BİYOKÜTLE HİDROLİZATLARININ DÜŞÜK SICAKLIK-BUHAR FAZINDA KATALİTİK GAZLAŞTIRILMASI *

Transkript

1 BİYOKÜTLE HİDROLİZATLARININ DÜŞÜK SICAKLIK-BUHAR FAZINDA KATALİTİK GAZLAŞTIRILMASI * Low Temperature-Steam Phase Catalytic Gasification of biomass Hydrolysates * Yelda KENİŞ Kimya Anabilim Dalı Arif HASANĞLU Kimya Anabilim Dalı ÖZET Bu çalışmada, kenaf bitkisinin hidrolizinden elde edilen hidrolizatın düşük sıcaklık-buhar fazında katalitik olarak gazlaştırılması gerçekleştirilmiştir. Gazlaştırma ve hidrojen verimine sıcaklık, hidrolizat akış hızı ve hidrolizat konsantrasyonunun etkileri araştırılmış ve optimum deneysel parametreler cevap yüzey metodu (RSM) ile belirlenmiştir. Gazlaştırma deneyleri ppm C içeren biyokütle hidrolizatı kullanılarak C sıcaklıkta ve 0,3-1,0 ml/dk lık hidrolizat akış hızlarında gerçekleştirilmiştir. Oluşan gaz ürünlere ait sonuçlar cevap yüzey metodu ile değerlendirilerek ANOVA analizleri gerçekleştirilmiştir. Karbondioksit gazının minumum oluştuğu ve en yüksek hidrojen veriminin (1,185 mmol H2/g katalizör) gerçekleştiği deneysel koşullar 270 C sıcaklık, 0,37 ml/dk hidrolizat akış hızı ve 4000 ppm C içeriğine sahip biyokütle hidrolizatının kullanıldığı deneylerde gözlenmiştir. Kenaf hidrolizatından düşük sıcaklık ve buhar fazında katalitik gazlaştırma yöntemi ile hidrojence zengin gaz üretimi için sıcaklık, hidrolizat akış hızı ve biyokütle konsantrasyonu etkileri incelendiğinde sıcaklığın hidrojence zengin gaz karışımı eldesi için ana faktör olduğu gözlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Kenaf, Hidrojen, Cevap Yüzey Yöntemi, Optimizasyon ABSTRACT In this study, low temperature-steam phase catalytic gasification experiments of kenaf biomass hydrolysates were performed. Influence of temperature, feed flow rate and biomass feed concentration on biomass gasification were investigated and optimum parameters were obtained by Response Surface Methodology (RSM). Gasification experiments were performed at the temperatures; C, at the feed flow rates; 0,3-1,0 ml/dk and at the biomass feed concentrations ppm C. The yields of gas products were analysed by response surface methodology, the ANOVA analysis were carried out and a model was formed with the conditions that have an effect on the yields. Also, optimizations of yields were carried out. Regarding to these optimizations, when the carbondioxide yield was minimum, the optimum hydrogen yield was estimated as 1,185 mmol/ g catalyst at a temperature of 270, 33 C, at a feed flow rate 0,37 ml/dk and a biomass feed concentration at 4000 ppm C. Investigation of temperature, biomass feed concentration and feed flow rate parameters on gasification performance of kenaf biomass hydrolysate using low temperature- * Aynı başlıklı Yüksek Lisans tezinden üretilmiştir

