Biyokütleden Fermente Edilebilir Pirolitik Şekerlerin Seçimli Olarak Elde Edilmesi İçin Auger Tipi Bir Piroliz Reaktörü Geliştirilmesi

Abstract

Bitokütle, herkes tarafından temiz ve yenilenebilir bir enerji kaynagı olarak kabul görmektedir. Biyokütlenin sahip oldugu enerji potansiyeli iyi bilinmekte ve yapılan çalısmalarda ekonomik, çevreci ve insan yasamına saygılı dönüsüm teknolojileri ortaya koymaya yönelik arastırmalar, öncelikli alanlar içerisinde degerlendirilmektedir. Bu dönüsüm teknolojileri içerisinde piroliz, gazlastırma, hidrotermal karbonizasyon ve fermantasyon teknikleriyle ikincil yakıtların üretimi önemli bir yer tutmaktadır. Ancak bu dönüsüm teknolojilerinin enerji verimliligi ve ekonomisi bakımından bazı dezavantajlara da sahip oldugu bir gerçektir. Bu nedenle özellikle lignoselülozik yapılı tarımsal ve ormansal atık ve yan ürünlerden bu tekniklerle yakıt degeri olan ürünlerin üretimine yönelik çalısmalara ilave olarak, birincil ürünlerden çesitli yöntemlerle kimyasal degeri olan ikincil ürünlerin eldesi konusu da önemli bir hal almıstır. Bu çalısmanın temel amacı, ligno-selülozik biyokütleden fermente edilebilir pirolitik sekerlerin seçici olarak elde edilmesi için yeni bir auger reaktörün gelistirilmesidir. Bu seçimli piroliz sistemini kullanarak biyokütleden elde edilen ürünlerin karakterizasyonu, pirolitik sekerler açısından zengin bir sıvı ürün elde etmek ve bu sekerler bakımından zengin üründen fermantasyon yoluyla biyoetanol üretiminin arastırılması da amaçlanmıstır. Çalısmada bes farklı ısıtma bölgesine sahip olan ve her ısıtma bölgesinden piroliz gazlarının alınarak kondense edilmesiyle sıvı ürün elde edilmesine imkan saglayan bir sistemin dizaynı ve kurulumu gerçeklestirilmistir. Olusturulan sistemin dizayn iyilestirme çalısmalarını takiben, biyokütle olarak çam hızar kepegi ile maksimum sıvı ürünün elde edildigi sistem parametreleri ortaya konulmustur. Olusturulan sistemin pirolitik bir seker olan levoglukozanın seçimli olarak elde edilmesine imkan sagladıgı tespit edilmistir. % 0,1?lik H3PO4 çözeltisiyle kaynatılarak ön islem görmüs biyokütlenin optimum sartlarda piroliziyle 138,9 g/kg konsantrasyonunda levoglukozan içeren bir sıvı ürünün elde edilebildigi belirlenmistir. Bu sıvı ürünün dört katı su ile ekstraksiyonunu takiben asidik bir hidrolize tabi tutulması sonucu 27,9 g/L konsantrasyonunda glikoz içeren bir seker çözeltisi elde edilmistir. Bu çözeltinin inhibe edici bilesenlerin miktarını azaltacak detoksifikasyon islemleri uygulandıktan sonra fermentasyon için kullanılabilecegi belirlenmistir. Bu çözelti ilk olarak 20 g/L Ca(OH)2 ile muamele edilerek bir detoksifikasyona tabi tutulmustur. Sonra 151 g/L dozda aktif karbon ile muamelesini takiben yaklasık üç kat seyreltilmistir. Bu çözelti için, Saccharomyces cerevisiae NRLL Y- 12632 susu kullanılarak 24 saatlik bir fermantasyonun sonunda 0,465 g etanol/g glikoz verim ile etanol üretimi gerçeklestirilmistir.