Hidrotermal yöntemle biyokütleden de erli kimyasalların eldesi



Benzer belgeler
MODEL B YOKÜTLE OLARAK SEÇ LEN MISIRDAN H DROTERMAL YÖNTEMLE DE ERL K MYASALLARIN ELDES

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

ÇİNKO KATKILI ANTİBAKTERİYEL ÖZELLİKTE HİDROKSİAPATİT ÜRETİMİ VE KARAKTERİZASYONU

SÜPERKRİTİK SU ORTAMINDA ZEYTİN KARASUYUNUN PT KATALİZÖRÜ KULLANILARAK HİDROTERMAL ARITIMI VE GAZLAŞTIRILMASI

Onuncu Ulusal Kimya Mühendisliği Kongresi, 3-6 Eylül 2012, Koç Üniversitesi, İstanbul

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

KİMYA-IV. Yrd. Doç. Dr. Yakup Güneş

BOR KATKILI HİDROKSİAPATİT ÜRETİMİ VE KARAKTERİZASYONU

SUSAM SAPININ KATALİZÖRLÜ PİROLİZİ

HYDROTERMAL YÖNTEMİYLE NİKEL FERRİT NANOPARTİKÜLLERİN SENTEZİ VE KARAKTERİZASYONU

ÖZEL EGE L SES. HAZIRLAYAN Ö RENC LER: Tayanç HASANZADE Ahmet Rasim KARSLIO LU. DANI MAN Ö RETMEN: Mesut ESEN Dr. ule GÜRKAN

ELBİSTAN LİNYİTİ VE ATIKLARIN BİRLİKTE SIVILAŞTIRILMASI

YAZILIYA HAZIRLIK SORULARI. 9. Sınıf

NANO KURġUN ÜRETĠMĠ VE KARAKTERĠZASYONU

Sait GEZGİN, Nesim DURSUN, Fatma GÖKMEN YILMAZ

ANKARA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK LİSANS TEZİ ODUN TALAŞININ HİDROTERMAL DÖNÜŞÜMÜNDEN ELDE EDİLEN KİMYASALLARIN KARAKTERİZASYONU

ANKARA ÜNĐVERSĐTESĐ FEN BĐLĐMLERĐ ENSTĐTÜSÜ YÜKSEK LĐSANS TEZĐ

ÖLÇME, DEĞERLENDİRME VE SINAV HİZMETLERİ GENEL MÜDÜRLÜĞÜ

I. Sabit Kaynaklar, bunlar ısınma ve üretim amaçlı faaliyetlerin yapıldı ı yerlerdir.

ÇD07 BUĞDAY SAPI SABİT YATAK PİROLİZİNİNİNCELENMESİ VE SIVI ÜRÜNÜN KARAKTERİZASYONU

Adsorpsiyon. Kimyasal Temel İşlemler

Derece Alan Üniversite Yıl

Soma Havzas Linyit Rezervlerinin Enerjide Kullan Semineri Nisan 2009 Soma

PİRİNADAN ÖZÜTLEMELİ TEPKİME İLE FURFURAL ÜRETİMİ İÇİN EN UYGUN KOŞULLARIN BELİRLENMESİ

ARAŞTIRMA RAPORU. Rapor No: XX.XX.XX. : Prof. Dr. Rıza Gürbüz Tel: e-posta: gurbuz@metu.edu.tr

ÇD42 ONOPORDUM ACANTHIUM L. UN SABİT YATAK REAKTÖRDE KATALİTİK PİROLİZİNİN İNCELENMESİ

AYÇİÇEK YAĞI ÜRETİMİ YAN ÜRÜNLERİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ

RM39 SU + PROPİYONİK ASİT + OLEİL ALKOL SİSTEMİ ÇÖZÜNÜRLÜK DENGELERİNİN İNCELENMESİ

TANIMI Aktif karbon çok gelişmiş bir gözenek yapısına ve çok büyük iç yüzey alanına sahip karbonlaşmış bir malzemedir.