2 steam phase catalytic gasification system showed that temperature was main factor on hydrogen-rich gas production. Key words: Kenaf, Hydrogen, Response Surface Methodology, Optimization Giriş Enerji, insan yaşamının temel girdilerinin karşılanmasında önemli bir paya sahip olmakla birlikte, aynı zamanda ülkelerin sosyal ve ekonomik olarak büyümesini sağlayan en temel ögelerin başında gelir. Dünyada kullanılan enerji kaynakları genel olarak iki ana grupta toplanmaktadır. Bunlar fosil yakıt olarak da bilinen yenilenemeyen ya da geleneksel enerji kaynakları (petrol, kömür, doğalgaz) ile yenilenebilir enerji kaynaklarıdır (güneş enerjisi, biyokütle enerjisi, jeotermal enerji, rüzgar enerjisi, dalga enerjisi, hidrojen enerjisi vs.) İnsanlığın refah seviyesinin hızla artışı özellikle fosil yakıtların kullanılması ile mümkün olmuş, fakat sanayinin gelişmesinin, hava ve çevre kirliliğini de beraberinde getirmesine yine bu yakıtlar sebep olmuştur (Ölçüm, 2006; Çağlar, 2004). Nüfus ve endüstriye bağlı olarak enerji ihtiyacının devamlı artması nedeniyle petrol, kömür ve doğalgaz gibi geleneksel yakıtlar tükenme tehlikesiyle karşı karşıya kalmıştır. Sonuç olarak yenilenebilir, ucuz ve kirliliğe neden olmayan alternatif enerji kaynaklarına ihtiyaç duyulmuştur. Günümüzde ana seçenekler biyokütle, güneş enerjisi ve rüzgar enerjisidir. Güneş enerjisi ve rüzgar enerjisi iklim koşullarına bağlı olarak değişim gösterdiğinden sürdürülebilir enerji kaynağı olarak biyokütle daha önemli görülmektedir. Biyokütle terimi genel olarak yaşayan organizmalardan üretilen maddeleri ifade etmektedir. Biyokütlenin doğrudan yakılması sonucu oluşan CO2, sera gazı etkisine neden olmaktadır ve Kyoto sözleşmesi gereği çevreye salım miktarı sınırlanmıştır. Bu nedenle, günümüzde genellikle biyokütlenin enerji yoğunluğu arttırılır ve fuel yakıta dönüştürülerek kullanılır. Dünyanın çoğalan nüfusu ve sanayileşmesi ile giderek artan enerji gereksinimini çevreyi kirletmeden ve sürdürülebilir olarak sağlayabilecek kaynakların en önemlilerinden birisi biyokütledir. Bitkilerin yetiştirilmesi güneş var olduğu süre mümkün olduğundan biyokütle tükenmeyen bir enerji kaynağıdır. Bir enerji kaynağı olarak biyokütlenin sahip olduğu olumlu ve olumsuz yönleri aşağıdaki şekilde sıralanabilir (Türe, 2001; Strezov ve ark., 2006). 1. Olumlu Yönleri: Hemen her yerde yetiştirilebilmesi, Üretim ve çevrim teknolojilerinin iyi bilinmesi, Her ölçekte verimli enerji üretimi için uygun olması, Düşük ışık şiddetlerinin yeterli olması, Depolanabilir olması, Ucuz olması, -35 C arasında sıcaklık gerektirmesi, Sosyo-ekonomik gelişmelerde önemli olması,

3 Çevre kirliliği oluşturmaması (NOx ve SO2 emisyonlarının çok düşük olması) Kül içeriğinin az olması, Sera etkisi oluşturmaması böylece atmosferde CO2 dengesi sağlaması, Asit yağmurlarına yol açmamasıdır. 2.Olumsuz Yönleri Düşük çevrim verimine sahip olması, Tarım alanları için rekabet oluşturması, Yüksek nem içeriği nedeniyle yanma sırasında yüksek enerji kaybı ve depolama sırasında çürüme gibi istenmeyen etkiler oluşturması, Düşük yoğunluklu ve büyük hacimli olmalarının taşıma, depolama ve yakma sırasında sorunlara neden olması ve Heterojen yapıda olmasıdır. Bu çalışma da biyokütle enerji kaynaklarından biri olan kenafın kısmen hidroliz edilmesi ile elde edilen hidrolizat çözeltilerinin düşük sıcaklık- buhar fazında katalitik gazlaştırılması üzerine tasarlanmıştır. Biyokütlelerin etkin dönüşümü için akış hızı, reaksiyon sıcaklığı ve çözeltinin konsantrasyonu gibi parametrelerin etkisi incelenerek optimum koşullar yanıt yüzey yöntemi (RSM) ile belirlenmiştir. Materyal ve Metot Materyal Bu çalışmada lignoselülozik biyokütle kaynakları olarak kenaf, kullanılmıştır. Kenaf Çukurova Üniversitesi Ziraat Fakültesi nden temin edilmiş ve kullanılmadan önce parçalayıcıda öğütülmüştür. Çalışmada katalizör olarak Raney Ni 2400 (Sigma) katalizörü ticari olarak temin edilerek kullanılmıştır. Metot Hidroliz Lignoselülozik materyalin hidrolizi subkritik su (100 ºC < T < 374,2 ºC ; P: Suyu sıvı fazda tutacak kadar yüksek/217,76 atm < P ) ortamında gerçekleştirilmiştir. Lignoselülozik materyaller küçük parçalar halinde parçalayıcıda (blenderda) öğütüldükten sonra 500 ml lik reaktör (Parr 4575 Model HP/HT) içinde hidroliz edilmiştir. Hidroliz işlemlerinde istenilen basınç CO2 basılarak sağlanmış ve böylece karbonik asit oluşumuyla daha etkin hidroliz işlemi gerçekleştirilmiştir. Reaktörün sıcaklığı oda sıcaklığından başlayarak istenilen sıcaklığa (250 C) yükseltilmiş ve bu sıcaklığa ulaşıldıktan sonra reaktördeki toplam gaz basıncı 4061 psi olacak şekilde CO2 gazı basılmıştır. Reaktördeki karışım 1000 rpm hızla karıştırılarak belirli sürede hidroliz deneyleri gerçekleştirilmiştir. Deney tamamlandıktan sonra reaktör buzlu su içerisine daldırılarak hızlı bir şekilde oda sıcaklığına kadar soğutulmuştur. Reaktörün suya daldırılması ile tepkimenin sona

