney katalizörleri saf metal tozlarının oksitleri ve hidroksit karışımlarının birleşmesinden meydana gelmektedir (Cho, 2004). Alüminyum ile geçiş metalleri arasında oluşan alaşımlardan alüminyumun seçilerek çözündürülmesinden sonra ince ve gözenekli mikro yapılar ortaya çıkmaktadır. Raney katalizörleri, çoğunlukla geçiş metalleri ile ekstraksiyon çözeltisi içinde çöken veya kalan alüminyum ve hidroksitlerin birleşmesinden meydana gelmektedir. XRD ile yapılan çalışmalarda Raney katalizörlerinde alüminyum hidratla beraber nikel oksitlere de gibbsit ve bayerite formlarında rastlanmıştır (Bakker ve ark., 1988; Petro ve ark., 2000). Bu hidroksitler gözenekleri tıkayarak yüzey alanının azalmasına neden olabilir, buna rağmen aktif fazlar arasına yerleşerek ısısal kararlılıklarını raney katalizörlerine verebilirler (Petro ve ark., 2000). Aynı zamanda bu oksit ve hidroksitler, adsorblanan 31

47 1. GİRİŞ Okan İÇTEN molekül veya reaktantların değişen enerji karakterlerini ve aktif yüzeylerini biçimlendirir. (Maksimova ve ark., 1987). Katı-sıvı ekstraksiyon işleminden sonra ortaya çıkan ince gözenekli mikro yapılara bağlı olarak raney katalizörlerinin yüzey alanları genellikle 50 ile 100 m²/g arasında değişmektedir (Schmidt, 1995). Yapılan bazı çalışmalarda başlangıçta raney katalizörlerinin yüzey alanları ekstraksiyon süresiyle artarken, bir noktadan sonra katı-sıvı ekstraksiyon işlemi devam etmesine rağmen yüzey alanlarında azalma başladığı tespit edilmiştir. Overleaching adı verilen bu davranışın nedeni; metal kristallerinin yeniden düzenlenmesiyle birlikte gözenekleri tıkamasıdır (Tomsett, 1987; Nishimura ve ark., 1991; Ma ve Mainwright, 1999). Yüksek yüzey alanlarına ilaveten raney katalizörlerinin bazı avantajları daha vardır. Katı-sıvı ekstraksiyon işleminden sonra oldukça fazla küçültüldükleri için aktifleştirme işlemine ihtiyaç duymazlar. Yüksek yoğunluklarına bağlı olarak üründen ayırmak oldukça kolaydır, ayrıca kimyasal açıdan dayanıklıdır (Schmidt, 1995). Bununla birlikte; raney katalizörlerinin kullanımlarında ve saklamalarında birtakım dezavantajları mevcuttur. Yüksek yüzey alanlarına bağlı olarak havaya maruz bırakıldıklarında çok çabuk oksitlenirler ve hatta yanabilirler. O nedenle su veya zayıf alkali bir çözelti içerisinde saklanmalıdır. Raney katalizörlerine katalitik aktivitelerini ve seçiciliklerini artırmak için krom, çinko, molibden gibi bazı metaller eklenir. Bu destekleyici elementler ya ekstraksiyondan önce alaşıma ya da ekstraksiyon çözeltisinin içine eklenebilir (Curry-Hyde ve ark., 1991). Bunlar alaşımların mikro yapılarında ve süzülebilirliğinde değişikler yapabilir ve süzülen katalizörün aktivitesinin değişmesine yol açar. Örneğin; Raney-Cu katalizörüne destekleyici element olarak çinko atıldığında metanol içerisinde yapılan analizde yüzey alanına bağlı olarak daha iyi performans gösterdiği anlaşılmıştır (Ma ve ark., 1998). Ayrıca yine bu katalizöre krom eklenmesiyle de daha ince mikro yapılar gözlemlenmiş ve buna bağlı olarak daha yüksek yüzey alanı ve aktivite elde edilmiştir (Smith ve ark., 2000; Huang ve ark., 2004). İlk alaşım içerisindeki değişik metalik fazların katı-sıvı ekstraksiyon işlemi sırasında farklı davranışlarda bulunması ekstraksiyon sonrasında çeşitli katalitik özellikler sağlamaktadır. Değişik metalik fazların farklı miktarlarda soy metal 32

48 1. GİRİŞ Okan İÇTEN içermesi, ekstraksiyon işleminden sonra beklenenden farklı gözenek yapılarının ve kristal boyutlarının oluşmasına neden olabilir (Bakker ve ark., 1988). Raney katalizörlerinin organik bileşikler üretmek için sabit yataklarda kullanımı gibi pek çok ticari alanda kullanımı yaygındır. Raney-Ni katalizörü diğer raney katalizörlerinden daha yüksek aktiviteye sahip olduğu için en popüler olanıdır. Raney Ni; etilen, asetilen ve benzen gibi doymamış hidrokarbonların sentezlenmesindeki hidrojenasyon işlemleri ile hidrokarbonların ve alkollerin dehidrojenasyon ve desülfürizasyon işlemlerinde kullanılır. Raney bakır katalizörleri ise; metanol sentezi içeren bazı reaksiyonlar ve su-gaz karışımlarında kullanılır (Lieber ve Morritz, 1953; Schmidt, 1995). 33

49 1. GİRİŞ Okan İÇTEN 34

50 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Okan İÇTEN 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Byrd ve arkadaşları (2007), glukoz biyokütle model bileşiğinden süperkritik su ortamında katalitik yolla H 2 eldesi konusunda çalışmışlardır. Reaksiyon ortamında Ru/Al 2 O 3 katalizörünün bulunması dönüşümü belirgin şekilde zenginleştirmiş, hidrojen verimi artarken metan oluşumu azalmıştır. Temel gaz ürünleri olarak, hidrojen, karbon dioksit, metan ve az miktarda karbon monoksit oluşmuştur. Gaz verimi sıcaklığa, işlem zamanına ve başlangıçta kullanılan glukoz miktarına bağlı olarak değişmiştir. Yüksek H 2, düşük CO ve CH 4 verimi düşük glukoz konsantrasyonlarında ve yüksek sıcaklıklarda gözlenmiştir. Katran oluşumu ağırlıkça > 5 % olan yüksek glukoz konsantrasyonlarında meydana gelmiştir. Glukozun süperkritik su ortamında dönüşümü ruthenium katalizörü ile yapıldığında yüksek basınç koşullarında hidrojen üretimi için etkin olmuştur. Furusawa ve arkadaşları (2007), bomba tipi bir reaktörde bir lignin model bileşiğini Ni/MgO katalizörü varlığında süperkritik su ortamında gazlaştırmışlardır. Çalışmada kullanılan Ni/MgO katalizörü nikel nitrat tuzunun ile MgO nin impegrasyonu ile hazırlanmış ve hidrojen gazı ortamında K de 8 saat kalsinasyon edilmiştir. Katalizörün karakterizasyon analizleri kalsinasyondan sonra Ni metalinin NiO MgO şeklinde bağlandığını göstermiştir. Kalsinasyon sıcaklığı arttıkça Ni metal yüzey alanı azalmıştır. Gaz ürünlerinin karbon verimi Ni metal yüzey alanı artıkça artmıştır (% 10 wt Ni/MgO (773 K) katalizörünün kullanıldığı deney istisna). Çalışmada gaz ürünlerinin karbon verimi aşağıdaki şekilde belirlenmiştir: [% C mol]= [Üründeki karbon atomlarının mol miktarı/ Reaktanttaki karbon atomlarının mol miktarı] x 100. %10 wt Ni/MgO (873 K) katalizörü CO 2, CH 4 ve C 2 H 6 dan oluşan karbonlu gaz kompozisyonunda karbon verimi açısından en iyi performansı gösterirken (%30 karbon verimi). 973 K de kalsine edilen katalizör hidrojen veriminde en iyi aktiviteyi göstermiştir. Lv ve arkadaşları (2007), biyokütlenin gazifikasyonundan metanol, dimetil eter gibi sıvı yakıt sentezinde kullanılacak sentez gazı (syngas) üretimi için yöntem 35

51 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Okan İÇTEN geliştirmeye çalışmışlardır. Bu amaçla çam talaşı biyokütlesi kullanılmıştır. Gazlaştırma işlemi akışkan ve sabit yataklı reaktörlerde dolomit ve nikel bazlı katalizörler kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Çam talaşı biyokütlesinin 1,87 ila 4,45 arasında değişen, oldukça yüksek H 2 /CO oranında gazlaştırılması sağlanmıştır. 750 C deki gazlaştırma işleminde katalizör miktarının arttırılması H 2 /CO oranın da artmasına sebep olmuştur. Tansale ve arkadaşları (2007), glukoz, sukroz ve etilen glikolden alümina, ZrO 2 ve CeAl destek maddelerine Pt, Pd, ve Ni yükleyerek hazırladıkları katalizörler ile 458, 473 ve 493 K de sıvı faz reformlama ile hidrojen üretmişlerdir. Glukozun düşük sıcaklıklarda reformlanması ile C1-C4 asit ve alkol araürünlerinin oluşumu ve bu ara ürünlerin hidrojen oluşumuna daha seçici olduğu gözlenmiştir. Hidrojen oluşumu açısından katalizör etkinliği şu şekilde olmuştur: Pt >Pd>Ni. CO araürünü oluşumu glukozda etilen glikole göre daha fazla olmuştur. Wei ve arkadaşları (2007), baklagiller samanı ve çam talaşı biyokütlelerinin 750 ila 850 C de buhar gazifikasyonunu çalışmışlardır. Gazlaşmanın etkinliğinde reaktör sıcaklığının, buhar/biyokütle oranının ve katalizörün (dolomit, kireç taşı, olivine) etkisi incelenmiş; oluşan gaz komposizyonu belirlenmiştir. Maksimum gaz verimi ve hidrojen gazı konsantrasyonu buhar/biyokütle oranının 0,6 g/g olduğu koşullarda gözlenmiştir. Gaz verimi ve H 2 konsantrasyonu reaktör sıcaklığının arttırılmasıyla artmış, bunun yanında katran, char, CO ve CH 4 konsantrasyonları azalmıştır. Dolomit katalizörü katran oluşumunu yıkması açısından iyi performans göstermiş ve kısa süreli katalizör-buhar temasında gaz üretimi artmıştır. Tanksale ve arkadaşları (2006), glukoz ve fruktozdan meydana gelen sukroz disakkariti ile glukoz ve fruktoz monoşeker karışımını Pt/Al 2 O 3 katalizörü varlığında batch tipi bir reaktörde 185, 200 ve 220 ºC de bar basınç altında ayrı ayrı gazlaştırmışlardır. Hidrojen gazı oluşumu sıcaklık arttıkça artmıştır. Glukoz ve fruktoz monoşeker karışımından hidrojen oluşumu sukroza göre daha yüksek olmuştur. Sukrozda iki monoşekeri bağlayan C-O bağının oluşu gazlaştırma hızını azaltmıştır. Williams ve Onwudili (2006), selüloz, nişasta ve glukoz model bileşikleri ile cassava atık biyokütlesinin subkritik ve süperkritik su ortamındaki gazifikasyonunu 36

52 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Okan İÇTEN ısıtılan batch tipi bir reaktörde çalışmışlardır. Üretilen temel gazların karbon dioksit, karbon monoksit, hidrojen, metan ve diğer hidrokarbonlardan oluştuğu bildirilmiştir. Selülozun kömürleşmesinin nişasta ve glukoza göre daha fazla gerçekleştiği, karbon monoksit ve C 1 -C 4 hidrokarbonların daha yüksek verimde oluştuğu gözlenmiştir. Buna karşılık glukozun gazifikasyonu ile en yüksek verimde hidrojen elde edilmiştir. Cassava biyokütle atığı nişasta ile benzer oranda kömürleşme göstermiş, ancak hidrojen verimi daha az olmuştur. Yoshida ve arkadaşlarının (2004) yaptığı çalışmada lignin, selüloz, ve bunların karışımını süperkritik su ortamında 673 K, 25 Mpa basınçta nikel katalizörü varlığında gazlaştırılmıştır. Karışımda yumuşak odun lignini olduğu zaman gazlaştırma verimi düşük olmuştur. Selüloz ve yumuşak odun lignininin reaksiyonu sonucu oluşan katranlı ürünler katalizörü deaktive ederek gazlaştırma veriminde düşüşe neden olmuştur. Öte yandan sert odun ve otsu materyal lignini daha kolay gazlaşmıştır. Yoshida ve Matsumura (2001), standart selüloz, ksilan ve lignin (izole edildikleri kaynaklar belirtilmemiş) karışımlarının 673 K ve 25 Mpa süperkritik su ortamında nikel katalizörü kullanarak ve 20 dk süredeki gazlaştırma etkinliklerini incelemişlerdir. Karışımın lignin içeriğinin oluşan gazın miktarını ve kompozisyonunu belirgin şekilde değiştirdiği gözlenmiştir. Lignin içeriği arttıkça oluşan gaz miktarı ve bu gaz karışımındaki hidrojen komposizyonu azalmıştır. Sözkonusu çalışmada selüloz ve ksilanın bozunması sonucu oluşan bazı ara ürünlerin ligninle reaksiyona girdiği belirtilmiştir. Farklı miktarlarda selüloz, ksilan ve lignin içeren karışımların gazlaştırılması sonucu oluşan gaz kompozisyonları aşağıdaki tabloda gösterilmiştir. Selüloz:ksilan:lignin Gaz miktarı (mmol/g reaktant) oranı H 2 CO 2 CH 4 C 2 H 6 C 3 H 8 4:1:1 5,33 9,51 1,12 0,21 0,08 1:4:1 3,64 9,24 1,03 0,19 0,08 1:1:4 1,69 6,62 0,90 0,09-1:1:1 2,52 8,49 0,87 0,14 0,06 37

