FARKLI BİLEŞENLİ BİYOKÜTLELERDEN TORREFAKSİYON İŞLEMİ İLE BİYOKÖMÜR ÜRETİMİ

Abstract

Torrefaksiyon, biyokütlenin ısı değerini ve hidrofobikliğini artırmak için ön işlem olarak araştırılan hafif bir piroliz yöntemidir. Yüksek kaliteli sentez gazı üretimi için gazlaştırmada yüksek kaliteli hammadde olarak ve termik santrallerde ve metalurjik süreçlerde kömür yerine kullanılabilen torrefiye ürünler (biyokömür) son yıllarda biyokütle enerji endüstrisinden büyük ilgi görmüştür. Bu çalışmada farklı kimyasal bileşime sahip biyokütle atıklarından biyo-yakıt (biyokömür) üretiminin araştırılması amaçlanmıştır. Biyo-yakıt üretiminde torrefaksiyon işlemi incelenmiştir. Elden edilen ürünlerin verimleri ve özellikleri uygulanmıştır. Bu amaçla biyokütle atıklarına üç farklı sıcaklık (220, 260, 300oC) ve 1 saat sabit yatak reaktörde torrefaksiyon işlemi uygulanmıştır. Elde edilen katı, sıvı ve gaz ürünlerin verimlerine sıcaklık ve biyokütle türünün etkisi araştırılmıştır. Ham atıklar ve torrefaksiyona uğramış atıkların karakterizasyonu amacıyla kısa ve elementel analizler, ile yanma özelliklerini ortaya koymak amacıyla Termal Gravimetrik Analizler (TGA) yapılmıştır. Çalışma sonucunda elde edilen sonuçlara göre, sıcaklık arttıkça katı ürün veriminin azaldığı; buna paralel olarak sıvı ve gaz ürün verimlerinin arttığı görülmüştür. Uçucu madde miktarı torrefaksiyon sıcaklığıyla azalırken sabit karbon miktarı artmaktadır. Biyokütlenin hemiselüloz ve selüloz içeriğinin ürün verimleri üzerinde etkili olduğu ve enerji veriminin en yüksek olduğu torrefaksiyon sıcaklığının 220 oC olduğu belirlenmiştir. Ayrıca, torrefiye örneklerin tutuşma sıcaklıklarının ham örneklerden yüksek olduğu ve uçucu madde ve char yanma periyodunun biyokütle türüne bağlı olarak değiştiği sonucuna varılmıştır.

Torrefaction is a mild pyrolysis method investigated as a pretreatment to increase the calorific value and hydrophobicity of biomass. Torrefied products (biocharl), which can be used as a high-quality raw material in gasification for high-quality synthesis gas production and as a substitute for coal in thermal power plants and metallurgical processes, have attracted significant interest from the biomass energy industry in recent years. This study aims to investigate the production of biofuel (biochar) from biomass wastes with different chemical compositions. The torrefaction process in biofuel production was examined. The yields and properties of the obtained products were applied. For this purpose, torrefaction was applied to biomass wastes at three different temperatures (220, 260, 300°C) for 1 hour in a fixed-bed reactor. The effects of temperature and biomass type on the yields of the obtained solid, liquid, and gaseous products were investigated. Proximate and elemental analyses were conducted to characterize raw and torrefied wastes, and Thermal Gravimetric Analyses (TGA) were performed to determine their combustion properties. According to the results obtained from the study, it was observed that the solid product yield decreased as the temperature increased; however, the liquid and gas product yields increased in parallel. The amount of volatile matter decreased with torrefaction temperature, while the amount of fixed carbon increased. It was determined that the hemicellulose and cellulose content of the biomass affected product yields, and the torrefaction temperature at which the energy yield was highest was 220 °C. Furthermore, it was concluded that the ignition temperatures of the torrefied samples were higher than those of the raw samples, and the volatile matter and char combustion period varied depending on the biomass type.