4 erdiği kabul edilmiştir. Ekstraksiyon sonrasında süzme işlemi ile katı ve sıvı birbirinden ayrılarak, homojen sıvı çözelti düşük sıcaklık- buhar fazında katalitik gazlaştırma deneylerinde kullanılmıştır. Kesintisiz Sistem ile Hidroliz Çözeltilerinin Gazlaştırılması, Gaz Analizleri ve TOC Analizleri Kesintisiz düşük sıcaklık- buhar fazında katalitik gazlaştırma sistemi olarak Şekil 1. de gösterilen sistem kullanılmıştır. Hidrolizat çözeltileri katalizörün içinde bulunduğu kolona pompa yardımı ile gönderilmiştir. Katalizör paslanmaz çelikten yapılmış kolonun içerisine doldurularak hazırlanmıştır. Kolonun sıcaklığı bir fırın ile istenilen sıcaklığa getirilmiştir. Kolondan çıkan su-gaz karışımı bir soğutucudan geçirildikten sonra sıvı ve gaz birbirinden ayrıldıktan sonra sıvı bir rezervuarda toplanırken, oluşan gazın hacmi gaz büreti ile ölçülmüştür. Gaz karışımlarının analizi GC ile yapılmıştır. Çalışmada deneysel tasarım yöntemlerinden biri olan cevap yüzeyi metodu (RSM) kullanılmıştır. Şekil 1. Kesintisiz AVPR sistemi nin şematik görünümü Gazlaştırma deneyleri sonucunda oluşan gaz hacimleri gaz büreti ile ölçülmüştür. Gaz karışımlarının kompozisyonları, birinden argon diğerinden helyum taşıyıcı gazların geçtiği iki kanallı ve iki termal iletkenlik dedektörlü Varian-450 Gaz kromatograf ile belirlenmiştir. Hidrojen dışındaki gazların (C1-C5) saptandığı kanalda Shincarbon 100/120 mesh 2m 1/16ʹ 1mm kolon; hidrojen kanalında ise MolSieve 5A 1m 1/8ʹ Ultimetal 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. Tic. Ltd. Şti. den (İstanbul, Türkiye) sağlanan içerisinde % mol olarak sırasıyla 1,8 ± 0,036 asetilen, 4,0 ± 0,08 etilen, 3,9 ± 0,078 etan, 4,9 ± 0,098 metan, 16,0 ± 0,32 karbonmonoksit, 22,0 ± 0,44 karbondioksit ve balans sağlayacak miktarda hidrojen (47,4 ± 0,474) bulunan gaz karışımı kullanılmıştır. Gerçekleştirilen tüm deneylerden önce ve sonra kullanılan sulu çözeltiler 0,2 μm naylon filtrelerden geçirildikten sonra toplam organik karbon (TOC) içerikleri Tekmar-Dohrmann Apollo 9000 karbon analizörü kullanılarak saptanmıştır

