Çotanak ve Polimer Atıklarının Birlikte Pirolizinin Kinetiğinin İncelenmesi ve Piroliz Ürünlerinin Karakterizasyonu

Abstract

Bu çalışmada biyokütle olarak fındık çotanağı seçilmiştir. Saf çotanak ve ağırlıkça 1:1 oranında çotanak-plastik atık (PET, PP ve PVC) karışımları piroliz işlemine tabi tutulmuştur. Piroliz işlemi TGA ile oda sıcaklığından 800oC'ye kadar azot atmosferinde yapılmıştır. TGA analizi sonucu elde edilen veriler kullanılarak kinetik çalışma yapılmıştır. Bu kapsamda; izo-dönüşümsel (iso-conversional) Modifiye Kissinger-Akahira- Sunose (MKAS), Ozawa-Flynn-Wall (OFW) ve Distributed Activation Energy Model (DAEM) yöntemleri kullanılarak piroliz reaksiyonlarına ait kinetik parametreler hesaplanmıştır. Ayrıca TGA analizi yardımıyla saf çotanağın ve karışımların bozunma sıcaklıkları ve termal davranışları belirlenmiştir. İkinci aşamada, saf çotanak ve çotanak-plastik atık karışımları sabit yatak reaktörde piroliz ve birlikte piroliz işlemlerine tabi tutulmuştur. TGA analizinden elde edilen sonuçlara dayanarak sabit yatakta piroliz işlemi, oda sıcaklığından 650oC'ye kadar 20 oC/dk ısıtma hızı ile azot ortamında yapılmıştır. Piroliz işlemleri sonucunda katı (biochar), sıvı(biooil) ve gaz ürünler elde edilmiştir. Elde edilen ürünler; elementel analiz, kalorimetre analizi, FTIR, SEM, BET, GC-MS, TGA-FTIR yöntemleri kullanılarak karakterize edilmiştir. Karakterizasyon işlemleri sonucunda plastik atıkların ürünlerin içeriklerine olan etkileri belirlenmiştir. Elde edilen ürünler, enerji üretimi ve önemli kimyasal maddeler için hammadde kaynağı olabilme potansiyelleri açısından değerlendirilmiştir.

In this study hazelnut husk was chosen as biomass. Pure hazelnut husk and hazelnut husk-plastic waste (PET, PP and PCV) mixtures were blended in definite ratio (1:1, weight) are pyrolyzed. Pyrolysis was performed with thermogravimetric analyzer (TGA) at different heating rates (5, 10, 20oC/min) from room temperature to 800 oC at nitrogen atmosphere. A kinetic analysis was performed with using data which is obtained from TGA. Kinetic parameters of pyrolysis reactions were evaluated using three iso-conversional models, namely, Modified Kissinger-Akahira- Sunose (MKAS), Ozawa-Flynn-Wall (OFW) and Distributed Activation Energy Model (DAEM). It was observed that using polymer wastes cause changes at the activation energy. Also using with TGA method, decomposition temperatures and thermal behaviors of pure hazelnut husk and other mixtures were determined. In the second stage, pure hazelnut husk and hazelnut husk-plastic waste mixtures were pyrolsed and co-pyrolysed in the fixed bed reactor. Based on the TGA results, fixed bed pyrolysis treatments were carried out at 20oC/min heating rate from room temperature to 650oC at nitrogen atmosphere. End of the pyrolysis solid (biochar), liquid (biooil) and gas products were obtained. Products were characterized with elemental analysis, calorimeter analysis, FTIR, SEM, BET, GC-MS and TGA-FTIR. As a result of characterizations, it was determined that the plastic wastes cause changes in the content of the products. It was concluded that the liquid products has potential to directly energy production and being raw materials for production of precious chemicals.