53 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Okan İÇTEN Yu ve ark. (1993); 0,1 M glukoz çözeltisinin 600 C ve 345 bar daki süperkritik su ortamında tamamen gazlaştığını bildirmişlerdir. Çalışmada, biyokütlenin etkin gazifikasyonunun düşük biyokütle konsantrasyonunda gerçekleştiğini, yüksek biyokütle konsantrasyonlarında ise bozunma ürünlerinin polimerizasyonun meydana geldiğini bildirmişlerdir. Ancak, ekonomik açıdan biyokütlenin gazifikasyonunun yüksek konsantrasyonlarda sağlanması gereklidir. Xu ve ark. (1996), süperkritik su ortamında aktif karbon kullanımının yüksek konsantrasyonda biyokütlenin gazifikasyonunda oldukça etkili olduğunu gözlemlemişlerdir. 38

54 3. MATERYAL VE METOD Okan İÇTEN 3. MATERYAL VE METOD 3.1. Biyokütle Materyalleri Çalışmada biyokütle materyali olarak sorghum kullanıldı. Tohumlarını May Tohumculuk tan temin ettiğimiz ve kendi yetiştirdiğimiz iki tür sorghum bitkisinden (Green Go ve Sugar Graze II ) Green Go daha fazla biyokütle verimi sağladığı için çalışmada tercih edilerek kullanıldı. Sorghum bitkileri Nisan 2010 tarihinde ekilip Ekim 2010 da hasat edilmiştir. Şekil 3.1 yetiştirdiğimiz sorgum bitkilerini göstermektedir. Sorghum biyokütlesi kurutulup öğütüldükten sonra deneylerde kullanılmıştır. Bu biyokütlenin nem, kül ve CHN analiz sonuçları Çizelge 3.1 de gösterilmiştir. Çizelge 3.1. Sorghum (Green Go) biyokütlesinin nem, kül ve CHN analiz sonuçları Sorghum (Green Go) a Oksijen (O) farktan hesaplandı (%) Nem 10,44 (%) Kül 7,94 % C 44,54 % H 5,65 % N 0,53 % O a 39, Kullanılan Kimyasal Maddeler Dekstran standartları: Polisakkaritlerin moleküler kütle dağılımlarını belirlemede standart olarak, Sodyum hidroksit: HPLC analizlerinde hareketli fazın hazırlanmasında, Aseton: Deney sonrasında reaktördeki organik maddeleri temizlemek için, Potasyum ftalat: TOC analizinde standart olarak, Azot gazı: İndirgeme işlemlerinde kullanmak için Hidrojen gazı: İndirgeme işlemlerinde kullanmak için 39

55 3. MATERYAL VE METOD Okan İÇTEN Karbondioksit: Hidrolizde deneylerinde basınç oluşturmada, Asetonitril: HPLC analizlerinde mobil faz olarak, Pt %5 aktif karbon destekli ve Raney Ni Gazlaştırmada deneylerinde katalizör olarak kullanıldı. a) Sugar Graze II b) Green Go Şekil 3.1. Yetiştirdiğimiz sorghum bitkileri a) Sugar Graze II ve b) Green Go 40

56 3. MATERYAL VE METOD Okan İÇTEN Kullanılan Araç ve Gereçler Total Organik Karbon Analizörü: Tekmar Dohrmann Apollo 9000 HPLC Cihazı/Shimadzu 10A VP Gaz Kromatografisi Cihazı/Varian 450-GC Manyetik Karıştırıcı/Iısıtıcı KA RH; RCT Basic 500 ml hacimli Parr 4575 Model HP/HT yüksek basınç reaktörü 100 ml hacimli Parr 4590 Model Micro Bench top reaktör 12 L hacimli, paslanmaz çelik Parr 5550 model HT/HP reaktörü 260D Model ISCO yüksek basınç pompası 3.2. Metot Batch Tipi Reaktörlerde Yapılan Deneyler Kesiksiz APR sisteminde gazlaştırma deneylerinden önce batch tipi reaktörlerde biyokütlenin hidrolizi gerçekleştirildi. Buradan elde edilen hidrolizatlarla gazlaştırma deneyleri ve gazlaştırmada kullanılan katalizör geliştirme çalışmaları yapılmıştır Biyokütlenin Hidrolizi ve Hidroliz Çözeltilerinin Analizleri Hidroliz deneyleri hacmi 500 ml olan 316 SS çelik yüksek basınç reaktörü (PARR Model 4575 HP/HT, Parr Instrument Co., Moline, IL) kullanılarak magnedrive karıştırmalı ve sıcaklık kontrollu sistemde gerçekleştirilmiştir. Öğütülmüş kuru bazda 10 g biyokütle materyali ve 350 ml su reaktöre konmuş ve biyokütle+su karışımı ultrasonik titreştirici ile 8 dk titreştirilmiştir. (Ultrasonic Processor, Cole Parmer; 20 khz±50). Kapağı kapatılan reaktörün içindeki hava CO 2 gazı ile sürüklenerek uzaklaştırılmıştır. Daha sonra reaktör içerisindeki karışım 4,7 C/dk ısıtma hızıyla 250 ºC sıcaklığa kadar ısıtılmış ve bu sıcaklıkta ISCO 260D pompa (Isco Inc., Lincoln, Nebraska) ile reaktör basıncı 280 bar oluncaya kadar CO 2 41

57 3. MATERYAL VE METOD Okan İÇTEN basılmıştır. Bu koşullarda 500 rpm ile 2 saat boyunca karıştırılarak biyokütle materyalinin çözünmesi sağlanmıştır. Bu süre sonunda reaktör su-buz karışımına daldırılarak soğutulmuştur. Hidroliz sonrası elde edilen çözeltiler, Amicon marka karıştırmalı filtrasyon düzeneğinde (Model 8200) fraksiyonlarına ayrılmıştır. Fraksiyonlama, sırasıyla 30K, 10 K ve 5K molecular weight cut-off (MWCO) değerlerine sahip membranlarla yapılmıştır. Fraksiyonlama sonucu elde edilen çözeltilerin Jel Geçirgenlik Kromatografisi (Gel Permeation Chromatography, GPC) analizleri yapılmıştır. Karbohidratların ortalama molekül kütleleri GPC ile Shimadzu 10VP serisi HPLC cihazı kullanılarak belirlenmiştir. Kalibrasyon eğrisi molekül ağırlıkları 4400, 9900, 21400, 43500, , , ve Da olan dekstran standartları kullanılarak oluşturulmuştur. İzole edilen polisakkaritlerin analizlerinde, Waters Ultrahydrogel 250 (MWR: 1 kda-80 kda ve 300 mm x 7,8 mm; 250 A ) ve 2000 (MWR: 50 kda-5000 kda ve 300 mm x 7,8 mm; 2000 A ) kolonları molekül büyüklüklerine göre büyükten küçüğe doğru seri olarak bağlanıp HPLC cihazının donanımında bulunan fırın içerisine yerleştirilerek kullanılmıştır. Analizler analitik modda, refraktif indeks (Shimadzu RID-10A) dedektör ile 70 C fırın sıcaklığında yapılmıştır. Mobil faz olarak 0,001 M NaOH çözeltisi kullanılmıştır. Elüsyon 0,7 ml/dk akış hızında izokratik olarak 37 dakikada gerçekleştirilmiştir Hidroliz Çözeltilerinin Batch Tipi Reaktör İçinde Gazlaştırılması (APR) ve Gaz Analizleri Hidroliz sonucu elde edilen çözeltilerden 50 ml hacimde örnekler alınarak 100 ml hacimli Parr 4590 model mikro bench top reaktör içine konduktan ve katalizör eklendikten sonra reaktörün kapağı kapatılarak reaktörün içindeki hava Ar gazı ile uzaklaştırıldı. Daha sonra reaktör oda sıcaklığından başlayarak 250 ºC ye kadar ısıtıldı ve bu sıcaklıkta 2 saat boyunca gazlaştırma deneyi gerçekleştrildi. APR deneylerinde aktif karbon üzerine %5 Pt, raney nikel-2400 hazır ticari katalizörleri (Sigma-Aldrich) ile araştırma laboratuvarımızda geliştirdiğimiz, farklı tür aktif karbon materyallerine nanoboyutlarda platin yüklenmiş reformlama katalizörleri 42

58 3. MATERYAL VE METOD Okan İÇTEN kullanılmıştır. APR deneylerinde 50 ml biyokütle hidrolizatının gazlaştırılmasında 0,12 g katalizör kullanılmıştır. Oluşan gazın hacmi gaz büreti ile ölçüldükten sonra kompozisyonları, birinden argon diğerinden helyum taşıyıcı gazların geçtiği iki kanallı ve iki termal iletkenlik dedektörlü Varian-450 Gaz kromatograf ile belirlenmiştir. Hidrojen kanalında MolSieve 5A (1m x1/8 Ultimetal) kolon, hidrojen dışındaki gazların saptandığı kanalda ise Shincarbon (100/120 mesh 2m x 1/16 x 1mm) kolon kullanılmıştır. GC analiz programı, 40 ºC de 3 dk bekleyip 8 ºC/dk ile 230 ºC ye yükselme ve bu sıcaklıkta 5 dk bekleme şeklinde toplam 31,75 dk süreden oluşmaktadır. Dedektör sıcaklığı 230 ºC, filament sıcaklığı ise 300 ºC olarak çalışılmıştır. Standart gaz karışımı olarak Elite Gaz Teknolojileri İnş. Tur. San. Ve Tic. Ltd. Şti. den (İstanbul, Turkey) sağlanan içerisinde % mol olarak sırasıyla 1.8 ± asetilen, 4.0 ± 0.08 etilen, 3.9 ± etan, 4.9 ± metan, 16.0 ± 0.32 karbonmonoksit, 22.0 ± 0.44 karbondioksit ve balans sağlayacak miktarda hidrojen (47.4 ± 0.474) bulunan gaz karışımı kullanılmıştır Katalizör Geliştirme Çalışmaları Katalizör destek materyali olarak Sasol firmasından temin edilen Puralox SCCa150/200 (toz alümina), Norit firmasından temin edilen Norit ELORIT (toz aktif karbon), Norit ROX 0,8 (granül aktif karbon) ve Pennsylvania State Universitesi nden Prof. Dr. F.S. Cannon tarafından geliştirilen aktifliği arttırılmış granül Norit aktif karbon (Superdarco) kullanılmıştır. Destek materyali olarak Puralox-alumina ve aktif karbonu tercih etmemizin nedeni γ-, δ- ve θ- aluminadan meydana gelen Puralox tan hazırlanan Pt/Puralox katalizörlerinin diğer alüminalara göre hidrojen oluşumu açısından en iyi olduğunun gözlenmiş olmasındandır (Lehnert ve Claus (2008)). Aktif karbondan hazırlanan reformalama katalizörlerinin etkili olduğu önceki çalışmalarda gözlemlenmişti (Meryemoğlu ve ark., 2010). Destek materyallerine metal yükleme ön çalışmaları süperkritik karbon dioksit ortamında ve impregnasyon yöntemi ile gerçekleştirildi. 43

59 3. MATERYAL VE METOD Okan İÇTEN Destek Materyalleri Üzerine Süperkritik Karbon Dioksit Ortamında Metal Yüklenmesi Destek materyalleri kese haline getirilmiş filtre kağıdı içerisine konduktan sonra katalizör önbileşiği olarak organo metal tuzu/tuzları (platin için PtMe 2 COD: dimethyl(1,5-cyclooctadiene)platinum(ii), nikel için bis(cyclopentadienyl)nickel) 100 ml hacimli paslanmaz çelik Parr 4740 model HT/HP reaktörü içerisine konmuştur. Destek materyali ve metal bileşiği birbirinden paslanmaz çelik bir tel kafes yardımıyla ayrılmıştır. Reaktör sıcaklığı 80 o C ye ısıtıldıktan sonra ISCO 260D model bir SFE pompa sistemi ile reaktörün basıncı sıvı karbondioksit gönderilerek 4000 psi e çıkarılmıştır. Katalizörün destek materyaline adsorblanma işlemi bu koşullarda 24 saat süreyle karıştırılarak gerçekleştirilmiştir. İşlem sonunda reaktör soğumaya bırakılmış ve ardından basınç tahliye edilmiştir. Reaktörden cıkarılan organo metal tuzu/tuzları yüklenmiş destek materyali öncü bileşiğinin miktarını belirlemek için tartılmış ve ardından alümina tüplere konularak tüp fırınında (TF55035C-1 model Thermo Scientific Lindberg Blue M Tube Furnaces) H 2 akışı altında termal yolla (300 o C de) 6 saat boyunca indirgeme işlemi gerçekleştirilmiştir Destek Materyalleri Üzerine İmpregnasyon Yöntemi ile Metal Yüklenmesi Destek materyalleri üzerine metal yüklenmesi işleminde %99 dan yüksek saflıktaki Pt ve Ni metallerinin suda çözünebilen tuzları (Platin (IV) klorür (Sigma Aldrich) ve nikel sülfat hekzahidrat (Merck) kullanılmıştır. İmpregnasyon işleminde, istenen metal tuzu veya tuzları son hacim 20 ml olacak şekilde suda çözünmüş ve destek materyali bu çözelti içerisine eklenmiştir. 70ºC sıcaklıkta ısıtılıp karıştırılarak çözücü uzaklaştırılmıştır. Daha sonra destek materyali üzerine impregne olmuş metal tuzlarını indirgemek için 25 ml 0.30 M NaBH 4 (ph ı 10 olan NaOH çözeltisi içinde hazırlanmıştır) çözeltisi damla damla eklenmiştir. Metal yüklenmiş olan destek materyali santrifüj ile çözelti ortamından ayrılarak 125 o C de kurutulmuştur. İndirgemenin tam gerçekleşmesi için termal indirgeme işlemi de uygulanmıştır. 44