5 Araştırma Bulguları ve Tartışma Düşük Sıcaklık-Buhar Fazında Katalitik Gazlaştırma Deneyleri Kenaf hidrolizatından kesintisiz olarak düşük sıcaklık-buhar fazında katalitik gazlaştırılma ile hidrojence zengin gaz üretiminde sıcaklığın, hidrolizat akış hızının ve biyokütle konsantrasyonunun etkisi incelenmiştir. Deneysel parametrelerin gaz ürünlere etkisi (H2, CO2 ve CH4) RSM (response surface methodology, yanıt yüzey metodu) metodu kullanılarak araştırılmıştır. Bu metodun en büyük avantajlarından biri az sayıda deneysel çalışma yaparak, birden fazla deneysel parametrenin gazlaşma verimine etkisini incelemenin mümkün olmasıdır. Deneysel tasarımda incelenmek üzere seçilen faktörler ve kodları aşağıdaki Çizelge 1. deki gibidir. Çizelge 1. Deneysel tasarımda kullanılan değişkenlerin kodları Değişkenler Semboller Değişkenlerin kodları Sıcaklık ( C) A Akış hızı (ml/dk) Biyokütle konsantrasyonu (mg/l) B 0,3 0,65 1,00 C Box-Behnken tasarımı kullanılarak (Design Expert 7.0.0) oluşturulan deneysel parametreler (15 farklı deney seti) hidrojen için elde edilen cevaplar Çizelge 2. de verilmiştir. Oluşturulan bu modellerin deneysel verileri ne ölçüde karşıladığı varyans analizi (ANOVA) ile belirlenmiştir. Bu yöntemle her bir faktörün kuadratik etkilerinin yanıtlar üzerindeki istatistiksel önemlilikleri % 95 güvenlik seviyesinde Fischer (F-testi) testi uygulanarak belirlenmiştir. Önerilen modelin sistemin gerçek yanıtına uygun bir yaklaşım olup olmadığına, lack of fit den kaynaklanan hatanın önemsiz ve regresyondan kaynaklanan varyasyonun % 95 güvenlik seviyesinde önemli olması koşuluyla karar verilmiştir. Ayrıca, modelin uygunluğu regresyon katsayısı (R 2 ), düzeltilmiş regresyon katsayısı (Adj-R 2 ), tahmin edilmiş kalıntı hata kareler toplamı (PRESS) ve tahmin edilmiş çoklu belirleme katsayısı (Pre-R 2 ) kullanılarak test edilmiştir

6 Çizelge 2. Deneysel tasarıma uygun yapılan deneylere göre sistemin hidrojen cevapları Sıcaklık ( C) Akış hızı (ml/dk) Biyokütle Konsantrasyonu (ppm C) H2 (mmol/ g katalizör) Gözlenen H2 (mmol/ g katalizör) Beklenen 230 0, ,86 0, , ,74 1, , ,25 0, , ,78 0, , ,28 0, , ,45 0, , ,16 0, , ,35 0, , ,34 0, , ,16 0, , ,28 0, , ,31 1, , ,1 0, , ,25 0, , ,33 0,19 Hidrojen İçin Model Denklemi Deneysel tasarımlara uygun olarak yapılan deneylerde elde edilen hidrojen değerleri regresyon analizine tabi tutularak, aşağıdaki eşitlik elde edilmiştir. Hidrojen verimi= 0,29 + 0,18A - 0,48B + 0,11C - 0,17AB + (5,0x10-3 )AC - 0,09BC + 0,053A 2 + 0,4B 2-0,047C 2 (4.1) Yukarıdaki eşitlikten anlaşılacağı gibi hidrojen verimini etkileyen en etkili parametrenin sıcaklık ve biyokütle konsantrasyonu olduğu görülmektedir. Deneysel parametrelerin hidrojen hacmi üzerine etkisini görebilmek için yüzey yanıt grafiği çizilmiştir (Şekil 2). Şekil 2a ve 2c ye bakıldığında akış hızının düşmesi ile birlikte hidrojen veriminin arttığı görülmüştür. Sonuçlar ayrıca sabit bir biyokütle konsantrasyonunda buhar faz reformlama sıcaklığının 230 den 290 C ye çıkarılmasıyla da hidrojen veriminde önemli bir artış olduğunu göstermiştir (Şekil 2a). Eşitlik 1 ve Şekil 2 den de görüldüğü gibi akış hızının arttırılması hidrojen verimini olumsuz olarak etkilemektedir. Sıcaklık, gazlaştırma prosesinde gaz bileşimine ve karbon dönüşümü üzerine etkili olan en önemli parametredir. Gaz verimi, ısıl değerler, char ve tar

