TORREFAKSİYON ÖN İŞLEMİNİN MİKROALGİN PİROLİZİ ÜZERİNE ETKİSİ

Abstract

Mikroalg biyokütlesi, biyoyakıt ve diğer değerli ürünlerin üretimi için üçüncü nesil umut verici hammaddedir. Mikroalg mevcut enerji mahsullerine göre en büyük avantajları daha hızlı büyüme oranlarına sahip olmaları ve gıda üretimiyle rekabet etmemeleridir. Bu çalışmada Spirulina Platensis mikroalgin piroliz ürün verimleri üzerine torrefaksiyon ön işlemin etkisinin araştırılması amaçlandı. Bu amaçla çalışmada ilk olarak mikroalge üç farklı sıcaklık (220, 260 ve 300 oC) ve 1 saatlik işlem süresinde torrefaksiyon işlemi uygulandı. Daha sonra torrefiye mikroalg örnekleri ve işlem görmemiş mikroalg üç farklı sıcaklık (400, 500 ve 600 oC) ve 1 saatlik işlem süresinde piroliz işlemine tabi tutuldu. İşlem görmemiş mikroalg ve mikroalgin torrefaksiyon işleminden elde edilen torrefiye mikroalgin ve piroliz işleminden elde edilen karbonize katı örneklerinin karakterizasyonu amacıyla kısa ve kesin analizler ve Fourier Transform Infrared Spektrofotometre (FTIR) analizi yapıldı. Ayrıca farklı sıcaklıklarda elde edilen torrefiye mikroalgin yanma davranışını ortaya koymak amacıyla Termal Gravimetrik Analizi (TGA) incelendi. Spirulina Platensis'in torrefaksiyon işleminde sıcaklık arttıkça katı ürün veriminin azaldığı; buna paralel olarak sıvı ürün veriminin arttığı tespit edilmiştir. Torrefaksiyon işleminden elde edilen torrefiye mikroalgin (katı ürün) kısa analiz sonuçları sabit karbon oranın torrefaksiyon şiddetiyle arttığını, uçucu madde ve kül miktarlarının torrefaksiyon sıcaklığıyla azaldığını göstermiştir. Torrefiye mikroalgin üst ısı değeri torrefaksiyon sıcaklığıyla artış gösterirken tutuşma sıcaklıkları işlem görmemiş mikroalgden yüksek olarak belirlenmiştir. İşlem görmemiş mikroalgin ve farklı sıcaklıklarda elde edilen torrefiye mikroalgin piroliz sonuçları torrefaksiyon ön işleminin katı ürün verimi (karbonize katı ürün) üzerinde etkili olduğunu göstermiştir. Torrefiye mikroalgin pirolizinden elde edilen karbonize katı örneklerin üst ısı değerleri torrefiye mikroalg örneklerinden düşük olduğu belirlenmiştir.

Microalgae biomass is a promising third-generation raw material for the production of biofuels and other valuable products. The greatest advantages of microalgae over current energy crops are that they have faster growth rates and do not compete with food production. This study aimed to investigate the effect of torrefaction pretreatment on the pyrolysis product yields of Spirulina Platensis microalgae. For this purpose, microalgae were first torrefacted at three different temperatures (220, 260, and 300 oC) and for a 1-hour treatment time. Then, torrefied microalgae samples and untreated microalgae were subjected to pyrolysis at three different temperatures (400, 500, and 600 oC) and for a 1-hour treatment time. Proximate and ultimate analyses and Fourier Transform Infrared Spectrophotometer (FTIR) analyses were performed to characterize the carbonized solid samples obtained from the torrefacted microalgae and the untreated microalgae, as well as the untreated microalgae and microalgae. Thermal Gravimetric Analysis (TGA) was also performed to reveal the combustion behavior of the torrefied microalgae obtained at different temperatures. In the torrefaction process of Spirulina Platensis, it was determined that solid product yield decreased as temperature increased, while liquid product yield increased concurrently. Proximate analysis results of torrefied microalgae (solid product) obtained from the torrefaction process showed that the fixed carbon content increased with torrefaction intensity, while volatile matter and ash amounts decreased with torrefaction temperature. The higher heating value of torrefied microalgae increased with torrefaction temperature, while ignition temperatures were higher than those of untreated microalgae. Pyrolysis results of untreated microalgae and torrefied microalgae obtained at different temperatures showed that torrefaction pretreatment was effective on solid product yield (carbonized solid product). The higher heating value of the carbonized solid samples obtained from the pyrolysis of torrefaction microalgae were determined to be lower than those of the torrefied microalgae samples.