60 3. MATERYAL VE METOD Okan İÇTEN Kesintisiz Sulu Faz Reformlama Sistemi İçin Yapılan Deneyler Batch reaktörde yapılan gazlaştırma deneyleri ve katalizör geliştirme çalışmalarının yanı sıra kesintisiz Sulu Faz Reformlama Sistemi nin oluşturulması üzerine çalışmalar yapılmış ve sistem çalışır hale getirilmiştir. Kesintisiz Sulu Faz Reformlamada kullanılan biyokütlenin hidrolizi 12 L kapasiteli reaktörde yapıldı. Kuru bazda g öğütülmüş biyokütle (sorghum) ve 10 L saf su 12 L hacmindeki Parr 5550 HT/HP (Parr Instrument Corp., USA) ceket ısıtıcılı paslanmaz çelik yüksek sıcaklık/basınç reaktörü içine ilave edilerek, subkritik (100 o C<T<374,2 o C) su ortamında ve 4060 Psi basınçta hidroliz edilmiştir. Deney öncesi reaktörün içindeki havanın minimize edilmesi için reaktöre CO 2 basılıp boşaltılmıştır. Deney sıcaklığı oda sıcaklığından başlayarak istenen sıcaklığa kadar ( C) yükseltilmiştir ve deney süresi reaktörün istenen sıcaklığa ulaşması anından itibaren başlatılmıştır. Deney tamamlandıktan sonra reaktör hızlı bir şekilde oda sıcaklığına kadar soğutulmuştur. Hidroliz sonrası kalan katı atık yüzde hidroliz miktarının belirlenmesi için saklanmıştır Kesintisiz Sistem ile Hidroliz Çözeltilerinin Gazlaştırılması (APR) ve Gaz Analizleri Sulu faz reformlamada kullanılan kesintisiz sistemin akış diyagramı Şekil 3.2 de gösterirmiştir. Kesintisiz sistemde hidrolizatların gazlaştırılması Şekil 3.3 de gösterilen kesiksiz sulu faz reformlama sisteminde gerçekleştirildi. Hidrolizat çözeltileri katalizörün bulunduğu kolona pompa yardımı ile farklı akış hızlarında gönderildi. Raney Ni 2400 katalizörü 1 m uzunluğunda (dış çap: 1, iç çap: 0.56 ) paslanmaz çelikten yapılmış kolonun içerisne konarak hazırlandı. Katalizörün bulunduğu kolonun giriş ve çıkış kısmında 15 µ boyutlarında iki adet filtre bulunmaktadır. 250 ml sorghum hidroliz çözeltisi (ve etilen glikol) pompa aracılığıyla istenilen akış hızlarında (10 ml/dk, 15 ml/dk, 20 ml/dk) sisteme gönderilmiştir. Bu hidroliz çözeltisi ön ısıtıcıdan (200 o C) geçerek 1m lik katalizörün bulunduğu kolona 45

61 3. MATERYAL VE METOD Okan İÇTEN giriş yapmıştır. Kolonun sıcaklığı deney koşullarına bağlı olarak o C arasında olması sağlanmıştır. Sistem basıncı ise back-pressure regulator ile 500 Psi de sabit tutulmuştur. 250 ml hidroliz çözeltisinden sonra hatta kalan tüm hidroliz çözeltisini gazlaştırmak için 1000 ml saf su aynı akış hızında pompa ile sisteme gönderilmiştir. Kolondan çıkan su-gaz karışımı bir ön soğutucudan geçerek back-pressure regulator ve üç yönlü vana kontrolünde gaz-sıvı ayırıcı/toplayıcıya giriş yapmıştır. Deney başlamadan önce gaz-sıvı ayırıcı/toplayıcı içerisindeki hava Ar gazı ile uzaklaştırılmıştır. Daha sonra bu kısımda oluşan gazın hacmi gaz büreti ile ölçülmüş ve gaz analizi GC ile yapılmıştır. Şekil 3.2. Kesintisiz sulu faz reformlama sisteminin akış diyagramı 46

62 3. MATERYAL VE METOD Okan İÇTEN Şekil 3.3. Kesiksiz sulu faz reformlama sistemi (1- Pompa, 2- Check valve, 3,21 -Üç yollu valf, 4- Ön ısıtıcı, 5, 7, 11, 15- Termocouple, 6, 16, 20- Manometre, 8, 10, 12, 14- Filtre, 9, 13- Katalizör yüklenmiş kolon, 17- Ön soğutucu, 18- Back pressure regulatör, 19- Gaz-sıvı ayırıcı/toplayıcı, 22- Soğutucu sıvı sirkülasyonu, 23- Pompa hız kontrol ünitesi, 24- Sıcaklık ve akış göstergeleri) 47

63 3. MATERYAL VE METOD Okan İÇTEN 48

64 4. BULGULAR VE TARTIŞMA Okan İÇTEN 4. BULGULAR VE TARTIŞMA 4.1. Batch Tipi Reaktörlerde Yapılan Deneyler Kesintisiz APR sisteminde gazlaştırma deneylerinden önce batch tipi reaktörlerde hidroliz ve gazlaştırma deneyleri ve katalizör geliştirme çalışmaları yapılmıştır Sorghum Biyokütlesinin Hidrolizi ve Hidroliz Çözeltisinin Gazlaştırılması Sorghum biyokütlesinin batch tipi reaktördeki hidrolizi sonucu %72,7 oranında çözünme sağlanmış ve bunun sonucunda da elde edilen hidrolizatın toplam organik karbon içeriği 5449 mg/l olmuştur. Bu hidroliz çözeltisinin sırasıyla 30K, 10K ve 5K membranlarla filtrasyonu sonucu elde edilen fraksiyonlarının GPC analizi sonucu sadece 7500 ve 2600 Da ortalama molekül ağırlıklı iki fraksiyonun varlığı tespit edilmiştir. Membranlarla fraksiyon yapılmadan elde edilen çözeltilerde de aynı fraksiyonlar gözlenmiştir Batch Tipi Reaktörlerde Ticari Katalizörlerle Gazlaştırma Batch tipi reaktörde APR gazlaştırma deneyleri sonucu elde edilen gazların miktarı ve içerikleri Çizelge 4.1 de gösterilmektedir. Görüldüğü üzere hidrojen seçiciliği ve verimi açısından raney nikel katalizör, platin bazlı katalizörüne göre biraz daha iyi sonuçlar vermiştir. Aktif karbon destekli katalizörde gram katalizör başına 0,0120 mol hidrojen gazı oluşurken, raney nikelde nikel katalizörü başına sadece 0,0146 mol hidrojen gazı oluşmuştur. Oluşan diğer gazların içerikleri incelendiğinde raney Ni katalizörün kullanıldığı gazlaştırma deneylerinde daha fazla metan (%11,68) oluşurken, Pt katalizörünün kullanıldığı deneylerde ise CO 2 (% 47,66) daha fazla oluşmaktadır (Çizelge 4.1). Raney Ni in kullanıldığı deneyde CO oluşumu gözlenmezken, Pt nin kullanıldığı deneyde %1,31 CO oluşmaktadır. Bu 49

65 4. BULGULAR VE TARTIŞMA Okan İÇTEN sonuçlar raney Ni katalizörü eşliğinde gaz-su tepkimesinin (CO + H 2 O CO 2 + H 2 ) daha etkin olduğunu gösteriyor. Çizelge 4.1. Sorghum hidrolizatının ticari katalizörler ile gazlaştırılması sonucu oluşan gaz kompozisyonu Oluşan Oluşan Gaz Bileşimi (% mol) Katalizör gazın gazın mol H 2 /g H 2 CO CO 2 CH 4 C 2 H 6 hacmi (ml) molü katalizör* Pt % 5 (aktif karbon) 72,0 0, ,77 1,31 47,66 1,26-0,0120 Raney Ni ,0 0, ,61-26,34 11,68 0,37 0,0146 *İdeal gaz denklemi kullanılarak hesaplanmıştır: n toplam =PV/RT. P=1 atm, T=298K, V= oluşan gaz hacmi (L) n hidrojen = n toplam x hidrojen kompozisyonu/ Çeşitli Destek Materyallerinin Kullanılmasıyla Hazırlanan Katalizörlerin Gazlaştırma Etkinliklerinin İncelenmesi Katalizör geliştirme deneylerinde farklı destek materyalleri üzerine Pt ve Ni yüklenerek en aktif reformlama katalizörleri geliştirilmeye çalışılmıştır. Kullanılan destek materyallerinin genel karakteristik özellikleri Çizelge 4.2 de verilmiştir. Çizelge 4.2. Kullanılan katalizör destek materyallerinin özellikleri Özellikler Norit-Elorit Norit-ROX 0,8 Sasol-Puralox SCCa-150/200 Toplam yüzey alanı, B.E.T, m 2 /g Partikül büyüklüğü Kütlece %97 sinin Kütlece %98 i (ballpan hardness) µm; %3,3 ü 100 µm. Kütlece %93,5 i < 250 partikül boyutu > 105 µm Yoğunluk (Bulk Density) 280 kg/m kg/m 3 71 kg/m 3 50

66 4. BULGULAR VE TARTIŞMA Okan İÇTEN Önceki çalışmalarda etilen glikolün reformlamasında kullanılan Pt/Ni kombine katalizör sisteminde Pt/Ni atomik oranının 1:1 den 1:9 a kadar arttırılmasıyla hidrojen seçiciliğinin arttığı gözlenmiştir (Huber ve ark., 2006). Dolayısıyla, Pt/Ni katalizörlerinin destek materyaline tutturulması işlemi bu oranlar dikkate alınarak yapıldı Norit SuperDarco (Granül Aktif Karbon) Norit SuperDarco granül aktif karbon destek materyaline superkritik ortamda farklı miktarlarda Pt yüklenerek Pt yüzdesinin gazlaştırma verimine etkisi incelendi. Hazırlanan katalizörlere ilişkin gazlaştırma deney sonuçları Çizelge 4.3 te verilmiştir. Pt yüzdesinin %4 ten %8 e çıkarılmasıyla oluşan toplam gaz hacmi (14 ml den 32 ml ye) ve oluşan gazın hidrojen yüzdesi (%39,0 dan %43,5 e) artmıştır. Metan içeriğinde önemli değişiklik gözlenmezken CO 2 yüzdesinde %6,3 lük bir azalma söz konusudur. Pt yüzdesinin daha da arttırılması sonucu gaz hacminde 10 ml lik artışa karşılık oluşan gazın hidrojen yüzdesi %4,8 oranında azalmıştır. Bu durumda platin gibi pahalı bir metalin daha az kullanıldığı %8 lik Pt yüklenmiş katalizörlerin gazlaştırmada kullanılması daha anlamlı olmaktadır. Başlangıçta 5449 ppm toplam organik karbon (TOC) içeriğine sahip çözeltinin (sorgumdan elde edilen hidrolizatın) gazlaştırılmasından sonra geriye kalan hidrolizatın TOC değerleri kullanılan Pt nin %4 den %8 e ve %12 ye çıkarılmasıyla birlikte sırasıyla 4275 ppm, 3900 ppm ve 3890 ppm e kadar azalmıştır. TOC analiz sonuçlarından da görüldüğü gibi destek materyaline %8 den daha fazla Pt nin yüklenmesi TOC sonucunu ve hidrojence zengin gaz oluşumunu fazla etkilememektedir. 51

67 4. BULGULAR VE TARTIŞMA Okan İÇTEN Çizelge 4.3. SuperDarco destek materyali kullanılarak hazırlanan katalizörlerle yapılan gazlaştırma deneyi sonuçları ve oluşan gazların kompozisyonları Oluşan Oluşan Gaz Bileşimi (% mol) Katalizör gazın gazın molü hacmi (ml) H 2 CO CO 2 CH 4 C 2 H 6 %4 Pt 14 0, ,00-45,16 15,84 - %8 Pt 32 0, ,52-38,85 16,03 1,60 %12 Pt 42 0, ,72-40,48 18,66 2,15 Puralox (SCCa-150/200) destek materyali ile yapılan ön çalışmalarda oluşan gazın hacminin çok az (7-24 ml) ve oluşan hidrojenin çok düşük oranda (<%1) olması nedeniyle puralox destek materyali çalışmada etkin olarak kullanılmadı Süperkritik Ortamda Farklı Destek Materyallerine Yüklenen Pt Katalizörünün Gazlaştırma Etkinliği Süperkritik ortamda farklı destek materyallerine Pt katalizörü yüklenerek destek materyalindeki farklılığın gazlaştırma deneylerindeki etkinliği incelendi. İlgili sonuçlar Çizelge 4.4 te verilmektedir. Oluşan toplam gaz miktarı açısından en iyi sonuç Superdarco destek materyalinin kullanıldığı deneyden elde edilmiştir. Gaz kompozisyonu kıyaslandığında hidrojence zengin (%51,88 H 2 ) olan gaz karışımı Elorit destek materyalinin kullanıldığı deneyden elde edilmiştir. En az CO 2 (%31,37) oluşumu Eloritin kullanıldığı deneylerde gözlenirken, en fazla CO 2 (%43,99) oluşumu Hdrodarco destek materyalinin kullanıldığı Pt katalizöründen elde edilmiştir. Farklı destek materyallerinin kullanılmasıyla oluşan gazların metan ve etan yüzdelerinde önemli bir farklılık gözlenmemiştir ve oluşan gaz karışımlarında CO e rastlanmamıştır. Elde edilen sonuçlar literatürde yer alan çalışmaları desteklemektedir. Yapılan bazı çalışmalarda destekli metal katalizörlerin performansının metalin türüne ve yüklendiği destek materyalinin cinsine göre 52

