Kenevir Kıtığı ve Çeltik Kavuzu Karışımlarından Yakıt Peleti Üretimi ve Pelet Parametrelerinin Belirlenmesi

Abstract

İklim değişikliği, sera gazı emisyonlarının azaltılmasını zorunlu kılan küresel bir sorundur. Bu nedenle, fosil yakıtların yenilenebilir enerji kaynaklarıyla değiştirilmesi, iklim değişikliğine etkilerini azaltmak açısından büyük önem taşımaktadır. Pelet endüstrisinin genişlemesi, özellikle çeltik ve kenevir tarımsal atıkları gibi yeterince değerlendirilmeyen biyokütlelere olan ilgiyi artırmıştır. Bu çalışma, farklı çeltik kavuzu ve kenevir kıtığı karışımlarından üretilen peletlerin fiziksel, mekanik ve termal özelliklerini değerlendirmeyi amaçlamıştır. Çalışmada, %30:70, %50:50 ve %70:30 (çeltik kavuzu: kenevir kıtığı) oranlarında karışımlar hazırlanmıştır. Hammaddelerin başlangıç nem içeriği, çeltik kavuzu için %10.47 ve kenevir kıtığı için %9.55 olarak ölçülmüştür. Malzemeler, 5 mm ve 10 mm parçacık boyutlarında öğütülmüş ve 6 mm çapında bir pelet kalıbı kullanılarak peletlenmiştir. Pelet kalitesi, ISO 17225-6 ve ISO 17225-2 standartlarına göre değerlendirilmiştir. Denemeler tesadüf blokları faktöriyel deneme desenine göre üç tekerrürlü olarak yürütülmüştür. Elde edilen veriler SPSS istatistik programında analizleri yapılarak değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlar, %70 çeltik kavuzu ve %30 kenevir kıtığı içeren (K6) ve 10 mm parçacık boyutuna sahip peletlerin en yüksek yığın yoğunluğuna (635 kg m-3) ulaştığını göstermiştir. Ayrıca, pelet karışımlarının parçacık yoğunluğu 1257 ile 1322 kg m-3 arasında değişmiştir. En yüksek dayanıklılık, %70 çeltik kavuzu ve %30 kenevir kıtığı içeren ve 5 mm parçacık boyutuna sahip K3 karışımında %98.78 olarak belirlenmiştir. En yüksek sertlik değeri ise 5 mm parçacık boyutuna sahip ve %30 çeltik kavuzu ile %70 kenevir kıtığından oluşan (K1) karışımda 1848 N olarak ölçülmüştür. En yüksek kırılma direnci (%99.64), %50 çeltik kavuzu ve %50 kenevir kıtığı içeren ve 5 mm parçacık boyutuna sahip K2 karışımında gözlemlenmiştir. Elde edilen peletlerin ısıl değerleri 17.23 MJ kg-1'nin üzerinde bulunmuştur. En düşük kül içeriği ise %8.37 ile K1 karışımında elde edilmiştir. Yanma sonrası baca gazı emisyonları oduna kıyasla daha düşük seviyelerde tespit edilmiştir.Tüm numunelerin termogravimetrik analiz (TGA) eğrilerinde, oda sıcaklığından yaklaşık 150°C'ye kadar olan dehidrasyon aşamasında kademeli bir kütle azalması gözlemlenmiştir. Ana kütledeki azalma ise 150°C ile 350°C aralığında meydana gelmiş olup, 350°C'nin üzerinde karbon tabakası oluşumu gözlenmiştir. Bu sonuçlar, çeltik kavuzu ve kenevir kıtığı kombinasyonunun etkin bir atık yönetimi stratejisi sunduğunu ve sürdürülebilir, verimli enerji üretimi açısından önemli fırsatlar sağladığını ortaya koymaktadır.Climate change remains a critical global challenge that necessitates a significant reduction in greenhouse gas emissions. Replacing fossil fuels with renewable energy sources is therefore essential in mitigating their impacts. The expansion of the pellet industry has increased interest in underutilized biomass, particularly agricultural waste from rice and hemp production. Managing these residues sustainably addresses both environmental concerns and the need for efficient waste utilization. The study aimed to evaluate the physical, mechanical, and thermal properties of pellets produced from various mixtures of rice husks and hemp straws. These mixtures were prepared in ratios of 30:70, 50:50, and 70:30 (rice husk: hemp straw), and tested with three replications using a factorial experimental design in randomized blocks. The initial moisture content of the raw materials was 10.47% for rice husk and 9.55% for hemp straw. The materials were milled to 5 mm and 10 mm particle sizes, then pelletized using a pellet mold with a 6 mm diameter. The pellet quality was evaluated based on the ISO 17225-6 and ISO 17225-2 standards. The results showed that pellets produced from 70% rice husk and 30% hemp straw (T6) with a 10 mm particle size had the highest bulk density of 635 kg m-3. Additionally, the particle density of the pellet mixtures ranged from 1257 to 1322 kg m-3. The highest durability was achieved at 98.78% in the mixture T3, which consists of 70 % rice husk and 30% hemp straw with a particle size of 5 mm. The mixture made from 30% rice husk and 70% hemp straw (T1) with a 5 mm particle size exhibited the highest hardness of 1848 N. The highest shatter resistance (99.64%) was observed in the mixture T2, which consists of 50% rice husk and 50% hemp straw, with a particle size of 5 mm. The calorific values of the pellets obtained exceeded 17.23 MJ kg-1. The lowest ash content was achieved at 8.37% in the mixture T1. Moreover, the flue gas emissions after combustion were lower than those of wood. The thermogravimetric analysis (TGA) curves for all samples showed a gradual mass decline during the dehydration stage, from room temperature to approximately 150°C. The primary weight loss occurred between 150°C and 350°C, followed by carbon layer formation beyond 350°C. The results indicate that combining hemp straw with rice husk is an effective waste management strategy, offering sustainable and cost-efficient energy production opportunities.