Dallı darı (Panicum virgatum L.) biyokütlesi kalorifik değerinin elementel yapı üzerinden modellenmesi ve NIRS kalibrasyonları

Abstract

Dallı darı (Panicum virgatum L.) genotiplerine ait birim biyokütlenin üst ısıl değerler (HHV) ile elementel kompozisyonun (CHNS) belirlenmesi, bu veriler arası ilişkiler üzerinden HHV'nin modellenmesi ve NIRS kalibrasyonlarının geliştirilmesi amacıyla yürütülen araştırmada, dallı darı biyokütlesinin üst ısıl değere sahip, kaliteli bir katı yakıt olabileceği belirlenmiştir. Biyokütle HHV değerleri, genotiplere bağlı olarak 15.7298-19.2592 MJ kg−1 aralığında değişim göstermiştir. Dallıdarı kuru biyokütlesi karbon, hidrojen, azot ve kükürt içerikleri sırası ile %39.28-45.26, %4.82-6.10, %0.24-0.56 ve %0.03-2.41 oranlarında belirlenmiştir. Biyokütle üst ısıl değerinin, biyokütle karbon, hidrojen ve azot içerikleri üzerinden modellenebildiği ve oluşturulan modellerin R2 değerlerinin sırası ile 0.9121, 0.9012 ve 0.8979 gibi yüksek doğruluk değerlerine sahip olduğu saptanmıştır. Dallı darı biyokütlesinin kalorifik değerlerini belirlemek amacıyla geliştirilen NIRS kalibrasyonlarının SEC, SEP ve R2 değerleri sırası ile 0.0645, 0.1634 ve 0.9706 olarak belirlenmiştir. Biyokütle CHNS içerikleri için ise bu değerler sırası ile C; 0.5358, 0.5644, 07968, H; 0.066, 0.0692, 0.8300, N; 0.0100, 0.0162, 0.9831 ve S; 0.2173, 0.2419, 0.9166 olarak belirlenmiştir. Geliştirilen NIRS kalibrasyonlarının yüksek doğruluk değerlerine sahip olduğu ve dallıdarı biyokütlesi HHV ve CHNS içeriklerinin belirlenmesinde kullanılabileceği ortaya konulmuştur.

The purpose of this study to determine the calorific value and elemental composition (CHNS) of switchgrass (Panicum virgatum L.) and modelling the biomass higher heating value (HHV) throughout the elemental composition of dry biomass. In addition improvement of the NIRS calibrations for spectral quantifying the HHV and also CHNS composition of the biomass was the other aim of the current study. The dry biomass of switchgrass has higher HHV with a desirable elemental composition according the chemical analyses. The HHV value of the switchgrass biomass varied between 15.7298-19.2592 MJ kg−1 depending on the genotypes. The carbon, hydrogen, nitrogen and sulfur concentration of the biomass was stated as 39.28-45.26%, 4.82-6.10%, 0.24-0.56% and 0.03-2.41% respectively. The regression coefficients (R2) of the models developed for determination the HHV throughout the biomass CHN concentration were 0.9121, 0.9012 and 0.8979 respectively. The prediction efficiency of the constructed NIRS calibrations for spectral quantifying of the HHV and also CHNS was rather high. The standard error of calibration (SEC), standard error of prediction (SEP) and coefficient of determination (R2) of the calibration were determined for HHV 0.0645, 0.1634, 0.9706 C; 0.5358, 0.5644, 07968, H; 0.066, 0.0692, 0.8300, N; 0.0100, 0.0162, 0.9831 and S; 0.2173, 0.2419, 0.9166 respectively for the final NIRS calibration.