68 4. BULGULAR VE TARTIŞMA Okan İÇTEN oldukça değiştiği ortaya konmuştur (Meryemoğlu ve ark., 2010; Panagiotopoulou ve Kondarides, 2006; Wiersma ve ark., 1998; Tanksale ve ark., 2007). Çizelge 4.4. Farklı destek materyali tutturulan Pt katalizörlerle yapılan gazlaştırma deneyi sonuçları ve oluşan gazların kompozisyonları Oluşan Oluşan H 2 mol/ g Gaz Bileşimi (% mol) gazın gazın Katalizör katalizör hacmi (ml) molü H 2 CO CO 2 CH 4 C 2 H 6 %8 Pt Rox 19 0,0008 0,003 46,75-37,76 14,38 1,11 %8 Pt Elorit %8Pt Hydrodarco %8Pt Superdarco 27 0,0011 0,005 51,88-31,37 15,29 1, ,0011 0,003 36,44-43,99 17,85 1, ,0013 0,005 43,52-38,85 16,03 1, Norit ELORIT (Toz Aktif karbon) Çalışmanın bu kısmında Norit Elorit destek materyaline hem süperkritik hem de impregnasyon yöntemi ile Pt ve Pt/Ni katalizörleri yüklenerek etkinlikleri incelenmiştir. Destek materyaline yüklenen katalizörün miktarı, yükleme yapılmadan önce ve katalizör yüklendikten sonra tartım alınarak belirlenmiştir. Norit Elorit destek materyali kullanılarak yapılan katalizörlerin gazlaştırma etkinlikleri Çizelge 4.5 te verilmiştir. Sonuçlar incelendiğinde en fazla gaz (41 ml) Pt katalizörünün kullanıldığı deneylerden elde edildiği görülmektedir. Oluşan gazların içeriği incelendiğinde hidrojence (%67,87) zengin gaz karışımı Pt nin impregnasyon metodu ile yüklenmesinden elde edilen katalizörün kullanılmasıyla edilmiştir. Ni metalinin gazlaştırma verimini önemli derecede iyileştirmediği gözlenmiştir. Bunun nedeni Ni in destek materyalinden çok Pt nin yüzeyine tutunarak fazla etkinlik gösterememe olasılığı ile açıklanabilir. İmpregnasyon yöntemi ile hazırlanan katalizörlerin, biyokütlenin gazlaştırılmasında süperkritik yöntemle elde edilen katalizörlerden daha iyi sonuç verdiği görülmektedir (Çizelge 4.5). Ayrıca platinin %8 den daha fazla yüklenmesi de gazlaştırmada olumsuz etki yapmıştır, gazlaştırma 53

69 4. BULGULAR VE TARTIŞMA Okan İÇTEN verimi ve hidrojen seçiciliği düşmüştür. Bunun sebebi ortamda fazla miktarda metal bulunduğunda platinin destek materyaline homojen şekilde değil daha çok yığın şeklinde tutunması ile açıklanabilir. Şekil 4.1 deki TEM sonuçları da bunu göstermektedir. Çizelge 4.5. Norit Elorit destek materyali kullanılarak hazırlanan katalizörlerle yapılan gazlaştırma deneyi sonucu oluşan gazların kompozisyonları Oluşan gazın Oluşan Gaz Bileşimi (% mol) Katalizör hacmi (ml) gazın molü H 2 CO CO 2 CH 4 C 2 H 6 %8 Pt (SFC) a 27 0, ,88-31,37 15,29 1,46 %8 Pt b 41 %24Ni- %12 Pt (SFC) a 38 0,0017 0, ,87-23,60 7,76 0,77 43,81-38,56 15,95 1,68 %24Ni- %12 Pt b 32 0, ,06 1,08 28,50 5,36 - %12 Pt b 41 0, ,48-31,41 12,69 1,42 a katalizör süperkritik karbondioksit ortamında yüklendi b katalizör impregnasyon metoduyla yüklendi (a) Şekil 4.1. Aktif karbon üzerine impregnasyon yöntemiyle metal yüklenmiş katalizörlerin TEM görüntüleri. (a) Pt yüklenmesi (partikül boyutu: 10,68±3,76). (b) Pt-Ni yüklenmesi (partikül boyutu: 15±6,32). (b) 54

70 4. BULGULAR VE TARTIŞMA Okan İÇTEN 4.2. Kesintisiz Sulu Faz Reformlama Sistemi ile Yapılan Gazlaştırma Deneyleri Batch reaktörde yapılan gazlaştırma deneyleri ve çeşitli destek materyallerine yüklenen Pt katalizörünün gazlaştırmaya etkilerinin incelenmesinin yanısıra bu çalışmada Kesintisiz Sulu Faz Reformlama Sistemi nde gazlaştırma çalışmaları yapılmıştır. Çalışmada katalizör olarak raney Ni seçilerek, sisteme beslenen sorghum dan elde edilen hidrolizatının akış hızının ve sıcaklığın gazlaştırmaya etkileri incelendi. Ayrıca model bileşik olarak etilen glikolün kesintisiz sistemde raney Ni katalizörü eşliğinde gazlaştırılması gerçekleştirildi ve gaz ürün dağılımları incelendi. Gazlaştırma öncesinde ve sonrasında geriye kalan çözeltinin toplam organik karbon (TOC) değerleri saptanarak gazlaştırma etkinlikleri ortaya kondu Gazlaştırma Sıcaklığının Etkisi Sorghum hidrolizatı 10 ml/dk hızla pompa yardımıyla sisteme beslenerek 200 C, 220 C ve 240 C sıcaklıkta ve 500 psi sabit basınçta gazlaştırıldı. Gazlaştırma sıcaklığının etkisine ait veriler Çizelge 4.6 da gösterilmektedir. Sıcaklığın arttırılmasıyla oluşan gazın miktarı da artmaktadır. 200 C sıcaklıkta toplam oluşan gaz hacmi 1495 ml iken, sıcaklığın 240 C ye çıkarılmasıyla gaz hacmi 2107 ml olmuştur. Yani sıcaklığın arttırılmasıyla gaz hacminde 612 ml lik artış gözlenmiştir. Sıcaklığın 200 C den 220 C ye çıkarılmasıyla oluşan gazın hidrojen yüzdesinde %5,6 lık artış (%66,5 den %72,1 e) gözlenmiştir. 220 C sıcaklıkta CO 2 yüzdesinde %8,4 lük azalma (%31,8 den %23,4 e) ve metan oluşumunda %2,8 lik artış gözlenmiştir. Sıcaklığın 240 C ye çıkarılmasıyla H 2 yüzdesinde %8,2 lik azalma (%72,1 den %63,9 a), CO 2 miktarında % 8,6 lık artış gözlenmiştir. 240 C sıcaklıkta metan yüzdesinde de %2,6 lık azalma söz konusudur. Ayrıca 200 ve 220 C sıcaklıkta CO oluşumu gözlenmezken, 240 C sıcaklıkta %2,3 lük CO oluşumu gözlenmiştir. 240 C de hidrojen yüzdesindeki azalma CO 2 yüzdesindeki artış ve CO in oluşumu gaz-su (CO + H 2 O CO 2 + H 2 ) tepkimesinin yavaşlamasından kaynaklanıyor olmalıdır. 240ºC sıcaklıkta hidrojen yüzdesinin azalmasının bir başka nedeni, yüksek sıcaklıkta oluşan radikalik ürünlerle hidrojenin tepkimeye girerek 55

71 4. BULGULAR VE TARTIŞMA Okan İÇTEN radikallerin kararlı yapıya dönüşmesinde harcanıyor olması olasılığı ile açıklanabilir. Hem oluşan gaz hacmi hem de oluşan hidrojenin yüzdesine bakıldığında kesintisiz sistem için en ideal sıcaklığın 240 C olduğuna karar verildi. Katı ürünler oluşacağı ve katalizörü hızlı bir şekilde deaktive edeceği düşünülerek daha yüksek sıcaklığa çıkılmadı ve deneysel çalışmanın bundan sonraki aşamalarında bu sıcaklık (240 C) kesintisiz sistem için en uygun sıcaklık olarak kabul edildi Sisteme Beslenen Biyokütle Hidrolizatı Akış Hızının Etkisi Raney nikel katalizörü ile sisteme beslenen biyokütle hidrolizatının (sorghum) akış hızı değiştirilerek 240ºC sabit sıcaklık ve 500 psi sabit basınçta deneyler yapılmıştır. Besleme çözeltisi olarak kullanılan sorghum hidrolizatının TOC değeri 5449 mg/l dir. 10, 15 ve 20 ml/dk akış hızlarında yapılan deneylerde oluşan gaz miktarı ve kompozisyonu Çizelge 4.7 de verilmiştir. Sonuçlardan da görüldüğü gibi düşük akış hızlarında (10 ml/dk) yapılan deneylerde oluşan gazın toplam hacmi (2107 ml) diğer akış hızlarında elde edilenden oldukça fazladır. Oluşan gazın hacmi, kompozisyonu ve deney sonrası TOC sonucu (Şekil 4.3) birlikte değerlendirildiğinde 10 ml/dk akış hızının en uygun akış hızı olduğu anlaşılmaktadır. Bu akış hızında katalizör ile biyokütle hidrolizatının etkileşim süresi daha uzun olduğu için gazlaştırma daha verimli olmaktadır. 56

72 4. BULGULAR VE TARTIŞMA Okan İÇTEN 57

73 4. BULGULAR VE TARTIŞMA Okan İÇTEN Etilen Glikol ün Kesintisiz Sistemde Gazlaştırılması Model bileşik olarak %2 ve %5 lik etilen glikol 220 C sıcaklıkta kesintisiz sistemde gazlaştırıldı ve oluşan gazların kompozisyonları incelendi. Gazlaştırma sonuçları Çizelge 4.8 de verilmiştir. Sonuçlardan görüldüğü gibi etilen glikol yüzdesinin arttırılmasıyla gaz miktarı (1740 ml den 2600 ml ye) da artmaktadır. Gaz kompozisyonları incelendiğinde etilen glikolün yüzdesi artınca hidrojen yüzdesinde azalma (%79,3 ten %74,1 e) gözlenmekte, metan içeriğinde ise %4,8 lik artış (%5,8 den %10,6 ya) artış gözlenmiştir. Çizelge 4.9 da farklı sıcaklık ve akış hızında sorghum hidroliz çözeltisi ve etilen glikolün kesintisiz sistemde gazlaştırılmasında reaktör hacmi başına oluşan hidrojenin mol sayısı ve hacmi verilmektedir. Sorgum hidrolizatının kullanıldığı deneylerde hidrolizat akış hızı azaltıldığında ve sıcaklık arttırıldığında reaktör hacmi başına oluşan hidrojenin mol sayısı artmaktadır. Reaktör hacmi başına en fazla hidrojen oluşumu (0,4351mol hidrojen/l reaktör hacmi) 240ºC sıcaklıkta ve 10 ml/dk akış hızında oluşmaktadır. Etilen glikol ile yapılan gazlaştırma deneylerinde etilen glikolün miktarının %2 den %5 e çıkarılmasıyla reaktör hacmi başına oluşan hidrojen mol sayısında 0,1767 lik artış (0,4448 den 0,6215) gözlenmektedir. 58

74 4. BULGULAR VE TARTIŞMA Okan İÇTEN 59

Kojenerasyon Teknolojileri Yavuz Aydın, Yağmur Bozkurt İTÜ

Kojenerasyon Teknolojileri Yavuz Aydın, Yağmur Bozkurt İTÜ Kojenerasyon Teknolojileri Yavuz Aydın, Yağmur Bozkurt 13.04.2017 - İTÜ 11.04.2017 2 Kombine Çevrim Santraller Temel amaç elektrik üretimidir En son teknolojilerle ulaşılan çevrim verimi %62 civarındadır.

Detaylı

Bilinen en eski yöntemdir. Bu alanda verim yükseltme çalışmaları sürdürülmektedir.

Bilinen en eski yöntemdir. Bu alanda verim yükseltme çalışmaları sürdürülmektedir. 1) Biyokütle Dönüşüm Teknolojileri Doğrudan yakma (Direct combustion) Piroliz (Pyrolysis) Gazlaştırma (Gasification) Karbonizasyon (Carbonization) Havasız çürütme, Metanasyon (Anaerobic digestion) Fermantasyon

Detaylı

Biyokütle Nedir? fosil olmayan

Biyokütle Nedir? fosil olmayan Biyokütle Enerjisi Biyokütle Nedir? Yeşil bitkilerin güneş enerjisini fotosentez yolu ile kimyasal enerjiye dönüştürerek depolaması sonucu oluşan biyolojik kütle, biyolojik kökenli fosil olmayan organik

Detaylı

BİYOKÜTLE ENERJİ SANTRALİ BİOKAREN ENERJİ

BİYOKÜTLE ENERJİ SANTRALİ BİOKAREN ENERJİ BİYOKÜTLE ENERJİ SANTRALİ BİOKAREN ENERJİ BİYOKÜTLE SEKTÖRÜ Türkiye birincil enerji tüketimi 2012 yılında 121 milyon TEP e ulaşmış ve bu rakamın yüzde 82 si ithalat yoluyla karşılanmıştır. Bununla birlikte,

Detaylı

Solunum. Solunum ve odunsu bitkilerin büyümesi arasında yüksek bir korelasyon bulunmaktadır (Kozlowski ve Pallardy, 1997).

