Yağ gülü (Rosa damascana Mill.) damıtma atıklarının peletlenmesi üzerine bir çalışma

Abstract

Isparta ve civarını kapsayan bölgesel ve sezonluk bir çevre problemi olan yağ gülü damıtma atıkları biyokütle kaynağı olarak değerlendirilebilir. Ormanlarda ağaç kesiminden dolayı ortaya çıkan yan ürünler arasında ağaç kabukları bulunmaktadır. Orman Genel Müdürlüğü ve Doğa Koruma ve Milli Parklar Genel Müdürlüğü kendi sahalarında bulunan biyokütlenin hem orman yangınlarının azaltılmasında hem de biyokütleden kaynak sağlanmasını teşvik etmektedirler. Bununla birlikte Türkiye Kömür İşletmeleri Kurumu linyit kömürlerinin ve linyit kömürlerinin üretiminden kaynaklanan atıklarda bulunan ince tane boyutlarına sahip kömürlerin kazanılması yönünde teşviki bulunmaktadır. Bu üç biyokütle kaynağı belirli oranlarda karıştırılıp peletleme teknolojisi ile yararlı, katma değeri yüksek ve satılabilir bir ürün olan pelet elde edilebilir. Bu çalışmada gül yağı işlemeden kaynaklanan yağ gülü damıtma atıkları ile linyit kömür tozu ve kızılçam ağaç kabuğu kullanarak pelet yapımı gerçekleştirilmiştir. Peletlerin elek analizleri, fiziksel ve kimyasal analizleri, parça yoğunlukları, dayanıklılık dirençleri, kırılma dirençleri, sıkıştırma dirençleri, nem alma dirençleri ve termogravimetrik analizleri gerçekleştirilmiştir.Çalışmada yağ gülü damıtma atıkları, linyit kömür tozu ve kızılçam ağaç kabuğu kuru madde bazında 6 farklı oranda karıştırılarak 6 farklı pelet elde edilmiştir. Çalışma sonuçları, ana materyal olarak kullanılan yağ gülü damıtma atığının azot içeriğinin ve linyit kömürünün kükürt içeriğinin yüksek olması peletlerin azot ve kükürt içeriklerinin Avrupa Pelet Konseyince belirlenen standartların üstünde olduğunu göstermiştir. Peletlerin nem değerleri yaş bazda %5,39 ile 9,15 arasında değişmiş olup Avrupa Pelet Konseyince belirlenen standartlara uygun olduğu belirlenmiştir. Peletlerin uçucu madde içeriği %43,8 ile 68,5 arasında, kül içerikleri %6,75-%17,37 arasında, sabit karbon değerleri %13,09 ile 32,49 ve ısıl değerleri ise 14,06 MJ/kg ile 16,86 MJ/kg arasında değişmiştir. Pelet karışımlarında linyit kömür tozu miktarının artması ile pelet parça yoğunlukları artmış olup 871,07 ile 1000,14 kg/m3 arasında değişmiştir. Peletlerin dayanım dirençleri %92,27-98,94 arasında değişmiştir. Dayanım direnci en az olan pelet, linyit kömür tozunun miktarının %75 olduğu pelet olup Avrupa Pelet Konseyince belirlenen standartların altında kaldığı belirlenmiştir. Diğer peletler, dayanım direnci konusundaki standartlar ile uyum içindedir. En düşük kırılma direnci, %10 yağ gülü damıtma atıkları, %15 kızılçam ağaç kabuğu ve %75 linyit kömür tozu bileşeni olan pelet için belirlenmiştir. En yüksek kırılma direnci %50 yağ gülü damıtma atıkları, %30 kızılçam ağaç kabuğu ve % 20 linyit kömür tozu karışım oranlarına sahip pelet için belirlenmiştir. Nem alma direnci testi (25 C ve %60 nispi nem koşullarında), peletlerin nem alma dirençlerinin kullanılan ana materyale bağlı olarak değiştiğini göstermiştir. Yağ gülü damıtma atıkları ve kızılçam ağaç kabuğu miktar olarak yüksek olduğu karışımlarda denge nem değeri daha yüksekte oluşurken, linyit kömür tozunun ağırlıklı olduğu karışımlarda denge nem değeri daha düşük seviyede gerçekleşmiştir. Peletlerin yatay sıkıştırma direnç değerleri literatür verileri ile uyumlu olup 0,29 MPa-1,69 MPa arasında değişmiştir. Sıkıştırma deneyleri sonucunda, pelet sıkıştırma dirençleri yağ gülü damıtma atıkları miktarının artması ile pelet dayanımının arttığı, kızılçam ağaç kabuğunun bağlayıcı özelliğinin olduğu, linyit kömür tozu miktarının artması ile pelet dayanımının azaldığı belirlenmiştir. Termogravimetrik ve diferansiyel termogravimetrik analiz sonuçları linyit kömür tozunun ağırlıklı olduğu peletlerde yanma işleminin daha mutedil gerçekleştiği fakat yağ gülü damıtma atıkları ve kızılçam ağaç kabuğunun ağırlıklı olduğu peletlerin daha hızlı yandığı göstermiştir. Bunun yanında, linyit kömür tozu miktarının yüksek olduğu pelette final bozunma sıcaklığının daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Gelecekteki çalışmalar, pelet karışımında yer alan linyit kömür tozunun, yağ gülü damıtma atıkları ve kızılçam ağaç kabuğu miktarlarının istenen pelet kalitesi doğrultusunda belirlenebilmesi için karışım optimizasyonu üzerinde yoğunlaşmalıdır.