ÇAM KOZALAĞININ PİROLİZİ İLE ELDE EDİLEN KATI ÜRÜNÜN AKTİF KARBON OLARAK DEĞERLENDİRİLMESİ

Kavak Odununun Sulu Formik Asit Ortamında Sodyum Karbonat Katalizörü İle Sıvılaştırılması

KARBOKSİLİK ASİT-SU-1-OKTANOL SİSTEMLERİ SIVI-SIVI DENGELERİ

Biyokütle Nedir? fosil olmayan

BİR BİYOKÜTLE OLARAK ZEYTİN KARASUYUNUN SÜPERKRİTİK SU KOŞULLARINDA GAZLAŞTIRILMASI

BİYOKÜTLENİN KATALİTİK PİROLİZİ: BİYOKÜTLENİN YAPISAL BİLEŞİMİNİN SIVI ÜRÜN VERİMİNE ETKİSİ

Türkiye de Lignoselülozik Biyokütle Kayna ı Olarak Kava ın Biyoetanol Potansiyelinin De erlendirilmesi

M KRODALGA ISITMA LE H NT YA ININ TRANSESTER F KASYONU

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

( PİRUVİK ASİT + SU + ALKOL ) ÜÇLÜ SIVI-SIVI SİSTEMLERİNİN DAĞILIM DENGESİNİN İNCELENMESİ

Hidrojen Depolama Yöntemleri

HPLC ile Elma Suyunda HMF Analizi

ONDOKUZ MAYIS ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ KİMYA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ORGANİK KİMYA LABORATUVARI DENEY 8 : YÜZEY GERİLİMİNİN BELİRLENMESİ

FENOLİK BİLEŞİKLER 4

ENDÜSTRIDE VE CANLILARDA ENERJI. Canlılarda Enerji

ARAŞTIRMA MAKALESİ / RESEARCH ARTICLE

ÇANAKKALE BOĞAZINDAKİ CHLOROPHYTA ENTEROMORPHA YOSUNUNDAN POTASYUM HİDROKSİT DESTEKLİ KATALİZÖR VARLIĞINDA BİYODİZEL ELDESİ

ATAKTİK POLİPROPİLENİN MALEİK ANHİDRİD İLE MODİFİKASYONU

Biyogaz Temel Eğitimi

YAĞ KOMPONENTLİ MAKROMER VE YARI İLETKEN POLİMER SENTEZİ

KÖMÜRÜN GÖRÜNÜMÜ, Mehmet GÜLER Maden Mühendisleri Odas Yönetim Kurulu Üyesi

ÖZGEÇMİŞ DİL ADI SINAV ADI PUAN SEVİYE YIL DÖNEM. İngilizce KPDS 79 ÇOK İYİ 1998 Bahar

Fiziksel özellikleri her yerde aynı olan (homojen) karışımlara çözelti denir. Bir çözeltiyi oluşturan her bir maddeye çözeltinin bileşenleri denir.

DÜŞÜK SICAKLIKTA BERRAK ÇÖZELTİLERDEN MFI TİPİ TOZ ZEOLİT SENTEZİ

LDPE/EVOH Harmanlarının Hazırlanması, Karakterizasyonu ve Bazı Özellikleri

FARMASÖTİK TEKNOLOJİ I «ÇÖZELTİLER»

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

DOLGULU KOLONDA AMONYAK ÇÖZELTİSİNE KARBON DİOKSİTİN ABSORPSİYONU

BİYOETANOL ÜRETİMİ İÇİN TARIMSAL ATIKLARIN ENZİMATİK HİDROLİZ YÖNTEMİ İLE ŞEKERLERE DÖNÜŞTÜRÜLMESİ

Sinterleme. İstenilen mikroyapı özelliklerine sahip ürün eldesi için yaş ürünler fırında bir ısıl işleme tabi tutulurlar bu prosese sinterleme denir.