Solunum. Solunum ve odunsu bitkilerin büyümesi arasında yüksek bir korelasyon bulunmaktadır (Kozlowski ve Pallardy, 1997). SOLUNUM Solunum Solunum, canlı hücrelerdeki organik maddelerin oksidasyonuyla, enerjinin açığa çıkarılması olayı olarak tanımlanır. Açığa çıkan enerji, kimyasal enerji (ATP) olarak depolanır. Solunum ürünleri,

Detaylı

KESİNTİSİZ SULU FAZ REFORMLAMA SİSTEMİ İLE BUĞDAY SAMANI VE KENAF LİGNOSELÜLOZİK BİYOKÜTLELERİNİN GAZLAŞTIRILMASI *

KESİNTİSİZ SULU FAZ REFORMLAMA SİSTEMİ İLE BUĞDAY SAMANI VE KENAF LİGNOSELÜLOZİK BİYOKÜTLELERİNİN GAZLAŞTIRILMASI * Ç.Ü Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi Yıl:2013 Cilt:291 KESİNTİSİZ SULU FAZ REFORMLAMA SİSTEMİ İLE BUĞDAY SAMANI VE KENAF LİGNOSELÜLOZİK BİYOKÜTLELERİNİN GAZLAŞTIRILMASI * Wheat Straw and Kenaf Lignocellulosic

Detaylı

ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ Mehtap KURTULUŞ YÜKSEK LİSANS TEZİ LİGNOSELÜLOZİK MATERYALLERDEN TERMOKATALİTİK İŞLEMLE SUDA ÇÖZÜNDÜRÜLEN POLİSAKKARİTLERİN MOLEKÜLER YAPILARININ İNCELENMESİ

Detaylı

SEMİH AKBAŞ

SEMİH AKBAŞ SEMİH AKBAŞ 16360002 1 KONU BAŞLIKLARI GÜVENİLİR YAKIT HİDROJEN HİDROJEN SİSTEM SEÇİMİ 2 Dünyadaki petrol rezervlerinin aşırı kullanımı sonucu azalması ve buna bağlı olarak fiyatının artması, ayrıca çevreye

Detaylı

MAKİNE VE TEÇHİZAT İŞLERİNDE İSG

MAKİNE VE TEÇHİZAT İŞLERİNDE İSG MAKİNE VE TEÇHİZAT İŞLERİNDE İSG 3.HAFTA Hazırlayan: Öğr. Gör. Tuğberk ÖNAL MALATYA 2017 YAKITLAR -YANMA Enerji birçok ülke için günümüzün en önemli sorunlarının başında gelmektedir. Özellikle ülkemiz

Detaylı

Yenilenebilir olmayan enerji kaynakları (Birincil yahut Fosil) :

Yenilenebilir olmayan enerji kaynakları (Birincil yahut Fosil) : Günümüzde küresel olarak tüm ülkelerin ihtiyaç duyduğu enerji, tam anlamıyla geçerlilik kazanmış bir ölçüt olmamakla beraber, ülkelerin gelişmişlik düzeylerini gösteren önemli bir kriterdir. İktisadi olarak

Detaylı

BİTKİ BESİN MADDELERİ (BBM)

BİTKİ BESİN MADDELERİ (BBM) BİTKİ BESİN MADDELERİ (BBM) Toprak Bilgisi Dersi Prof. Dr. Günay Erpul erpul@ankara.edu.tr Işık Enerjisinin Kimyasal Enerjiye Dönüştürülmesi Fotosentez, karbon (C), oksijen (O) ve hidrojen (H) atomlarını

Detaylı

4. Ünite 2. Konu Enerji Kaynakları. A nın Yanıtları

4. Ünite 2. Konu Enerji Kaynakları. A nın Yanıtları ENERJİ KAYNAKLARI 1 4. Ünite 2. Konu Enerji Kaynakları A nın Yanıtları 1. Günümüzde kullanılan nin maliyetinin düşük, çevreye zarar vermeyen... yenilenebilir ve güvenli olmasına önem verilmektedir. 12.

Detaylı

YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI

YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI ENERJİ Artan nüfus ile birlikte insanların rahat ve konforlu şartlarda yaşama arzuları enerji talebini sürekli olarak artırmaktadır. Artan enerji talebini, rezervleri sınırlı

Detaylı

Türkiye nin Elektrik Üretimi ve Tüketimi

Türkiye nin Elektrik Üretimi ve Tüketimi Türkiye nin Elektrik Üretimi ve Tüketimi -Çimento Sanayinde Enerji Geri Kazanımı Prof. Dr. İsmail Hakkı TAVMAN Dokuz Eylül Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü Enerji Kaynakları Kullanışlarına Göre

Detaylı

YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI. Gökhan BAŞOĞLU

YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI. Gökhan BAŞOĞLU YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI İÇERİK 1. DÜNYADAKİ VE ÜLKEMİZDEKİ ENERJİ KAYNAKLARI VE KULLANIMI 1.1 GİRİŞ 1.2 ENERJİ KAYNAKLARI 1.3 TÜRKİYE VE DÜNYADAKİ ENERJİ POTANSİYELİ 2. YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI

Detaylı

SÜRDÜRÜLEBİLİR ENERJİ VE HİDROJEN ZEYNEP KEŞKEK ALTERNATİF ENERJİ KAYNAKLARI TEKNOLOJİSİ

SÜRDÜRÜLEBİLİR ENERJİ VE HİDROJEN ZEYNEP KEŞKEK ALTERNATİF ENERJİ KAYNAKLARI TEKNOLOJİSİ SÜRDÜRÜLEBİLİR ENERJİ VE HİDROJEN ZEYNEP KEŞKEK ALTERNATİF ENERJİ KAYNAKLARI TEKNOLOJİSİ HİDROJENİN DEPOLANMASI ÇÖZÜM BEKLEYEN SORUNLAR Hidrojenin en önemli özelliklerinden biri depolanabilir olmasıdır.

Detaylı

Organik Bileşikler. Karbonhidratlar. Organik Bileşikler YGS Biyoloji 1

Organik Bileşikler. Karbonhidratlar. Organik Bileşikler YGS Biyoloji 1 Organik Bileşikler YGS Biyoloji 1 Hazırladığımız bu yazıda; organik bileşikler ve organik bileşiklerin yapısını, canlılarda bulunan organik bileşikleri ve bunların görevlerini, kullanım alanlarını, canlılar

Detaylı

Biyoenerjide Güncel ve Öncelikli Teknoloji Alanları ve TTGV Destekleri

Biyoenerjide Güncel ve Öncelikli Teknoloji Alanları ve TTGV Destekleri Biyoenerjide Güncel ve Öncelikli Teknoloji Alanları ve TTGV Destekleri Ferda Ulutaş Türkiye Teknoloji Geliştirme Vakfı TIREC 2010 Türkiye Uluslararası Yenilenebilir Enerji Kongresi Türkiye Biyoenerji Piyasası

Detaylı

HİDROJEN ÜRETİMİ BUĞRA DOĞUKAN CANPOLAT

HİDROJEN ÜRETİMİ BUĞRA DOĞUKAN CANPOLAT 1 HİDROJEN ÜRETİMİ BUĞRA DOĞUKAN CANPOLAT 16360018 2 HİDROJEN ÜRETİMİ HİDROJEN KAYNAĞI HİDROKARBONLARIN BUHARLA İYİLEŞTİRİMESİ KISMİ OKSİDASYON DOĞAL GAZ İÇİN TERMAL KRAKİNG KÖMÜR GAZLAŞTIRMA BİYOKÜTLE

Detaylı

Dokuz Eylül Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Çevre Mühendisliği Bölümü, Buca/İZMİR. Yanma. Prof.Dr. Abdurrahman BAYRAM

Dokuz Eylül Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Çevre Mühendisliği Bölümü, Buca/İZMİR. Yanma. Prof.Dr. Abdurrahman BAYRAM Dokuz Eylül Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Çevre Mühendisliği Bölümü, Buca/İZMİR Yanma Prof.Dr. Abdurrahman BAYRAM Telefon: 0232 3017494 Faks: 0232 3017498 E-Mail: abayram@deu.edu.tr ÇEV 3016 Hava

Detaylı

ALTERNATİF ENERJİ KAYNAKLARI

ALTERNATİF ENERJİ KAYNAKLARI ALTERNATİF ENERJİ KAYNAKLARI KONULAR 1-Güneş Enerjisi i 2-Rüzgar Enerjisi 4-Jeotermal Enerji 3-Hidrolik Enerji 4-Biyokütle Enerjisi 5-Biyogaz Enerjisi 6-Biyodizel Enerjisi 7-Deniz Kökenli Enerji 8-Hidrojen

Detaylı

Atomlar ve Moleküller

Atomlar ve Moleküller Atomlar ve Moleküller Madde, uzayda yer işgal eden ve kütlesi olan herşeydir. Element, kimyasal tepkimelerle başka bileşiklere parçalanamayan maddedir. -Doğada 92 tane element bulunmaktadır. Bileşik, belli

Detaylı

Biochemistry Chapter 4: Biomolecules. Hikmet Geçkil, Professor Department of Molecular Biology and Genetics Inonu University

Biochemistry Chapter 4: Biomolecules. Hikmet Geçkil, Professor Department of Molecular Biology and Genetics Inonu University Biochemistry Chapter 4: Biomolecules, Professor Department of Molecular Biology and Genetics Inonu University Biochemistry/Hikmet Geckil Chapter 4: Biomolecules 2 BİYOMOLEKÜLLER Bilim adamları hücreyi

Detaylı

ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ Bahar MERYEMOĞLU YÜKSEK LİSANS TEZİ BUĞDAY SAMANININ FARKLI KATALİZÖRLER KULLANILARAK SULU FAZ REFORMLAMA YÖNTEMİ İLE GAZLAŞTIRILMASI KİMYA ANABİLİM DALI ADANA,

Detaylı

ÖLÇME, DEĞERLENDİRME VE SINAV HİZMETLERİ GENEL MÜDÜRLÜĞÜ

ÖLÇME, DEĞERLENDİRME VE SINAV HİZMETLERİ GENEL MÜDÜRLÜĞÜ AY EKİM 06-07 EĞİTİM - ÖĞRETİM YILI. SINIF VE MEZUN GRUP KİMYA HAFTA DERS SAATİ. Kimya nedir?. Kimya ne işe yarar?. Kimyanın sembolik dili Element-sembol Bileşik-formül. Güvenliğimiz ve Kimya KONU ADI

Detaylı

YAZILIYA HAZIRLIK SORULARI. 9. Sınıf

YAZILIYA HAZIRLIK SORULARI. 9. Sınıf YAZILIYA HAZIRLIK SORULARI 9. Sınıf DOĞRU YANLIŞ SORULARI Nitel gözlemlerin güvenilirliği nicel gözlemlerden fazladır. Ökaryot hücrelerde kalıtım materyali çekirdek içinde bulunur. Ototrof beslenen canlılar

Detaylı

Biyogaz Temel Eğitimi

Biyogaz Temel Eğitimi Biyogaz Temel Eğitimi Sunanlar: Dursun AYDÖNER Proje Müdürü Rasim ÜNER Is Gelistime ve Pazarlama Müdürü Biyogaz Temel Eğitimi 1.Biyogaz Nedir? 2.Biyogaz Nasıl Oluşur? 3.Biyogaz Tesisi - Biyogaz Tesis Çeşitleri

Detaylı

TÜTÜN VE MISIR SAPLARINDAN KATALİTİK KRİTİKALTI/KRİTİKÜSTÜ SU GAZLAŞTIRMASI YÖNTEMİ İLE H 2 ÜRETİMİ

TÜTÜN VE MISIR SAPLARINDAN KATALİTİK KRİTİKALTI/KRİTİKÜSTÜ SU GAZLAŞTIRMASI YÖNTEMİ İLE H 2 ÜRETİMİ TÜTÜN VE MISIR SAPLARINDAN KATALİTİK KRİTİKALTI/KRİTİKÜSTÜ SU GAZLAŞTIRMASI YÖNTEMİ İLE H 2 ÜRETİMİ Tülay G. MADENOĞLU*, Mehmet SAĞLAM, Sinem KURT, Dilek GÖKKAYA, Levent BALLİCE, Mithat YÜKSEL Ege Üniversitesi,

Detaylı

ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK LİSANS TEZİ Yasemin UZUN KESİNTİSİZ SULU FAZ REFORMLAMA SİSTEMİ İLE BUĞDAY SAMANI VE KENAF LİGNOSELÜLOZİK BİYOKÜTLELERİNİN GAZLAŞTIRILMASI KİMYA ANABİLİM

Detaylı

SU ÜRÜNLERİNDE MEKANİZASYON-2

SU ÜRÜNLERİNDE MEKANİZASYON-2 SU ÜRÜNLERİNDE MEKANİZASYON-2 Yrd.Doç.Dr. Mehmet Ali Dayıoğlu Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarım Makinaları & Teknolojileri Mühendisliği Bölümü Kaynak: YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI VE TEKNOLOJİLERİ

Detaylı

Bölüm 2. Bu slaytlarda anlatılanlar sadece özet olup ayrıntılı bilgiler derste verilecektir.

