Tütün atığından hidrojence zengin gaz üretiminde termokimyasal dönüşüm parametrelerinin belirlenmesi

Abstract

Her geçen yıl giderek artan dünya nüfusu ve gelişen teknoloji ile birlikte enerjiyeolan ihtiyaç da artmaktadır. Fosil kaynakların kullanımı çevreye ve insan sağlığına büyükzararlar verdiğinden, bu kaynaklara alternatif olarak yenilenebilir enerji kaynakları önemkazanmaktadır. Hidrojen temiz, çevreye zararı olmayan bir enerji taşıyıcısı olup fosil vebiyokütle gibi yenilenebilir enerji kaynaklarından üretilmektedir. Bu biyokütletürlerinden biri de tütün atığıdır. Türkiye'de yıllık 7.000 ila 10.000 ton arasında tütünatığı açığa çıkmaktadır. Bu atıklar gazlaştırma yöntemi ile hidrojence zengin ürün gazınadönüştürülebilir. Bu tezde tütün atığının yukarı akışlı reaktörde hava ortamındagazlaştırılmasıyla hidrojen eldesi araştırılmıştır. Gazlaştırma verimine etki edenreaksiyon süresi (10, 15, 20 dk.), reaksiyon sıcaklığı (650, 750, 850 oC), katalizör oranı(0, 20, 40 a/a), katalizör türü (Na2CO3, CaCO3, CaO, Ca(OH)2, NaOH, K2CO3, Ni/Al2O3)hava besleme hızı (2, 3, 4 L/sa), tütün atığının parçacık boyutu (56 μm, 374 μm veöğütülmemiş) ve kurutma işleminin katı, sıvı ve gaz ürün verimlerine etkisi incelenmiştir.En yüksek hidrojen verimi (5,90 mol H2/kg biyokütle) 56 μm ortalama parçacıkboyutundaki tütün atığından %20 a/a Na2CO3 katalizörlüğünde, 3 L/sa hava besleme hızıve 15 dk. reaksiyon süresinde elde edilmiştir. Elde edilen gaz ürün içerisindeki hidrojensaflaştırılabilir veya bu gaz ürün elektrik ve ısı eldesinde kullanılabilir.

With the ever-growing population of the world and technological developments, the needfor energy is also increasing. Since the use of fossil fuels causes major damage to theenvironment and the human health, renewable energy sources as an alternative to thesegains importance. Hydrogen is a clean, environmentally friendly energy carrier and it canbe produced from renewable energy sources such as biomass. One of these biomasses istobacco waste. 7,000 to 10,000 tons of tobacco waste gets produced annualy in Turkey.This waste can be converted into hydrogen-rich product gas through gasification. In thisthesis, hydrogen production by gasification of tobacco waste in an updraft gasifier usingair as the gasifiying medium was studied. Effect of reaction time (10, 15 20 min), reactiontemperature (650, 750, 850 oC), catalyst ratio (0, 20, 40 w/w), catalyst type (Na2CO3,CaCO3, CaO, Ca(OH)2, NaOH, K2CO3, Ni/Al2O3) air feed rate (2, 3, 4 L/h), particle sizeof tobacco waste (56 μm, 374 μm and untreated) and effect of drying on the yields ofsolid, liquid and gaseous products were investigated. Highest hydrogen yield (5,90 molesH2/kg biomass) was obtained with a particle size of 56 μm, 20% w/w Na2CO3, 3 L/h airfeed rate and 15 min. reaction time. Hydrogen in the obtained gas product can be purifiedor gas product can be used in generating heat or electricity.