Üniversitesi, Ziraat Fakultesi, Bahçe Bitkileri Bolumu Balcalı, Adana. (Sorumlu Yazar)

ÖĞRETİM YILI 2. DÖNEM 12. SINIF / KİMYA DERSİ / 3. YAZILI

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

NOHUT SAMANI HIZLI PİROLİZİNİN DENEY TASARIMI İLE MODELLENMESİ

KARBOKSİLLİ ASİT TÜREVLERİ-I

Nanolif Üretimi ve Uygulamaları

ÇALIŞMA YAPRAĞI KONU ANLATIMI

GIDA ve TARIM KİMYASI LABORATUVARI TEST VE ANALİZLERİ

Suyun Fizikokimyasal Özellikleri

12 HÜCRESEL SOLUNUM GLİKOLİZ VE ETİL ALKOL FERMANTASYONU

YAZILIYA HAZIRLIK SORULARI. 11. Sınıf 1 CANLILARDA ENERJİ DÖNÜŞÜMLERİ

RM26 KOLEMANİTİN CO 2 VE SO 2 İLE DOYURULMUŞ SULU ÇÖZELTİLERDEKİ ÇÖZÜNÜRLÜĞÜNÜN OPTİMİZASYONU

1-GİRİ 1.1- BİYOKİMYANIN TANIMI VE KONUSU.-

ÜZÜM ÇEKİRDEĞİ YAĞININ BASINÇLI ÇÖZÜCÜ EKSTRAKSİYONU VE EKSTRAKSİYON PARAMETRELERİNİN CEVAP YÜZEY YÖNTEMİ İLE OPTİMİZASYONU

KİMYA-IV. Alkoller, Eterler ve Karbonil Bileşikleri (6. Konu)

ENERJİ AKIŞI VE MADDE DÖNGÜSÜ

16. Yoğun Madde Fiziği Ankara Toplantısı, Gazi Üniversitesi, 6 Kasım 2009 ÇAĞRILI KONUŞMALAR

Sıvılardan ekstraksiyon:

FENOLÜN SULU ÇÖZELTİSİNİN DAMLAMALI YATAKLI REAKTÖRDE KATALİTİK ISLAK HAVA OKSİDASYONU

Kojenerasyon Teknolojileri Yavuz Aydın, Yağmur Bozkurt İTÜ

İçecek Atıklarından Biyoyakıt ve Biyoplastik Sentezi İçin Hidroksimetilfurfural (HMF) Üretimi

1 mol = 6, tane tanecik. Maddelerde tanecik olarak atom, molekül ve iyonlar olduğunda dolayı mol ü aşağıdaki şekillerde tanımlamak mümkündür.

MADDENİN AYIRT EDİCİ ÖZELLİKLERİ. Nazife ALTIN Bayburt Üniversitesi, Eğitim Fakültesi

ÖLÇÜM VE /VEYA ANALİZ İLE İLGİLİ. Kapsam Parametre Metot adı Standart adı SO 2 Tayini Elektrokimyasal Hücre Metodu TS ISO 7935

ATIKTAN ENERJİYE: MUZ KABUĞUNUN ALTERNATİF ENERJİ KAYNAĞI OLARAK YAKIT PİLLERİNDE DEĞERLENDİRİLMESİ

YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI

Akreditasyon Sertifikası Eki (Sayfa 1/5) Akreditasyon Kapsamı

Selçuk Üniversitesi Ziraat Fakultesi Bahçe Bitkileri Bolumu Selçuklu/KONYA (Sorumlu Yazar)

ALTERNATİF ENERJİ KAYNAKLARI

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

TOPRAK TOPRAK TEKSTÜRÜ (BÜNYESİ)

ÖZET Yüksek Lisans Tezi ÇEŞİTLİ KATALİZÖRLERİN HİDROTERMAL BİYOKÜTLE DÖNÜŞÜMÜNDEN ELDE EDİLEN GAZ FAZIN VERİMİNE VE BİLEŞİMİNE ETKİSİNİN İNCELENMESİ M

BÖLÜM 3 DİFÜZYON (YAYINIM)

12. SINIF KONU ANLATIMI 23 BİTKİLERDE BESLENME BİTKİLERDE TAŞIMA

Adsorpsiyon. Selçuk Üniversitesi. Mühendislik Fakültesi. Kimya Mühendisliği Bölümü. Kimya Mühendisliği Laboratuvarı II DENEYİN AMACI

GIDALARIN BAZI FİZİKSEL NİTELİKLERİ

Kütlesi,hacmi,eylemsizliği olan,tanecikli yapıdaki her şeye madde denir. Yer yüzünde gözümüzle görebildiğimiz her şey maddedir.