Bölüm 2. Bu slaytlarda anlatılanlar sadece özet olup ayrıntılı bilgiler derste verilecektir. Bölüm 2 Bu slaytlarda anlatılanlar sadece özet olup ayrıntılı bilgiler derste verilecektir. *Hidrojen evrende en bol bulunan elementtir (%70). Dünyada ise oksijendir. Tüm yıldızlar ve birçok gezegen çok

Detaylı

Hidrojen Depolama Yöntemleri

Hidrojen Depolama Yöntemleri Gazi Üniversitesi Makina Mühendisliği Bölümü Maltepe-Ankara Hidrojen Depolama Yöntemleri Y.Doç.Dr.Muhittin BİLGİLİ İçerik Enerji taşıyıcısı olarak H 2 ve uygulamaları, Hidrojen depolama metodları, Sıkıştırılmış

Detaylı

2010-2011 EĞİTİM ÖĞRETİM YILI ÖZEL ÇAMLICA KALEM İLKÖĞRETİM OKULU OKULLARDA ORMAN PROGRAMI ORMANDAN BİO ENERJİ ELDE EDİLMESİ YIL SONU RAPORU

2010-2011 EĞİTİM ÖĞRETİM YILI ÖZEL ÇAMLICA KALEM İLKÖĞRETİM OKULU OKULLARDA ORMAN PROGRAMI ORMANDAN BİO ENERJİ ELDE EDİLMESİ YIL SONU RAPORU 2010-2011 EĞİTİM ÖĞRETİM YILI ÖZEL ÇAMLICA KALEM İLKÖĞRETİM OKULU OKULLARDA ORMAN PROGRAMI ORMANDAN BİO ENERJİ ELDE EDİLMESİ YIL SONU RAPORU AYLAR HAFTALAR EYLEM VE ETKİNLİKLER 2 Okullarda Orman projesini

Detaylı

İÇERİK. Amaç Yanma Dizel motorlardan kaynaklanan emisyonlar Dizel motor kaynaklı emisyonların insan ve çevre sağlığına etkileri Sonuç

İÇERİK. Amaç Yanma Dizel motorlardan kaynaklanan emisyonlar Dizel motor kaynaklı emisyonların insan ve çevre sağlığına etkileri Sonuç SAKARYA 2011 İÇERİK Amaç Yanma Dizel motorlardan kaynaklanan emisyonlar Dizel motor kaynaklı emisyonların insan ve çevre sağlığına etkileri Sonuç Yanma prosesinin incelenmesi ve temel yanma ürünleri Sıkıştırmalı

Detaylı

TOPRAK TOPRAK TEKSTÜRÜ (BÜNYESİ)

TOPRAK TOPRAK TEKSTÜRÜ (BÜNYESİ) TOPRAK Toprak esas itibarı ile uzun yılların ürünü olan, kayaların ve organik maddelerin türlü çaptaki ayrışma ürünlerinden meydana gelen, içinde geniş bir canlılar âlemini barındırarak bitkilere durak

Detaylı

1) Biyokütleye Uygulanan Fiziksel Prosesler

1) Biyokütleye Uygulanan Fiziksel Prosesler 1) Biyokütleye Uygulanan Fiziksel Prosesler 1. Su giderme 2. Kurutma 3. Boyut küçültme 4. Yoğunlaştırma 5. Ayırma Su giderme işleminde nem, sıvı fazda gideriliyor. Kurutma işleminde nem, buhar fazda gideriliyor.

Detaylı

ÖĞRENME ALANI: Canlılar ve Hayat 6.ÜNİTE: Canlılar ve Enerji ilişkileri

ÖĞRENME ALANI: Canlılar ve Hayat 6.ÜNİTE: Canlılar ve Enerji ilişkileri ÖĞRENME ALANI: Canlılar ve Hayat 6.ÜNİTE: Canlılar ve Enerji ilişkileri Ayrıca bitkilerin yapraklarına yeşil rengi de klorofil adı verilen bu yapılar verir. Besin Zinciri: - Aynı ekosistemde yaşayan canlıların

Detaylı

ÇALIŞMA YAPRAĞI KONU ANLATIMI

ÇALIŞMA YAPRAĞI KONU ANLATIMI ÇALIŞMA YAPRAĞI KONU ANLATIMI HATUN ÖZTÜRK 20338647 Küresel Isınma Küresel ısınma, dünya atmosferi ve okyanuslarının ortalama sıcaklıklarında belirlenen artış için kullanılan bir terimdir. Fosil yakıtların

Detaylı

YAKIT PİLLERİ. Cihat DEMİREL

YAKIT PİLLERİ. Cihat DEMİREL YAKIT PİLLERİ Cihat DEMİREL 16360030 İçindekiler Yakıt pilleri nasıl çalışır? Yakıt Pili Çalışma Prensibi Yakıt pilleri avantaj ve dezavantajları nelerdir? 2 Yakıt Pilleri Nasıl Çalışır? Tükenmez ve hiç

Detaylı

1.10.2015. Kömür ve Doğalgaz. Öğr. Gör. Onur BATTAL

1.10.2015. Kömür ve Doğalgaz. Öğr. Gör. Onur BATTAL Kömür ve Doğalgaz Öğr. Gör. Onur BATTAL 1 2 Kömür yanabilen sedimanter organik bir kayadır. Kömür başlıca karbon, hidrojen ve oksijen gibi elementlerin bileşiminden oluşmuş, diğer kaya tabakalarının arasında

Detaylı

3.1. Karbonhidratların Tanımı 3.2. Karbonhidratların Sınıflandırılması 3.3. Monosakkaritler ve Monosakkarit Türevleri Monosakkaritler

3.1. Karbonhidratların Tanımı 3.2. Karbonhidratların Sınıflandırılması 3.3. Monosakkaritler ve Monosakkarit Türevleri Monosakkaritler 3.1. Karbonhidratların Tanımı 3.2. Karbonhidratların Sınıflandırılması 3.3. Monosakkaritler ve Monosakkarit Türevleri 3.3.1. Monosakkaritler 3.3.1.1. Monosakkaritlerin isimlendirilmesi 3.3.2. Monosakkaritlerin

Detaylı

ALKOL ELDE EDİLME TEPKİMELERİ ALKOL KİMYASAL ÖZELLİKLERİ

ALKOL ELDE EDİLME TEPKİMELERİ ALKOL KİMYASAL ÖZELLİKLERİ ALKOL ELDE EDİLME TEPKİMELERİ ALKOL KİMYASAL ÖZELLİKLERİ Alkollerin Elde Edilme Yöntemleri 1. Alkil Halojenürlerin Bazlarla Tepkimesi: Alkil halojenürlerin seyreltik NaOH ya da KOH gibi bazlarla ısıtılması

Detaylı

Gönen Enerji Biyogaz, Sentetik Petrol, Organik Gübre ve Hümik Asit Tesisleri: Ar-Ge Odaklı Örnek Bir Simbiyoz Çalışması Hasan Alper Önoğlu

Gönen Enerji Biyogaz, Sentetik Petrol, Organik Gübre ve Hümik Asit Tesisleri: Ar-Ge Odaklı Örnek Bir Simbiyoz Çalışması Hasan Alper Önoğlu Gönen Enerji Biyogaz, Sentetik Petrol, Organik Gübre ve Hümik Asit Tesisleri: Ar-Ge Odaklı Örnek Bir Simbiyoz Çalışması Hasan Alper Önoğlu Altaca Çevre Teknolojileri ve Enerji Üretim A.Ş. Yönetim Kurulu

Detaylı

1. Üreticiler 2. Tüketiciler. 3. Ayrıştırıcılar

1. Üreticiler 2. Tüketiciler. 3. Ayrıştırıcılar BESİN ZİNCİRİ VE ENERJİ AKIŞI Doğada canlıların birbiriyle beslenmesi ve enerjinin ayrıştırıcılara kadar geçmesiyle oluşan döngüye besin zinciri denir. Birbirlerine bağlı besin zincirine besin ağı denir.

Detaylı

TEST 1. Hücre Solunumu. 4. Aşağıda verilen moleküllerden hangisi oksijenli solunumda substrat olarak kullanılamaz? A) Glikoz B) Mineral C) Yağ asidi

TEST 1. Hücre Solunumu. 4. Aşağıda verilen moleküllerden hangisi oksijenli solunumda substrat olarak kullanılamaz? A) Glikoz B) Mineral C) Yağ asidi 1. Termometre Çimlenen bezelye tohumlar Termos Çimlenen bezelye tohumları oksijenli solunum yaptığına göre yukarıdaki düzenekle ilgili, I. Termostaki oksijen miktarı azalır. II. Termometredeki sıcaklık

Detaylı

5730 yıllık fiziksel yarı ömrü boyunca 158 kev (maksimum) enerjiye sahip -β partikülleri yayarak stabil bir element olan 14 N e bozunur.

5730 yıllık fiziksel yarı ömrü boyunca 158 kev (maksimum) enerjiye sahip -β partikülleri yayarak stabil bir element olan 14 N e bozunur. 14 C İLE YAŞ TAYİNİ 14 C ün meydana gelişi atmosferde azot atomlarının sürekli olarak kozmik ışınlarla etkileşime girmesi sonunda ve patlatılan nükleer bombalar ya da nükleer ve fosil yakıt kullanan enerji

Detaylı

Öğretim Üyeleri İçin Ön Söz Öğrenciler İçin Ön Söz Teşekkürler Yazar Hakkında Çevirenler Çeviri Editöründen

Öğretim Üyeleri İçin Ön Söz Öğrenciler İçin Ön Söz Teşekkürler Yazar Hakkında Çevirenler Çeviri Editöründen Öğretim Üyeleri İçin Ön Söz Öğrenciler İçin Ön Söz Teşekkürler Yazar Hakkında Çevirenler Çeviri Editöründen ix xiii xv xvii xix xxi 1. Çevre Kimyasına Giriş 3 1.1. Çevre Kimyasına Genel Bakış ve Önemi

Detaylı

İstanbul Bilgi Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği. Çevreye Duyarlı Sürdürülebilir ve Yenilenebilir Enerji Üretimi ve Kullanımı

İstanbul Bilgi Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği. Çevreye Duyarlı Sürdürülebilir ve Yenilenebilir Enerji Üretimi ve Kullanımı İstanbul Bilgi Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği Çevreye Duyarlı Sürdürülebilir ve Yenilenebilir Enerji Üretimi ve Kullanımı Günlük Hayatımızda Enerji Tüketimi Fosil Yakıtlar Kömür Petrol Doğalgaz

Detaylı

Katı Atık Yönetiminde Arıtma Çamuru. Enes KELEŞ Kasım / 2014

Katı Atık Yönetiminde Arıtma Çamuru. Enes KELEŞ Kasım / 2014 Katı Atık Yönetiminde Arıtma Çamuru Enes KELEŞ Kasım / 2014 İÇİNDEKİLER Arıtma Çamuru Nedir? Arıtma Çamuru Nerede Oluşur? Arıtma Çamuru Çeşitleri Arıtma Çamuru Nerelerde Değerlendirilebilir? 1. Açık Alanda

Detaylı

ENERJİ YÖNETİMİ A.B.D. (İ.Ö.) TEZSİZ YÜKSEK LİSANS PROGRAMI GENEL BİLGİLERİ

ENERJİ YÖNETİMİ A.B.D. (İ.Ö.) TEZSİZ YÜKSEK LİSANS PROGRAMI GENEL BİLGİLERİ ENERJİ YÖNETİMİ A.B.D. (İ.Ö.) TEZSİZ YÜKSEK LİSANS PROGRAMI GENEL BİLGİLERİ Enerji Yönetimi A.B.D Lisansüstü Programı Tezsiz Yüksek Lisans programına kabul edilen öğrenciler zorunlu dersleri tamamlamak

Detaylı

Endüstriyel Kaynaklı Hava Kirliliği

Endüstriyel Kaynaklı Hava Kirliliği Dokuz Eylül Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Çevre Mühendisliği Bölümü, Buca/İZMİR Endüstriyel Kaynaklı Hava Kirliliği Prof.Dr. Abdurrahman BAYRAM Telefon: 0232 3017494 Faks: 0232 3017498 E-Mail: abayram@deu.edu.tr

Detaylı

TÜRKIYE NİN MEVCUT ENERJİ DURUMU

TÜRKIYE NİN MEVCUT ENERJİ DURUMU TÜRKIYE NİN MEVCUT ENERJİ DURUMU Zinnur YILMAZ* *Cumhuriyet Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Çevre Mühendisliği Bölümü, SİVAS E-mail: zinnuryilmaz@cumhuriyet.edu.tr, Tel: 0346 219 1010/2476 Özet Yüzyıllardan

Detaylı

ENERJİ AKIŞI VE MADDE DÖNGÜSÜ

ENERJİ AKIŞI VE MADDE DÖNGÜSÜ ENERJİ AKIŞI VE MADDE DÖNGÜSÜ Ekosistem, birbiriyle ilişkili canlı ve cansız unsurlardan oluşur. Ekosistem, bu unsurlar arasındaki madde ve enerji dolaşımı ile kendini besler ve yeniler. Madde döngüsü

Detaylı

Canlının yapısında bulunan organik molekül grupları; o Karbonhidratlar o Yağlar o Proteinler o Enzimler o Vitaminler o Nükleik asitler ve o ATP

Canlının yapısında bulunan organik molekül grupları; o Karbonhidratlar o Yağlar o Proteinler o Enzimler o Vitaminler o Nükleik asitler ve o ATP Tamamı karbon ( C ) elementi taşıyan moleküllerden oluşan bir gruptur. Doğal organik bileşikler canlı vücudunda sentezlenir. Ancak günümüzde birçok organik bileşik ( vitamin, hormon, antibiyotik vb. )

Detaylı

Bilim adamları canlıları hayvanlar, bitkiler, mantarlar ve mikroskobik canlılar olarak dört bölümde sınıflandırmışlar.

