Odun ve odun esaslı kompozit malzeme talaşlarının termal ve katalitik piroliz yöntemi ile sıvılaştırılması

Abstract

Geleceğin yakıt alternatiflerinden biri olan biyokütle yenilenebilir enerji kaynaklarının başında gelmektedir. Bu çalışmada, melamin kaplı yonga levha (MKYL), Sarıçam (Pinus sylvestris L.) ve Doğu kayını (Fagus orientalis L.) odunlarının talaşları biyokütle kaynağı olarak şeçilmiş, sabit yataklı reaktörde, katalizörlü ve katalizörsüz (termal) pirolizi gerçekleştirilmiştir. Deneylerde piroliz ürünlerinin verimleri üzerine biyokütle çeşidi, sıcaklık ve katalizör tipi gibi parametrelerin etkisi araştırılmıştır. 0,850-1,60 mm parçacık boyutundaki deney örneklerinin pirolizi; 400, 500 ve 600 °C sıcaklıklarda, 5 °C/dk ısıtma hızında ve 30 ml/dk sürükleyici azot gazı (N2) akış hızında gerçekleştirilmiştir. Katalizör olarak Na2CO3 ve K2CO3 bazik tuzları ile FeCl3 Lewis asidi kullanılmıştır. Piroliz deneylerinin sonuçları; sıcaklık, biyokütle çeşidi ve katalizör tipinin katı, sıvı ve gaz ürün verimlerinde etkili parametreler olduğunu göstermiştir. Sıcaklık artışıyla birliktesıvı ve gaz ürün veriminin arttığı katı ürün veriminin ise azaldığı belirlenmiştir. En yüksek sıvı ürün verimi (% 56,4) sarıçam odun talaşının 600 ºC sıcaklıktaki termal pirolizinden elde edilmiştir. GC-MS analizleri ile elde edilen sıvı ürünlerin içerikleri belirlenmiştir. Katalizörlü ve katalizörsüz bütün deneylerde elde edilen biyoyağların fenol, keton, alkol, asit ve esterler, benzen, alkan ve azot içeren çok çeşitli hidrokarbonları içerdiği ve biyoyağlarda fenolik bileşiklerin baskın bileşikler olduğu belirlenmiştir.Bu çalışmanın sonuçları; odun ve odun esaslı kompozit malzeme talaşlarının piroliz yöntemi ile yakıtlara ve/veya değerli kimyasal maddelere dönüşümünün uygulanabilir bir teknoloji olduğunu göstermiştir.

Biomass, one of the fuel alternatives of the future, is at the top of the list of renewable energy resources. In this study, Melamine Coated Particleboard, Scots pine (Pinus sylvestris L.) and Oriental beech (Fagus orientalis L.) sawdust were used as biomass resources. Catalysed and uncatalysed pyrolysis processes were conducted in a fixed-bed reactor. The effects of the parameters on pyrolysis product yields such as biomass type, temperature and catalysis type were investigated. The pyrolysis of the experimental samples that have a particle size in the range of 0.850-1.60 mm were carried out at the temperatures of 400, 500 and 600 °C at the heating rate of 5°C/min. Nitrogen gas (N2) flow was used at the rate of 30 ml/min during the process. Basic salts such as Na2CO3, K2CO3 and Lewis acid (FeCl3) were used as catalyses. The results of the pyrolysis experiments showed that biomass types,temperature and catalysis types were effective parameters in the yields of char, bio-oil and gas products. It was determined that bio-oil and gas yields increased, while the char yield decreased with rising temperature. The highest bio-oil yield of 56.4 % was obtained from the thermal pyrolysis of Scots pine wood sawdust in temperature of 600 ºC. The chemical compositions of bio-oil were determined with the GC-MS analyses methods. It was determined that bio-oils obtained from the catalysed and uncatalysed experiments contain a large variety of hydrocarbons such as phenols, ketones, alcohols, acids, esters, benzenes, alkanes and N-containing compounds. The phenol compounds were the major components in the bio-oils.The results of this study demonstrated that the conversion of wood and wood-based materials into fuel and valuable chemicals with the pyrolysis method is an applicable technology.