OTEKOLOJİ TOPRAK FAKTÖRLERİ

Daha zinde bir yaşam için

İ Ç İ NDEKİ LER. Çevre Mühendisliği ve Bilimi İçin Kimyanın Temel Kavramları 1. Fiziksel Kimya ile İlgili Temel Kavramlar 52.

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

Transkript:

Hidrotermal yöntemle biyokütleden de erli kimyasalların eldesi Ali Sına 1, Burçin Uskan 2 ve Selen Gülbay 3 Ankara Üniversitesi, Fen Fakültesi, Kimya Bölümü 06100 Be evler - Ankara sinag@science.ankara.edu.tr 1, buskan@science.ankara.edu.tr 2, gulbay@science.ankara.edu.tr 3 Özet Bu çalı mada biyokütle olarak alınan mısır tanelerinin kritik üstü su ekstraksiyonundan elde edilen sıvı ve katı fazların çe itli yöntemlerle karakterizasyonu yapılarak bile enlerin olu ma ve parçalanmasına sıcaklık, katalizör cinsi gibi deney artlarının etkisi incelenmi tir. Deneylerde mısır, kritik altı (225 C, 300 C) ve yakın kritik (375 C) ko ullarda katalizör olmaksızın ve ayrıca yakın kritik ko ullarda 3 farklı katalizör (HZSM-5, K 2 CO 3 ve silika destekli Ni) varlı ında hidrotermal dönü üm i lemine tabi tutulmu tur. Bu i lemler sonucunda ele geçen sıvı fazların içerisindeki asitler (asetik asit, formik asit, glikolik asit vb), aldehitler (asetaldehit, formaldehit vb), fenoller (fenol türevleri, o-kresol, m-kresol vb.), furfurallar (furfural, metil furfural, hidroksimetil furfural vb.) HPLC ile tayin edilmi tir. Sıvı fazın toplam organik karbon (TOK) içeri i de belirlenerek % C içeri i hesaplama ile bulunmu tur. Deneyler sonucunda elde edilen katı faz için FTIR analizi yapılarak yapıda yer alan fonksiyonel gruplar hakkında bilgi edinilmi tir. Katı faza ayrıca SEM analizi uygulanarak dönü üm esnasında katı yüzeyinde meydana gelen de i imler gözlenmi tir. Çalı manın sonuçları karbonhidrat ve protein içeren çok sayıda biyokütlenin sulu fazda dönü üm mekanizmalarına ı ık tutması açısından önem ta ımaktadır. Anahtar Kelimeler: Mısır tanesi, süperkritik ekstraksiyon, biyokütle, katalizör Abstract Aqueous and solid phases obtained by supercritical water extraction of Corn grains as biomass were characterized by various methods in the present study. Effect of the experimental conditions such as temperature, catalyst type on the formation and degradation pathways of the intermediates was investigated. In the experiments, corn grains were subjected to sub- and supercritical water extraction in the presence of catalysts such as HZSM-5, K 2 CO 3 and Ni on SiO 2. Uncatalysed experimental runs were also conducted. Amounts of Acids (Acetic, formic, glycolis etc.), aldehydes ( acet- and formaldehyde), phenols (phenol derivatives such as o-cresol, m-cresol etc.), furfurals ( furfural, methylfurfural, hydroxymethyl furfural) found in the aqueous phases were determined by HPLC. Total organic carbon (TOC) contents of the aqueous phases were also determined and the carbon content (in % ) of the aqueous phases was calculated with the help of TOC values. Solid phase obtained at the end of the experiments was also subjected to FTIR and SEM analysis in order to gain more information about the type of the functional groups and the morphology of the solid structure. The results of this study have an importance in view of the identification of the conversion mechanism of the various carbohydrate and protein containing biomass in the hydrothermal conditions. Key words: Corn grain, supercritical extraction, biomass, catalyst 343