Bilim adamları canlıları hayvanlar, bitkiler, mantarlar ve mikroskobik canlılar olarak dört bölümde sınıflandırmışlar. 1- Canlının tanımını yapınız. Organizmaya sahip varlıklara canlı denir. 2-Bilim adamları canlıları niçin sınıflandırmıştır? Canlıların çeşitliliği, incelenmesini zorlaştırır. Bu sebeple bilim adamları

Detaylı

NOHUT SAMANI HIZLI PİROLİZİNİN DENEY TASARIMI İLE MODELLENMESİ

NOHUT SAMANI HIZLI PİROLİZİNİN DENEY TASARIMI İLE MODELLENMESİ NOHUT SAMANI HIZLI PİROLİZİNİN DENEY TASARIMI İLE MODELLENMESİ Görkem Değirmen a, Ayşe E. Pütün a, Murat Kılıç a, Ersan Pütün b, * a Anadolu Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Kimya Mühendisliği Bölümü,

Detaylı

Can boğazdan gelir.. Deveyi yardan uçuran bir tutam ottur..

Can boğazdan gelir.. Deveyi yardan uçuran bir tutam ottur.. Can boğazdan gelir.. Deveyi yardan uçuran bir tutam ottur.. 1 BESLENME BİLİMİ 2 Yaşamımız süresince yaklaşık 60 ton besin tüketiyoruz. Besinler sağlığımız ve canlılığımızın devamını sağlar. Sağlıklı bir

Detaylı

ÖMRÜNÜ TAMAMLAMIŞ LASTİKLERİN GERİ KAZANIMINDA PİROLİZ YÖNTEMİ

ÖMRÜNÜ TAMAMLAMIŞ LASTİKLERİN GERİ KAZANIMINDA PİROLİZ YÖNTEMİ ÖMRÜNÜ TAMAMLAMIŞ LASTİKLERİN GERİ KAZANIMINDA PİROLİZ YÖNTEMİ Onursal Yakaboylu Aslı İşler Filiz Karaosmanoğlu 1 Onursal Yakaboylu - Atık Sempozyumu / Antalya 19/04/2011 İÇERİK Lastik Atık lastik Atık

Detaylı

SU VE HÜCRE İLİŞKİSİ

SU VE HÜCRE İLİŞKİSİ SU VE HÜCRE İLİŞKİSİ Oluşturacağı her 1 g organik madde için bitkinin 500 g kadar suyu kökleriyle alması ve tepe (uç) noktasına kadar taşıyarak atmosfere aktarması gerekir. Normal su düzeyinde hayvan hücrelerinin

Detaylı

6. Biyoloji dersi BELEDİYE YARIŞMASI Lise I (birinci) sınıf (cevap anahtarı)

6. Biyoloji dersi BELEDİYE YARIŞMASI Lise I (birinci) sınıf (cevap anahtarı) 6. Biyoloji dersi BELEİYE YARIŞMASI Lise I (birinci) sınıf (cevap anahtarı) 1. Verilen resimdeki boş alanları işaretle! a) bitki hücresi b) kloroplast c) şeker (glikoz, nişasta) ve oksijen ç) sıcaklık

Detaylı

KÖMÜRÜN GAZLAŞTIRILMASI YOLUYLA ELDE EDİLEN SENTEZ GAZINDAN METANOL ÜRETİMİ

KÖMÜRÜN GAZLAŞTIRILMASI YOLUYLA ELDE EDİLEN SENTEZ GAZINDAN METANOL ÜRETİMİ Ek 2 ULUSAL ÖĞRENCİ TASARIM YARIŞMASI PROBLEM TANIMI KÖMÜRÜN GAZLAŞTIRILMASI YOLUYLA ELDE EDİLEN SENTEZ GAZINDAN METANOL ÜRETİMİ 1. Giriş Türk kömür rezervlerinden metanol üretimi Kömürden metanol üretimi,

Detaylı

EKOSİSTEM. Cihangir ALTUNKIRAN

EKOSİSTEM. Cihangir ALTUNKIRAN EKOSİSTEM Cihangir ALTUNKIRAN Ekosistem Nedir? Bir bölge içerisinde bulunan canlı ve cansız varlıkların karşılıklı oluşturdukları sisteme ekosistem denir. Ekosistem Bileşenleri Canlı Öğeler Üreticiler

Detaylı

KİMYA-IV. Yrd. Doç. Dr. Yakup Güneş

KİMYA-IV. Yrd. Doç. Dr. Yakup Güneş KİMYA-IV Yrd. Doç. Dr. Yakup Güneş Organik Kimyaya Giriş Kimyasal bileşikler, eski zamanlarda, elde edildikleri kaynaklara bağlı olarak Anorganik ve Organik olmak üzere, iki sınıf altında toplanmışlardır.

Detaylı

Ayxmaz/biyoloji. Azot döngüsü. Azot kaynakları 1. Atmosfer 2. Su 3. Kara 4. Canlılar. Azot döngüsü

Ayxmaz/biyoloji. Azot döngüsü. Azot kaynakları 1. Atmosfer 2. Su 3. Kara 4. Canlılar. Azot döngüsü Azot döngüsü Azot kaynakları 1. Atmosfer 2. Su 3. Kara 4. Canlılar Azot döngüsü 1. Azot bitkiler tarafından organik moleküllerin (A.asit,organik baz vb.)yapısına katılır. 2. Bitkiler azotu sadece NO3-

Detaylı

1. Biyodizel Nedir? 2. Biyodizel in Tarihsel Gelişimi. 3. Biyodizel Üretim Aşaması. 4. Dünyada Biyodizel. 5. Türkiyede Biyodizel

1. Biyodizel Nedir? 2. Biyodizel in Tarihsel Gelişimi. 3. Biyodizel Üretim Aşaması. 4. Dünyada Biyodizel. 5. Türkiyede Biyodizel SİNEM ÖZCAN 1. Biyodizel Nedir? 2. Biyodizel in Tarihsel Gelişimi 3. Biyodizel Üretim Aşaması 4. Dünyada Biyodizel 5. Türkiyede Biyodizel 6. Biyodizel in Çevresel Özellikleri & Faydaları 7. Çeşitli Biyodizel

Detaylı

YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI VE ÇEVRE MEVZUATI

YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI VE ÇEVRE MEVZUATI YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI VE ÇEVRE MEVZUATI Dr. Gülnur GENÇLER ABEŞ Çevre Yönetimi ve Denetimi Şube Müdürü Çevre ve Şehircilik İl Müdürlüğü 06/02/2016 YENİLENEBİLİR ENERJİ NEDİR? Sürekli devam eden

Detaylı

Proje Adı ASİT YAĞMURLARININ BİTKİ YAPRAKLARI ÜZERİNE ETKİSİ. Proje Grubu KARINCA. Emrah AVCI Abdullah Bayram GÜRDAL

Proje Adı ASİT YAĞMURLARININ BİTKİ YAPRAKLARI ÜZERİNE ETKİSİ. Proje Grubu KARINCA. Emrah AVCI Abdullah Bayram GÜRDAL Y.İ.B.O. ÖĞRETMENLERİ (FEN VE TEKNOLOJİ, FİZİK, KİMYA, BİYOLOJİ VE MATEMATİK) PROJE DANIŞMANLIĞI Proje Adı ASİT YAĞMURLARININ BİTKİ YAPRAKLARI ÜZERİNE ETKİSİ Proje Grubu KARINCA Grubu Üyeleri Asıl alt

Detaylı

MADDENİN SINIFLANDIRILMASI

MADDENİN SINIFLANDIRILMASI MADDENİN SINIFLANDIRILMASI MADDE Saf madde Karışımlar Element Bileşik Homojen Karışımlar Heterojen Karışımlar ELEMENT Tek cins atomlardan oluşmuş saf maddeye element denir. ELEMENTLERİN ÖZELLİKLERİ Elementler

Detaylı

Enerji ve İklim Haritası

Enerji ve İklim Haritası 2013/2 ENERJİ İŞLERİ GENEL MÜDÜRLÜĞÜ Enerji ve Çevre Yönetimi Dairesi Başkanlığı Enerji ve İklim Haritası Uzm. Yrd. Çağrı SAĞLAM 22.07.2013 Redrawing The Energy Climate Map isimli kitabın çeviri özetidir.

Detaylı

TARIMSAL YAPILAR. Prof. Dr. Metin OLGUN. Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarımsal Yapılar ve Sulama Bölümü

TARIMSAL YAPILAR. Prof. Dr. Metin OLGUN. Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarımsal Yapılar ve Sulama Bölümü TARIMSAL YAPILAR Prof. Dr. Metin OLGUN Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarımsal Yapılar ve Sulama Bölümü HAFTA KONU 1 Giriş, İklimsel Çevre ve Yönetimi Temel Kavramlar 2 İklimsel Çevre Denetimi Isı

Detaylı

ıda olarak tüketilen tarım ürünlerinden biyoyakıt üretilebilir mi?

ıda olarak tüketilen tarım ürünlerinden biyoyakıt üretilebilir mi? TÜRKİYE 12. GIDA KONGRESİ, 5-7 EKİM 2016 EDİRNE ıda olarak tüketilen tarım ürünlerinden biyoyakıt üretilebilir mi? Ayşe Avcı arya Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Gıda Mühendisliği Bölümü, 54187, Serdivan

Detaylı

Organik Atıkların Değerlendirilmesi- BİYOGAZ: Üretimi ve Kullanımı ECS KĐMYA ĐNŞ. SAN. VE TĐC. LTD. ŞTĐ.

Organik Atıkların Değerlendirilmesi- BİYOGAZ: Üretimi ve Kullanımı ECS KĐMYA ĐNŞ. SAN. VE TĐC. LTD. ŞTĐ. Organik Atıkların Değerlendirilmesi- BİYOGAZ: Üretimi ve Kullanımı ECS KĐMYA ĐNŞ. SAN. VE TĐC. LTD. ŞTĐ. BİYOGAZ NEDİR? Anaerobik şartlarda, organik atıkların çeşitli mikroorganizmalarca çürütülmesi sonucu

Detaylı

YAZILIYA HAZIRLIK SORULARI. 9. Sınıf 2 KARBONHİDRAT LİPİT (YAĞ)

YAZILIYA HAZIRLIK SORULARI. 9. Sınıf 2 KARBONHİDRAT LİPİT (YAĞ) YAZILIYA HAZIRLIK SORULARI 9. Sınıf 2 KARBONHİDRAT LİPİT (YAĞ) DOĞRU YANLIŞ SORULARI Depo yağlar iç organları basınç ve darbelerden korur. Steroitler hücre zarının yapısına katılır ve geçirgenliğini artırır.

Detaylı

Ekosistem ve Özellikleri

Ekosistem ve Özellikleri Ekosistem ve Özellikleri Öğr. Gör. Özgür ZEYDAN http://cevre.beun.edu.tr/zeydan/ Ekosistem Belirli bir bölgede yaşayan ve birbirleriyle sürekli etkileşim halindeki canlılar (biyotik faktörler) ve cansız

Detaylı

Genel Kimya Prensipleri ve Modern Uygulamaları Petrucci Harwood Herring 8. Baskı. Bölüm 4: Kimyasal Tepkimeler

Genel Kimya Prensipleri ve Modern Uygulamaları Petrucci Harwood Herring 8. Baskı. Bölüm 4: Kimyasal Tepkimeler Genel Kimya Prensipleri ve Modern Uygulamaları Petrucci Harwood Herring 8. Baskı Bölüm 4: Kimyasal Tepkimeler İçindekiler 4-1 Kimyasal Tepkimeler ve Kimyasal Eşitlikler 4-2 Kimyasal Eşitlik ve Stokiyometri

Detaylı

ENERJİ ALTYAPISI ve YATIRIMLARI Hüseyin VATANSEVER EBSO Yönetim Kurulu Sayman Üyesi Enerji ve Enerji Verimliliği Çalışma Grubu Başkanı

ENERJİ ALTYAPISI ve YATIRIMLARI Hüseyin VATANSEVER EBSO Yönetim Kurulu Sayman Üyesi Enerji ve Enerji Verimliliği Çalışma Grubu Başkanı ENERJİ ALTYAPISI ve YATIRIMLARI Hüseyin VATANSEVER EBSO Yönetim Kurulu Sayman Üyesi Enerji ve Enerji Verimliliği Çalışma Grubu Başkanı İZMİR BÖLGESİ ENERJİ FORUMU 1 Kasım 2014/ İzmir Mimarlık Merkezi FOSİL

Detaylı

1-GİRİ 1.1- BİYOKİMYANIN TANIMI VE KONUSU.-

1-GİRİ 1.1- BİYOKİMYANIN TANIMI VE KONUSU.- 1-GİRİ 1.1- BİYOKİMYANIN TANIMI VE KONUSU.- Biyokimya sözcüğü biyolojik kimya (=yaşam kimyası) teriminin kısaltılmış şeklidir. Daha eskilerde, fizyolojik kimya terimi kullanılmıştır. Gerçekten de Biyokimya

Detaylı

Kanalizasyon Atıklarının Geri Dönüşümü Projesi (Antalya Tesisi)

Kanalizasyon Atıklarının Geri Dönüşümü Projesi (Antalya Tesisi) Kanalizasyon Atıklarının Geri Dönüşümü Projesi (Antalya Tesisi) Hakkımızda Şirketimiz DEMİREKEN ENERJİ AŞ. 2012 yılından bu yana yenilenebilir enerji alanında yatırım yapmayı hedef olarak benimsemiştir.