7 oluşumu daha çok sıcaklıktan etkilenir. Bu etki reaksiyonların termodinamik davranışlarına ve endotermik ve ekzotermik reaksiyonlar arasındaki dengeye bağlıdır (Fermoso ve ark., 2009; Pinto ve ark., 2003; Kim ve ark., 2001; Xia ve ark., 2011). Biyokütlenin gazlaştırılması hidrojen üretimi için en etkili ve ekonomik bir yoldur. Biyokütle, kullanılacak hammaddenin kompozisyonundan kül içeriğinden, reaksiyon süresinden, basınçtan ve en önemlisi sıcaklıktan etkilenir (Ahmed ve ark., 2011; Mohammed ve ark., 2011). Sıcaklığın artması ile birlikte gazlaştırma süresince hidrojen üretimi endotermik gazlaştırma reaksiyonlarına bağlı olarak artar. Katalitik biyokütle gazlaştırılmasında farklı katalizörler kullanılarak katalizör kullanılmadan yapılan deneylere göre yüksek hızda su-gaz değişim ve cracking reaksiyonlara bağlı olarak yüksek miktarlarda hidrojen elde edilebilmektedir (Asadullah ve ark., 2004; Bulushev ve Ross, 2011). Mahishi ve Goswami hidrojen üretimini arttırmak için bir çalışma yayınlamışlardır (Mahishi ve Goswawi, 2007). Yapılan çalışmada çam kabuğununu CaO varlığında gazlaştırmışlardır ve sıcaklığın artması ile birlikte sorbent (CaO) varlığında hidrojen konsantrasyonunun arttığını belirtmişlerdir. Dahası, gazlaştırmada sorbent kullanılarak yapılan çalışmalarda hidrojen bileşenin sorbent kullanılmadan yapılan deneylere göre daha yüksek olduğunu bulmuşlardır (Mahishi ve Goswawi, 2007). Sıcaklık ve reaksiyon süresi biyokütle gazlaştırılması üzerine eş zamanlı bir etkiye sahiptir ve sonuçlar daha düşük hava basıncındaki reaksiyon süresi düşük hava akışına bağlı olarak artar, bunun sonucu olarak ta tüm sıcaklıklarda H2 üretimi artar (Hernandez ve ark., 2010). Tasarımdaki bağımsız değişkenlerden sıcaklık ve akış hızı faktörleri incelendiğinde p değerinin 0,05 ten küçük olduğunu görmekteyiz. Bu sonuca göre ilgili faktörlerin modeli anlamlı bir şekilde etkilediği görülmektedir. Eşitlik (1) incelendiğinde A katsayısının pozitif değere sahip olması sıcaklığın 230 den 290 C ye arttırılmasıyla hidrojen hacminin artmasına en fazla etki eden faktör olduğunu göstermektedir. Akış hızının katsayısının B (-0,48) negatif değer alması, akış hızı arttıkça hidrojen hacminin azalacağını, biyokütle konsantrasyonunu gösteren C (0,11) biyokütlenin konsantrasyonunun artmasının hidrojen verimine pozitif bir katkısı olduğunu belirtmektedir