1. G R Enerji için günümüzde kayna ı tükenmekte olan fosil yakıtlardan farklı olarak, tükenmeyen kaynaklardan üretilen yenilenebilir enerji kullanımı artmaktadır. Bunlara örnek olarak biyokütle, jeotermal, rüzgar ve güne enerjisi verilebilir. Günümüzde fosil yakıtların yakılması sonucu açı a çıkan gazların çevre dengesine olan olumsuz etkileri ve bu kaynakların gittikçe azalması, alternatif enerji kaynaklarının geli tirilmesini ve üretilmesi gere ini do urmu tur. Yenilenebilir enerji teknolojileri çevreyi fosil yakıtların kullanıldı ı enerji teknolojilerinden daha az etkiler. Enerji kayna ı olarak biyokütle, yenilenebilir ve bol bulunan bir kaynaktır. Biyokütle mevcut enerji kaynaklarının çok dü ük seviyelerde oldu u Türkiye gibi geli mekte olan ülkeler için de büyük bir potansiyeli olan bir seçenektir. Ayrıca biyokütle fotosentez yoluyla atmosferdeki karbondioksiti sabitledi inden küresel ısınma ile mücadelede önemli rol oynamaktadır. Biyokütle olarak, odunsu maddeler, eker kamı ı, eker pancarı, mısır gibi pek çok de i ik bitki yeti tirilebilir. Mısır tabiatın en ilgi çekici ekilde enerji depolayan bitkilerinden birisidir. Bir gramdan daha hafif olan mısır tohumundan yakla ık 3-5 ay gibi kısa bir vejetasyon periyodunda 500-700 adet tohum meydana gelebilmektedir, dolayısıyla bu tespit birim alandan elde edilecek veriminin en güzel ifadesidir. Bu olumlu özelliklerinden dolayı mısır ülkemiz tarımında önemli bir yer i gal etmektedir. Mısır ülkemizde tahıllar arasında ekim alanı ve üretim bakımından üçüncü sırada yer almaktadır [1]. Mısır taneleri protein, ya, karbohidrat ve selüloz içermektedir. Ayrıca vitamin ve mineral de ihtiva etmektedir. Genel olarak mısır bitkisinde ortalama % 9,6 oranında protein, % 4,9 oranında ya, % 19 oranında karbonhidrat, % 2,5 oranında selüloz bulunmaktadır [1,2]. Protein, karbonhidrat ve ya içeren maddelere model olarak alınan mısırın kritik altı ve yakın kritik su ekstraksiyonundan elde edilen çok sayıda de erli kimyasalın olu ma ve bozunmasına etki eden artları ortaya koyması açısından bu çalı manın sonuçları mısır ile benzer yapıda buluan bir çok biyokütleden bu kimyasalların eldesi için literatürde bir bo lu u doldurmasının yanı sıra ülkemiz biyokütle potansiyelinin büyüklü ü açısından da uygulamada önem ta ımaktadır. 344