Detaylı

Filiz KARAOSMANOĞLU İTÜ 19 Nisan 2008 BĐYOYAKIT

Filiz KARAOSMANOĞLU İTÜ 19 Nisan 2008 BĐYOYAKIT Filiz KARAOSMANOĞLU İTÜ 19 Nisan 2008 TÜRKİYE DE BİYOYAKIT B GELİŞ İŞMELERİ BĐYOYAKIT İÇERİK Niçin Biyoyakıtlar? Biyoyakıt Teknolojisi Dünya Enerji Profili ve Biyoyakıtlar Türkiye Enerji Profili ve Biyoyakıtlar

Detaylı

Solunumda organik bileşikler karbondioksite yükseltgenir ve absorbe edilen oksijen ise suya indirgenir.

Solunumda organik bileşikler karbondioksite yükseltgenir ve absorbe edilen oksijen ise suya indirgenir. Solunum bütün aktif hücrelerde oksijenin absorbe edilmesi ve buna eşdeğer miktarda karbondioksitin salınması şeklinde sürekli olarak devam eden bir prosestir. Solunumda organik bileşikler karbondioksite

Detaylı

YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARIMIZ VE ELEKTRİK ÜRETİMİ. Prof. Dr. Zafer DEMİR --

YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARIMIZ VE ELEKTRİK ÜRETİMİ. Prof. Dr. Zafer DEMİR -- YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARIMIZ VE ELEKTRİK ÜRETİMİ Prof. Dr. Zafer DEMİR -- zaferdemir@anadolu.edu.tr Konu Başlıkları 2 Yenilenebilir Enerji Türkiye de Politikası Türkiye de Yenilenebilir Enerji Teşvikleri

Detaylı

ÇD07 BUĞDAY SAPI SABİT YATAK PİROLİZİNİNİNCELENMESİ VE SIVI ÜRÜNÜN KARAKTERİZASYONU

ÇD07 BUĞDAY SAPI SABİT YATAK PİROLİZİNİNİNCELENMESİ VE SIVI ÜRÜNÜN KARAKTERİZASYONU 1 ÇD07 BUĞDAY SAPI SABİT YATAK PİROLİZİNİNİNCELENMESİ VE SIVI ÜRÜNÜN KARAKTERİZASYONU M. Aslı DERMAN, Funda ATEŞ Anadolu Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık Fakültesi, Kimya Mühendisliği Bölümü, İki Eylül

Detaylı

Geri Dönüşüme Katıl,Dünyaya Sahip Çık İLERİ PİROLİZ

Geri Dönüşüme Katıl,Dünyaya Sahip Çık İLERİ PİROLİZ BİYO KÜTLE ENERJİ Geri Dönüşüme Katıl,Dünyaya Sahip Çık İLERİ PİROLİZ «Son balık tutulduğunda, Son kuş vurulduğunda, Son ağaç kesildiğinde, Son nehir kuruduğunda, Paranın yenilecek bir şey olmadığını anlayacaksınız!»

Detaylı

İÇİNDEKİLER BÖLÜM 1. ÖNSÖZ... vii. YAZAR HAKKINDA... ix. ŞEKİLLER LİSTESİ... xix. TABLOLAR LİSTESİ... xxiii

İÇİNDEKİLER BÖLÜM 1. ÖNSÖZ... vii. YAZAR HAKKINDA... ix. ŞEKİLLER LİSTESİ... xix. TABLOLAR LİSTESİ... xxiii İÇİNDEKİLER ÖNSÖZ... vii YAZAR HAKKINDA... ix ŞEKİLLER LİSTESİ... xix TABLOLAR LİSTESİ... xxiii BÖLÜM 1 1. KÜRESEL ISINMA VE İKLİM DEĞİŞİMİ...3 1.1. KÜRESEL İKLİM DEĞİŞİMİ...26 1.2. KÜRESEL ISINMA...27

Detaylı

KÜRESELLEŞEN DÜNYA GERÇEKLERİ TÜRKİYE NİN ENERJİ GÖRÜNÜMÜ VE TEMİZ TEKNOLOJİLER

KÜRESELLEŞEN DÜNYA GERÇEKLERİ TÜRKİYE NİN ENERJİ GÖRÜNÜMÜ VE TEMİZ TEKNOLOJİLER KÜRESELLEŞEN DÜNYA GERÇEKLERİ TÜRKİYE NİN ENERJİ GÖRÜNÜMÜ VE TEMİZ TEKNOLOJİLER Prof.Dr. Hasancan OKUTAN İTÜ Kimya Mühendisliği Bölümü okutan@itu.edu.tr 24 Ekim 2014 29. Mühendislik Dekanları Konseyi Toplantısı

Detaylı

Kloroform, eter ve benzen gibi organik çözücülerde çözünen bunun yanı sıra suda çözünmeyen veya çok az çözünen organik molekül grubudur.

Kloroform, eter ve benzen gibi organik çözücülerde çözünen bunun yanı sıra suda çözünmeyen veya çok az çözünen organik molekül grubudur. Kloroform, eter ve benzen gibi organik çözücülerde çözünen bunun yanı sıra suda çözünmeyen veya çok az çözünen organik molekül grubudur. Yağların suda çözünmemesi canlılığın devamı içi önemlidir. Çünkü

Detaylı

7. Sınıf Fen ve Teknoloji Dersi 4. Ünite: Madde ve Yapısı Konu: Elementler ve Sembolleri

7. Sınıf Fen ve Teknoloji Dersi 4. Ünite: Madde ve Yapısı Konu: Elementler ve Sembolleri ÖĞRETĐM TEKNOLOJĐLERĐ VE MATERYAL GELĐŞĐMĐ 7. Sınıf Fen ve Teknoloji Dersi 4. Ünite: Madde ve Yapısı Konu: Elementler ve Sembolleri Çalışma Yaprağı Konu Anlatımı-Değerlendirme çalışma Yaprağı- Çözümlü

Detaylı

ENERJİ TARIMI ANTALYA 2013 MUSTAFA ACAR KTAE-SAMSUN

ENERJİ TARIMI ANTALYA 2013 MUSTAFA ACAR KTAE-SAMSUN ENERJİ TARIMI ANTALYA 2013 MUSTAFA ACAR KTAE-SAMSUN Enerji Tarımı Nedir? Dünyada üretilmekte olan yağlı tohumlu bitkilerin (kolza, soya, aspir, ayçiçeği vb.) ham yağından biyodizel, karbonhidrat bitkilerinin

Detaylı

BİYOYAKITLAR ve ENERJİ TARIMI. Prof. Dr. Fikret AKINERDEM Yrd. Doç. Dr. Özden ÖZTÜRK S.Ü. Ziraat Fakültesi

BİYOYAKITLAR ve ENERJİ TARIMI. Prof. Dr. Fikret AKINERDEM Yrd. Doç. Dr. Özden ÖZTÜRK S.Ü. Ziraat Fakültesi BİYOYAKITLAR ve ENERJİ TARIMI Prof. Dr. Fikret AKINERDEM Yrd. Doç. Dr. Özden ÖZTÜRK S.Ü. Ziraat Fakültesi ENERJİ TARIMI VE ÜLKE GERÇEĞİ Canlılığın vazgeçilmezleri; enerji ve tarım: Devletin-varlığın, Bağımsızlığın,

Detaylı

Organik bileşikler; karbonhidratlar, lipidler, proteinler, vitaminler ve nükleik asitler olmak üzere beş gruba ayrılır.

Organik bileşikler; karbonhidratlar, lipidler, proteinler, vitaminler ve nükleik asitler olmak üzere beş gruba ayrılır. ORGANİK BİLEŞİKLER **Organik bileşikler: Canlılar tarafından sentezlenirler. Yapılarında C, H, atomlarını bulundururlar. Organik bileşikler; karbonhidratlar, lipidler, proteinler, vitaminler ve nükleik

Detaylı

ÖĞRETĐM TEKNOLOJĐLERĐ VE MATERYAL GELĐŞĐMĐ ÇALIŞMA YAPRAĞI

ÖĞRETĐM TEKNOLOJĐLERĐ VE MATERYAL GELĐŞĐMĐ ÇALIŞMA YAPRAĞI ÖĞRETĐM TEKNOLOJĐLERĐ VE MATERYAL GELĐŞĐMĐ ÇALIŞMA YAPRAĞI REAKSĐYON HIZINA ETKĐ EDEN FAKTÖRLER YASEMĐN KONMAZ 20338575 Çalışma Yaprağı Ders Anlatımı: REAKSĐYON HIZINA ETKĐ EDEN FAKTÖRLER: 1.Reaktif Maddelerin

Detaylı

Suyun Fizikokimyasal Özellikleri

Suyun Fizikokimyasal Özellikleri Suyun Fizikokimyasal Özellikleri Su bitkinin yaşamında yaşamsal bir rol oynar. Bitki tarafından yapılan her gram başına organik madde için kökler tarafından 500 gr su alınır. Bu su, bitkinin bir ucundan

Detaylı

Prof. Dr. Filiz Özçelik. Ankara Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Gıda Mühendisliği Bölümü

Prof. Dr. Filiz Özçelik. Ankara Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Gıda Mühendisliği Bölümü Prof. Dr. Filiz Özçelik Ankara Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Gıda Mühendisliği Bölümü Fermantasyon Nedir? Mikroorganizmaların enerji temin etme yolları Solunum: Son elektron (H) alıcısı (akseptörü)oksijen

Detaylı

Dünya Enerji Görünümü Dr. Fatih Birol Baş Ekonomist, Uluslararası Enerji Ajansı (IEA) İstanbul, 20 Aralık 2013

Dünya Enerji Görünümü Dr. Fatih Birol Baş Ekonomist, Uluslararası Enerji Ajansı (IEA) İstanbul, 20 Aralık 2013 Dünya Enerji Görünümü 2013 Dr. Fatih Birol Baş Ekonomist, Uluslararası Enerji Ajansı (IEA) İstanbul, 20 Aralık 2013 Günümüzde dünyanın enerji görünümü Enerji sektöründeki bazı ezberler bozuluyor. Ülkelerin

Detaylı

Paylaşılan elektron ya da elektronlar, her iki çekirdek etrafında dolanacaklar, iki çekirdek arasındaki bölgede daha uzun süre bulundukları için bu

Paylaşılan elektron ya da elektronlar, her iki çekirdek etrafında dolanacaklar, iki çekirdek arasındaki bölgede daha uzun süre bulundukları için bu 4.Kimyasal Bağlar Kimyasal Bağlar Aynı ya da farklı cins atomları bir arada tutan kuvvetlere kimyasal bağlar denir. Pek çok madde farklı element atomlarının birleşmesiyle meydana gelmiştir. İyonik bağ

Detaylı

Eco new farmers. Modül 2- Toprak ve Besin Döngüsü. Bölüm 2- Bitki/Toprak sistemi

Eco new farmers. Modül 2- Toprak ve Besin Döngüsü. Bölüm 2- Bitki/Toprak sistemi Eco new farmers Modül 2- Toprak ve Besin Döngüsü Bölüm 2- Bitki/Toprak sistemi Modül 2 Toprak ve Besin Döngüsü Bölüm 2 Bitki / Toprak sistemi www.econewfarmers.eu 1. Giriş Topraktaki besin arzı ile talebi

Detaylı

STOKİYOMETRİ. Kimyasal Tepkimelerde Kütle İlişkisi

STOKİYOMETRİ. Kimyasal Tepkimelerde Kütle İlişkisi STOKİYOMETRİ Kimyasal Tepkimelerde Kütle İlişkisi Sülfür oksijen içerisinde yanarak kükürt dioksit oluşturur. Modeller elementel sülfürü (S8), oksijeni ve kükürt dioksit moleküllerini göstermektedir. Her

Detaylı

Faz ( denge) diyagramları

Faz ( denge) diyagramları Faz ( denge) diyagramları İki elementin birbirleriyle karıştırılması sonucunda, toplam iç enerji mimimum olacak şekilde yeni atom düzenleri meydana gelir. Fazlar, İç enerjinin minimum olmasını sağlayacak

Detaylı

Karbonmonoksit (CO) Oluşumu

Karbonmonoksit (CO) Oluşumu Yanma Kaynaklı Emisyonların Oluşum Mekanizmaları Karbonmonoksit (CO) Oluşumu Karbonmonoksit emisyonlarının ana kaynağı benzinli taşıt motorlarıdır. H/Y oranının CO emisyonu üzerine etkisi çok fazladır.

Detaylı

FOSİL YAKITLARIN YANMASI

FOSİL YAKITLARIN YANMASI Kömür, sıvı yakıtlar ve doğal gazın yakılması sırasında açığa çıkan bazı gazların zehirleyici etkileri ve çevre için zararları vardır. Kükürtdioksit (SO 2 ) ve (NO x ) ler bu zararlı gazların miktar ve

Detaylı