Valorization of spent coffee grounds into biodiesel: Blending with alcohols, engine performance and FT-IR TGA, DSC and NMR characterizations
Alkol, motor performansı ve FT-IR, TGA, DSC ve NMRkarakterizasyonuyla harmanlama yöntemiyle atıkkahvetelvesinin biyodizel'e dönüştürülmesi
- Tez No: 610058
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ABDELAZIZ EMADELDIN ABDELAZIZ MOHAMED
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Erciyes Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Kahve ferahlatıcı özelliklerinden dolayı günlük olarak büyük miktarlarda tüketilen dünya çapında popüler bir içecektir. Kahve yapım süreci esnasında, atık kahve telvesi (AKT) olarak bilinen koyu kahverengi renkte bir atık üretilir. AKT dünya çapında bol miktarda bulunan değerli bir organik atıktır. Bu atık çeşitli biyodizel türleri ve katma değerli ürünler üretme konusunda onu umut verici bir kaynak yapan göze çarpan özelliklere sahiptir. Bu tez çalışması bu atığı biyodizele dönüştürmeyi amaçlamaktadır. AKT'nin yağ içeriğinin ~12 mg KOH/g olarak bulunmuştur. Çıkarılan yağın (AKTY) ~24 mg KOH/g'lık (kütleye göre) yüksek asit değeri ihtiva ettiği tespit edilmiştir. Bu nedenle, atık kahve telvesi yağ metil esteri (AKTYME) metanol ile birlikte KOH kullanan alkalin katalize ester dönüştürme işlemlerinin takip ettiği HCL kullanan asit katalşze etme işlemi ve 60 °C derecede ısıtmadan oluşan iki aşama vasıtasıyla sentezlenmiştir. AKTYME 49.98'lik setan sayısı, 3.32 mm2/s'lik kinematik viskozite (40 °C derecede), 137.5 °C derecelik parlama noktası, 891.9 kg/m3'lük yoğunluk (15 °C derecede), 3.79 h'lik oksitlenme kararlılığı ve 39.11 MJ/kg'lık daha yüksek ısınma değerinden oluşan ASTM D 6751 biyodizel standartları tarafından belirlenen sınırı sağlamaktadır. AKTYME'nin fizyokimyasal özellikleri ve onun Euro dizel ve bütanol, pentanol ve oktanlı gibi yüksek alkollerle ikili ve üçlü karışımları incelenmiştir. Bu karıştırma stratejisini uygulayarak, üçlü karışımların yoğunluklarının Euro dizele çok yakın bulunduğu noktada hem yoğunluk hem de soğuk akış özelliklerinde ilerleme gözlemlenmiştir. Ayrıca, biyodizel-dizel karışımlarına bütanol, pentanol ve oktanol eklenmesinin etkisini incelemek için DAC, FT-IR, UV-Vis, TGA ve NMR'nin hızlı, ucuz ve güvenilir özellikleri bu çalışmada kullanılmıştır. Son olarak, BP, BSFC'nin motor performans parametreleri ve CO, CO2, HC, NOx ve EGT'nin fren ısıl verimliliği ve emisyon özellikleri incelenmiş ve bu biyodizel-dizel karışımlarına yüksek alkolleri eklemenin olumlu yanlarını kanıtlamıştır.
Özet (Çeviri)
Coffee is a global popular drink that is consumed in huge amount daily due to its refreshing properties. During the coffee making process, a dark brown waste known as spent coffee grounds (SCG) is generated. SCG is a valuable organic waste that is abundant worldwide. This waste has outstanding characteristics making it a promising resource to produce various types of biofuels and added-value products. This study aims to valorize this waste into biodiesel. Oil content of SCG has been found to be ~12% (by mass). The extracted oil (SCGO) has been found to have high acid value of ~24 mg KOH/g oil. Therefore, spent coffee grounds oil methyl ester (SCGOME) was synthesized through two steps of acid catalyzed process employing HCL followed by alkaline catalyzed transesterification processes employing KOH along with methanol and heating at 60 °C. It has been found that SCGOME satisfies the limit prescribed by ASTM D 6751 biodiesel standards with cetane number of 49.98, kinematic viscosity of 3.32 mm2/s (at 40 °C), flash point of 137.5 °C, density of 891.9 kg/m3 (at 15 °C), oxidation stability of 3.79 h and higher heating value of 39.11 MJ/kg. Physicochemical properties of SCGOME and its binary and ternary blends with Euro diesel and higher alcohols of butanol, pentanol and octanol were studied. Following this blending strategy, improvement in both density and cold flow properties where densities of the ternary blends were found very close to Euro diesel. Moreover, fast, cheap and reliable characteristics of DSC, FT-IR, UV-Vis, TGA and NMR were adopted in this work to evaluate the impact of butanol, pentanol and octanol addition into biodiesel-diesel blends. Such characteristics proved their quality and reliability. Finally, engine performance parameters of BP, BSFC and brake thermal efficiency and emissions characteristics of CO, CO2, HC, NOx and EGT were examined and proved the positive aspect of adding higher alcohols to biodiesel₋diesel blends.
Benzer Tezler
- Characterization and experimentalinvestigation of internal combustionengine performance and emissionscharacteristics using biofuel derived froma blend of spent coffee grounds (SCGS) andwaste cooking oil (WCO)
Atık kahve telvesi (AKT) ve atık yemeklik yağ (AYY)karışımından elde edilen biyoyakıt kullanılarak içtenyanmalı motor karakterizasyonu ve deneysel incelenmesi:Performans ve emisyon özellikleri
RAMIZ RAFIL ABDULWAHHAB AL-SAMARAAE
Doktora
İngilizce
2025
Makine MühendisliğiAydın Adnan Menderes ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL BÖĞREKCİ
DOÇ. DR. ABDULAZIZ ATABANI
- Moleküler modifikasyon yöntemleri ile çözünürlüğü geliştirilen patates kabuğu, ayçekirdeği küspesi ve kahve posası ekstrelerinin antioksidan etkinliklerinin belirlenmesi
Determination of antioxidant activities of potato peel, sunflower seed meal and spent coffee ground extracts with improved solubility via molecular modification methods
SIDDIKA YUSRA ÖZKILIÇ
Doktora
Türkçe
2025
Gıda MühendisliğiNecmettin Erbakan ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DERYA ARSLAN DANACIOĞLU
- Demlenmiş kahve posasından yeşil çözücüler ile lipit ekstraksiyonu ve değerlendirilmesi
Lipid extraction and valorization of spent coffee ground using green solvents
SELİN TOPRAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Kimya MühendisliğiAnkara ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYŞE EZGİ ÜNLÜ BÜYÜKTOPCU
- Valorization of electroplating process wastes by synthesis of layered double hydroxide and magnetic ferrite materials and their use in the removal of industrial pollutants
Tabakalı çift hidroksit ve manyetik ferrit malzeme sentezi ile elektrokaplama prosesi atıklarının değerlendirilmesi ve endüstriyel kirleticilerin gideriminde kullanılması
MERVE BAYRAKDAR
Doktora
İngilizce
2025
Kimya MühendisliğiEge ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLİN ERSÖZ
- Bira mayşe atıklarından protein konsantresi üretimi ve süreç optimizasyonu
Production of protein concentrate from brewers' spent grain and process optimization
EZGİ PAJO
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Gıda MühendisliğiTrakya ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ESRA TUNÇER