2. MATERYAL VE YÖNTEM Deneyler 1 mm lik elekten geçirilmi mısır taneleri ile 1 L hacminde bir otoklava ve bilgisayar kontrollü sıcaklık sistemine sahip kritik üstü ekstraksiyon sisteminde yapılmı tır. Mısır taneleri ö ütülerek nem ve kül miktarı belirlenmi tir (% 12,52 nem, % 1,32 kül). Deneylerde katalizör olarak zeolit (Tip: HZSM-5 ACROS ORGAN CS CAS: 1318-02-1), silika destekli nikel (ACROS ORGAN CS, %70 wt Nikel % 13-19 wt SiO 2 ) ve K 2 CO 3 (MERCK) kullanılmı tır. 225 C ve 300 C yapılan ve katalizör kullanılmayan tüm deneylerde otoklava ba langıçta 20 bar azot gazı beslenmi tir. Ancak deney esnasında basınç de erleri 240 bara kadar yükselmedi i için okunan en yüksek basınç de eri kabul edilmi tir. Yakın kritik sıcaklıkta (375ºC) katalizörsüz yapılan deneylerde 2 bar, katalizörlü deneylerde ise 1 bar azot gazı reaktöre beslenmi ve deney 240 bar basınçta gerçekle tirilmi tir. Kritik altı 225ºC sıcaklıkta katalizörlerle yapılan deneylerde reaktör 20 bar azotla beslenmi tir. Deney 1 saat süreyle, kütlece % 2 lik 400 ml mısır çözeltisi ile yapılmı tır. Katalizörle yapılan deneylerde % 0,5 (m/m) katalizör kullanılmı tır. Deneye ba lamadan önce yukarıda verilen deri imdeki çözelti reaktöre konmu ve reaktörün gerekli ba lantı i lemleri yapılmı tır. Ortamda bulunan havayı gidermek için azot ile süpürme i lemi yapılmı tır. stenen basınca ula mak için azot beslenmesinin gerekti i durumlarda bu i lem yapılmı ve sistem bilgisayar yardımıyla kontrollü bir ekilde çalı tırılmı tır. Deney süresince sıcaklık ve basınç de erleri düzenli aralıklarla kaydedilmi ve deney sıcaklı a gelindi inde deney süresi ba latılmı tır. 1 saat boyunca sabit sıcaklık ve basınçta hidrotermal dönü üm i lemi gerçekle tirilmi tir. Deney sonunda katı parçacıkları da içeren sıvı faz reaktörden alınarak vakumda süzme i lemi uygulanmı tır. Bu i lemle sıvı ve katı faz ayrılarak, katı faz 105 ºC de kurutulmu tur. Su fazı içerisindeki furfurallar gibi bile enler oda sıcaklı ında çözündü ünden, sıvı faz analize kadar geçen süre içerisinde buzdolabında saklanmı tır. Sıvı fazın HPLC ve GC- MS ile incelenmesi sonucu sıvı faz içerisindeki asitler, aldehitler, furfurallar ve fenollerin miktarları belirlenmi tir. Bunun dı ında sıvı fazın toplam organik karbon (TOK) içeri i TOK analizörü ile belirlenmi tir. Katı faz için taramalı elektron mikroskobu (SEM) analizi ve katı fazın yapısındaki fonksiyonel grupların tespiti için de FTIR analizleri uygulanmı tır. 345

3. TARTI MA VE SONUÇLAR ekil 1. Mısır tanelerinin termogravimetrik analizi Mısır tanelerinin termogravimetrik analizi sonucunda elde edilen termogramdan da görüldü ü gibi mısır 225 C ve 375 C arasında yakla ık % 80-90 civarında kütle kaybına u ramaktadır. Bu kütle kaybı ço unlukla yapıda bulunan karbonhidrat ve proteinlerin bozunmasından kaynaklanmaktadır Tablo 1. Orijinal mısır tanesi için elementel analiz sonuçları Element % C H N S O Orijinal Mısır 43,15 6,878 1,94 0,299 47,733 Elementel analiz sonrasında mısırda gözlenen N miktarına ba lı olarak, yapıdaki proteinlerin parçalanma ürünleri de analiz sonuçlarına göre de erlendirilmi tir. Sıvı fazda elde edilen ürünlerin analizleri sonucunda olu an bile ik miktarları gram biyokütle ba ına miligram olu an bile ik olarak Tablo 2 de verilmi tir. 346