8 a b c Şekil 2. Hidrojen yüzey yanıt grafiği a) sabit biyokütle konsantrasyonunda (2500 ppm, C); sıcaklık ( C) ve akış hızı (ml/dk); b) sabit akış hızında (0,65 ml/dk); sıcaklık ( C) ve biyokütle konsantrasyonu (ppm, C); c) sabit sıcaklıkta (260 C); akış hızı (ml/dk) ve biyokütle konsantrasyonu (ppm, C) Sonuçlar Kenaf hidrolizatından kesintisiz olarak düşük sıcaklık-buhar fazında katalitik gazlaştırılma ile hidrojence zengin gaz üretiminde sıcaklığın, hidrolizat akış hızının ve biyokütle konsantrasyonunun etkisi RSM (response surface methodology, yanıt yüzey metodu) metodu kullanılarak incelenmiştir. Bunun sonucunda; Kenaf hidrolizatının kesintisiz sistemde düşük sıcaklık-buhar fazında katalitik

9 gazlaştırılmasıyla hidrojen üretimini etkileyen en büyük faktörün sıcaklık olduğu, diğer faktörlerin ise biyokütle konsantrasyonu ve akış hızı olduğu belirlendi. Akış hızının düşürülmesi ile birlikte hidrojen veriminin arttığı görülmüştür. Sonuçlar ayrıca sabit bir biyokütle konsantrasyonunda proses sıcaklığının 230 C den 290 C ye çıkarılmasıyla hidrojen veriminde çok önemli artış olduğunu göstermiştir. Kaynaklar AHMED, T.Y., AHMAD, M.M., YUSUP, S., INAYAT, A., KHAN, Z., Mathematical and computational approaches for design of biomass gasification for hydrogen production: A review. Renewable & Sustainable Energy Reviews, 16, ASADULLAH, M., MIYAZAWA, T., ITOS, I., KUNIMORI, K., KOYAMA,S., TOMISHIGE, K.A., Comparison of Rh/CeO2/SiO2 catalysts with steam reforming catalysts, dolomite and inert materials as bed materials in low throughput fluidized bed gasification systems. Biomass Bioenergy, 26, BULUSHEV, D.A., ROSS, J.R.H., Catalysis for conversion of biomass to fuels via pyrolysis and gasification: a review. Catalysis Today, 171, ÇAĞLAR, A. (2004), Çay atığının katalitik pirolizi: Sıvı ürün verimi üzerine katalizörlerin etkisi, Kastamonu Eğitim Dergisi, Cilt: 12, No: 2, ÖLÇÜM, T. (2006), Biyodizel teknolojisi, Yüksek Lisans Tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul. FERMOSO, J., ARIAS, B., PLAZA, M.G., PEVIDA, C., RUBIERA, F., PIS, J.J., ET al High-pressure CO-gasification of coal with biomass and petroleum coke. Fuel Processing Technology, 90, HERNA NDEZ, J.J., ARANDA, G., BARBA, J., MENDOZA, J.M., Effect of steam content in the air steam flow on biomass entrained flow gasification. Fuel Processing Technology, 99, HERNA NDEZ, J.J., ARANDA-ALMANSA, G., BULA, A., Gasification of biomass wastes in an entrained flow gasifier: Effect of the particle size and the residence time. Fuel ProcessingTechnology, 91, KIM, Y.J., LEE, S.H., KIM, S.D., Coal gasification characteristics in a downer reactor. Fuel, 80, MAHISHI, M.R., GOSWAMI, D.Y., An experimental study of hydrogen production by gasification of biomass in the presence of a CO2 sorbent. International Journal ofhydrogenenergy, 32, MOHAMMED, M.A.A., SALMIATON, A., WAN, AZLINA, W.A.K.G., MOHAMMAD AMRAN, M.S., FAKHRU L-RAZİ, A., Air gasification of empty fruit bunch for hydrogen-rich gas production in a fluidized-bed reactor. Energy Conversion and Management, 52, PINTO, F., FRANCO, C,ANDRE R.N., TAVARES, C., DIAS, M., GULYURTLU, I., et al Effect of experimental conditions on CO-gasification of coal, biomass and plastics wastes withair/steam mixtures in a fluidized bed system. Fuel, 82,

10 STREZOV, V., EVANS, T.J., NELSON, P.F., Biomass and bioenergy new research. Nova science publishers, New York., U.S., TÜRE, S., Biyokütle Enerjisi Tübitak matbaası, Ankara, Türkiye, 2-6. XIA, X., MENG, X., LE, D.D., TAKARADA, T., Two-stage steam gasification of waste biomass influidized bed at low temperature: Parametric investigation sand performance optimization. BioresourceTechnology, 102,