Rose oil processing waste, which is a Isparta and regional and seasonal environmental problems can be considered as a source of biomass. Bark, which is by-product resulting from cutting trees in forests also can be utilized as biomass sources. General Directorate of Forestry as well as the general directorate of nature conservation and national parks of Turkey is encouraging to reduce forest fires and to utilize as biomass resources their area. At the other side, Turkish coal enterprises (TKI) are encouraging the use of the lignite coal and the fine particles contained in wastes from the production of the lignite coal. These three sources of biomass mixed at specific proportions using pelletizing technology can be used to produce pellets, which are useful, high added valued, and salable product. Pellets were made using rose oil processing wastes with lignite coal dust and pine barks at specific ratios. Sieve analyses, physical and chemical analysis, particle density, durability resistance, shatter resistance; compression resistance and moisture equilibrium values (water resistance) and thermogravimetric analysis of pellets were performed. Six different pellets were produced at six different ratios of rose oil processing wastes with lignite coal dust and pine barks. Results of the study showed that since rose oil processing wastes was high in the nitrogen content and lignite coal was high in sulfur, the resultant pellets were high in sulfur and nitrogen, which are beyond standards set by the European Pellet Council. Moisture contents of pellets ranged from 5.39% to 9.15 has been determined to comply with the standards specified by the European Pellet Council. In addition, volatile matter contents of pellets were between 43,8% and 68,5%, ash content of the pellets were between 6,75% and 17.37%, fixed carbon values of pellets were 32,49 and 13,09% and higher heating values of pellets were between 14,06 MJ/kg and 16,86 MJ/kg. Pellet particle density varied from 871,07 to 1000,14 kg/m3 increased with increase in the pellet mixtures. Durability resistance of the pellets ranged from 92,27 to 98,94%. The least durability resistant pellet was the one having the proportion of lignite coal of 75% in the mixture was not able to pass the standard set by the European Pellet Council. Other pellets are in compliance with standards on durability resistance. The least shatter resistant pellet was the one having 10% of rose oil processing wastes, 15% of pine bark and 75% of lignite coal dust. The highest shatter resistant pellet was the one having the mixture of 50% of rose oil processing wastes, 30% of pine bark and 20% of lignite coal dust. Water resistance test (25C and %60 relative humidity) showed that moisture equilibrium of pellets varied depending on the main materials. Higher water resistance was obtained from the mixtures when the amount of rose oil processing waste and bark used in the mixtures was high, while the lower water resistance was obtained from the mixtures when the amount of lignite coal dust used in the mixture was high. Horizontal compression resistance of the pellets ranged from 0.29 MPa to1.69 MPa was consistent with the literature values. Results showed that pellet compressive resistance increased with the increase in the amount of rose oil processing wastes in the mixture and decreased with increase of lignite coal dust in the mixture, and pine bark showed binding properties. Results of thermogravimetric and differential thermogravimetric analysis showed that pellets having 75% of lignite coal dust was combusted in more moderate way and the pellets dominated by rose oil processing wastes and pine bark in the mixture was burned more quickly. Besides, it was determined that the pellets having high amount of lignite coal dust had the highest combustion temperature. Future studies should focus on the optimization to determine appropriate mixture ratios based on the desired pellet qualities.