Tablo 2. Mısır hidrolizi sonunda elde edilen sıvı fazın analiz sonuçları 375ºC de katalizörlü deney (mg/g) Bile ikler (mg/g) 225ºC 300ºC 375ºC K 2 CO 3 HZSM-5 Silika destekli Ni Glikoz 0 0 0 0 0 0 Fruktoz 0 0,29 0 0 1,23 0,58 Eritroz 2,75 0 0 3,11 4,18 0,95 Levoglikosan 0,25 0 0 0,7 1,34 0,23 Formik Asit 32,90 0 1,74 0 0 0 Asetik Asit 125,57 68,71 85,99 90,05 84,31 44,75 Levulinik Asit 0 9,6 8,6 5,05 6,46 4,56 Formaldehit 0 0 0 0 0 0 Asetaldehit 0,009 0,003 0,016 0,016 0,041 0,006 5-HMF 44,97 0,04 0 0 0 0 Metilfurfural 0,84 0,19 0,18 0,17 0,21 0,13 Furfural 2,85 0 0 0 0 0 Fenol 0,38 0,96 1,64 2,70 1,07 1,19 o-krezol 0,10 0,17 0,34 0,66 0,72 0,30 p-krezol 0,15 0,25 0,59 0,91 1,02 0,47 m-krezol 0,15 0,25 0,57 0,87 0,97 0,45 4-metoksifenol 1,22 0,50 0,51 0,40 0,46 0,33 % C miktarı 69,06 52,8 47,72 40,46 36,34 40,65 Mısırın yapısında karbonhidratların bulunmasından dolayı hidroliz esnasında sulu fazda ilk olarak monosakkaritler (glikoz, fruktoz vb.) meydana gelir ve daha sonra di er alt ürünlere parçalanırlar. Sonrasında olu an glikoz izomerle me, dehidrasyon ve kondenzasyon reaksiyonları ile di er ürünleri olu turmaktadır. Glikoz olu umu yanında fruktoz ve di er monosakkaritler de olu ur bunun yanı sıra bir kısım glikoz epimerizasyonla fruktoza dönü ür [2]. Di er bir bozunma ürünü de furfurallardır. Furfural bile ikleri glikozun epimerizasyonu sonucu fruktozun olu ması ve parçalanmasıyla meydana gelirler [3]. Kararsız ara ürünlerin kondenzasyonu veya halka kapanma reaksiyonları sonucu meydana gelen fenoller furfuralların bozunma ürünlerindendir [4-5]. Mısır tanelerinin analizlerinde fenollerin sıcaklı a göre de i imlerine bakıldı ında 375 C de fenollerin fazla olu ması bu sıcaklıkta fenollerin olu umuna neden olan furfuralların daha fazla bozunmasıyla açıklanabilir. Sıcaklı ın artmasıyla artı gösteren 347

fenoller yakın kritik sıcaklıkta kararlı yapısından dolayı 300 C ye göre daha az bozunmaya u ramı tır. Mısır tanesinin yapısında bulunan protein; yüksek sıcaklık ve yüksek basıncın etkisiyle bozunarak amino asitleri olu turmaktadır. Amino asitlerin bozunma reaksiyonlarında iki a ama vardır; dekarboksilasyon ile karbonik asit ve aminlerin olu umu; deaminasyon ile de organik asitlerin olu umu. Mısırın yapısında bulunan di er bir yapı ise ya lardır. Ya lar uzun zincirli karboksilik asitler ve gliserolün triesterleridir [6]. Olu an ya asitleri de kritik altı ve yakın kritik sıcaklıklarda suyun çözücü özelli i sayesinde organik asitler meydana getirirler. Ya asitlerinin dekarboksilasyon reaksiyonu sonucunda ortamda asetik asit ve düz zincirli alkan yapıları olu ur. Katalizörlerin etkisine bakıldı ında ise silika destekli Nikelin özellikle asetik asit gibi kararlı bir bile i in bozunarak gaz olu umuna yol açması, gözenekli yapıya sahip HZSM-5 in mikro ve makro gözeneklerine mısır yapısındaki büyük moleküllerin girememesinden dolayı önemli bir katalitik etki göstermemesi ve K 2 CO 3 varlı ında ise bile enlerin gaz ürünlere dönü ümünün arttı ı gözlemlenmi tir. Bu gözlem katalizörler varlı ında sulu fazın karbon içeri indeki azalma ile de desteklenmektedir. Mısır tanelerinin hidrotermal dönü ümündeki ürünlerin olu ma ve bozunma mekanizmaları ekil 3 de özetlenmi tir. ekil 3. Mısır tanesinin hidrolizi sonucunda olu an ürün eması Mısır tanelerinin kritik altı ve yakın kritik sıcaklıkta katalizörsüz ve katalizörle yapılan hidrotermal dönü ümleri sonrasında elde edilen katı fazların morfolojik yapıları 348

SEM analizi ile incelenmi tir ( ekil 4 ve 5). Biyokütle dönü ümü sonucunda elde edilen katı fazlar gözenekli yapıya sahip maddelerdir. Bu gözeneklerin olu umu dönü üm esnasında uçucu bile iklerin yapıdan ayrılması sonucunda meydana gelir. Bunun yanı sıra çözünebilen karbonhidratlar katı faz yüzeyinde da ınık formlar meydana getirerek gözenek yapısını olu tururlar [7]. Katı fazın olu urken gözeneklenmesi olayına hidrotermal karbonizasyon denir [8]. Hidrotermal karbonizasyon sonucunda karbonhidratların çözünmesi ve karbon partiküllerinin yüzeye da ılması gözlenir. Olu an katıları meydana getiren durumlar genellikle parçalanmayan fenoller, furfuralların dönü meyen kısımları ve asetik asidin nikel katalizörüyle verdi i reaksiyonlardır. SEM analizleri sonucunda elde edilen görüntülerde yüksek sıcaklık ve basınçta mısırın yapısında önemli de i iklikler olmu tur. Kritik altı sıcaklıklarda yapıda daha az gözenekli yapı bulunurken yakın kritik sıcaklıktaki dönü üm sonrasında ele geçen katı fazın SEM görüntüsünde ise daha pürüzlü ve fazla gözenekli bir yapı meydana gelmi tir ( ekil 4). Mısırın 375 C de katalizör varlı ında yapılan hidrotermal dönü ümünde ise elde edilen katı fazların morfolojisinde belirgin olarak gözlenen en önemli fark silika destekli Ni katalizörünün ortamdaki erime, yumu ama ve kayna mayı fazlala tırarak en az gözenekli katı yapısını olu turmasıdır. Asidik katalizör olan HSZM-5 varlı ında ise katı faz yüzeyinde en fazla gözenekli ve mikro küresel yapılar gözlenmi tir. Bu durum kokla maya sebep olan fenol ve furfural dönü ümünün az olmasından kaynaklanmaktadır. a) 225ºC b) 300ºC c) 375ºC ekil 4. Mısırın hidrotermal dönü ümünden ele geçen katıların SEM sonuçları a) K2CO3 c) HZSM 5 b) Silika destekli Ni ekil 5. 375ºC de katalizörler varlı ında ele geçen katıların SEM sonuçları 349

Sonuç olarak mısırın özellikle kritik altı su ekstraksiyonu sonucunda elde edilen sıvı ürün içerisinde endüstri için önemli olan kimyasallar bulunurken ele geçen katılardan bazıları da gözenekli olmalarından dolayı endüstride adsorbsiyon amaçlı kullanılma potansiyeli ta ımaktadır. 4. TE EKKÜR Bu çalı mayı 106M412 nolu proje ile destekleyen TÜB TAK Mühendislik Ara tırma Grubuna te ekkürlerimizi sunarız. 5. KAYNAKLAR 1. Sade, B., (1987) Çumra lçesi Sulu artlarında Bazı Melez Mısır Çe itlerinin Önemli Zirai Karakterleri Üzerinde Ara tırmalar. Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Tarla Bitkileri Ana Bilim Dalı Yüksek Lisans Tezi, Konya. 2. Kabyemela, B.M., Adschiri, T., Malaluan, R., Arai, K., (1997) Degradation Kinetics of Dihydroxyacetone and Glyceraldehyde in Subcritical and Supercritical Water. Ind. Eng. Chem. Res., 36, 2025-2030. 3. Antal, M.J., Mok., Jr.W.S.L., (1990) Mechanism of Formation of 5- (hydroxymethyl)-2-furaldehyde from D-fructose and Sucrose. Carbohyrdate Research, 199, 91. 4. Appell, H.R., Fu, Y.C., Friedman, S., Yavorsky, P.M., Wender, I., (1971) Breau of Mines Report of Investigations. 7560. 5. Minowa, T., Fang, Z., Ogi, T., Varhegyi, G., (1997) Liquefaction of cellulose in hot compressed water using sodium carbonate: products distribution at different reaction temperatures. Journal of Chemical Engineering of Japan, 30, (1), 186. 6. Watanabe, M., Iida, T., Inomata, H., (2006) Decomposition of a Long Chain Saturated Fatty Acid with Some Additives in Hot Compressed Water. Energy Conversion and Management, 47, 33, 44-3350. 7. Karayıldırım, T., Sına, A., Kruse, A. (2008) Char and Coke Formation as Unwanted Side Reaction of the Hydrothermal Biomass Gasification. Chem. Eng. Technol. 31, No:11, 1561-1568. 8. Titirici, M.M., Thomas, A., Antonietti, M. (2007) New J. Chem. 31, No:6, 787. 350