Investigation of biomass and bioplastic wastes using fast heating rate thermochemical processes
Biyokütle ve biyoplastik atıklarının yüksek ısıtma hızlı termokimyasal proseslerle incelenmesi
- Tez No: 761378
- Danışmanlar: DOÇ. DR. FEYZA KAZANÇ ÖZERİNÇ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Biyoplastik, Gazlaştırma, Piroliz, Şeker pancarı küspesi, Bioplastic, Gasification, Pyrolysis, Sugar beet pulp
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmanın amacı, hızlı ısıtma ve yavaş ısıtma hızlı termokimyasal prosesler kullanılarak şeker pancarı küspesi biyokütlesi ve polihidroksialkanoat (PHA) biyoplastik atıkların araştırılmasıdır. Biyokütle pirolizi, düşük ısıtma hızlı yatay tüplü fırın (HTF) ve yüksek ısıtma hızına sahip düşey borulu fırın (DTF) kullanılarak nitrojen, karbon dioksit ve buhar atmosferinde gerçekleştirilmiştir. Biyoçarlar, karbondioksit atmosferi altında düşük ısıtma hızlı termogravimetrik analizör (TGA) ve yüksek ısıtma hızlı tel örgü reaktör (WMR) kullanılarak gazlaştırıldı. Elde edilen sonuçlar, HTF pirolizinin biyoçarın grafitleşmesini arttırdığını göstermiştir. Diğer yandan, DTF biyoçarları daha yüksek mezo ve makro gözeneklilik göstermiştir. Bu nedenle, DTF biyoçarları hem TGA hem de WMR gazlaştırmasında daha yüksek gazlaştırma reaktivitesi göstermiştir. Öte yandan, WMR kullanılarak elde edilen gazlaştırma reaktivitesi, TGA kullanılarak elde edilenden daha yüksektir. Bunun sebebi ise biyoçarların TGA gazlaştırılması sırasında termal tavlanması nedeniyle olduğu görülmüştür. Tezin ikinci bölümünde, PHA biyoplastikleri ve gelensek muadilleri olan polietilen tereftalat (PET), karbon elyaf takviyeli kompozit (CFRC) ve blok kopolimerler kullanılmıştır. Numunelerin termal stabilitesini araştırmak için PHA, CFRC ve blok kopolimerler için TGA ve DSC analizi yapıldı. Tüm numuneler, katran ürünlerini ve çar miktarını araştırmak için tel örgü reaktörde hızlı piroliz (500 oC, ∼102 °C s-1) deneyleri gerçekleştirilmiştir. Katran ürünleri, gaz kromatografisi – kütle spektroskopisi (GC – MS) ile incelenmiştir. Blok kopolimerlerin ve PHA numunelerinin çar miktarları (ağırlıkça %2'den az), PET numunesinden elde edilene oranla (~%10.7 ağ.) daha düşük elde edilmiştir. Tüm PHA bileşikleri büyük miktarda organik malzemeler için yapı taşı olarak kullanılabilecek etil siklopropan karboksilat fraksiyonu (~%38-58) içerdiği görülmüştür.
Özet (Çeviri)
The objective of this work was the investigation of sugar beet pulp biomass and polyhydroxyalkanoates (PHAs) bioplastic wastes using fast heating and slow heating rate thermochemical processes. Biomass pyrolysis was conducted under a nitrogen, carbon dioxide, and steam atmosphere using low heating rate horizontal tube furnace (HTF) and high heating rate drop tube furnace (DTF). The biochars were gasified under carbon dioxide using low thermogravimetric analyzer (TGA) and high heating rate wire mesh reactor (WMR). The results showed that HTF pyrolysis increased the graphitization. DTF biochars showed higher meso- and macro-porosity. Therefore, the DTF biochars showed higher gasification reactivity both in TGA and WMR. On the other hand, gasification reactivity at WMR was higher than the TGA due to thermal annealing of biochars in TGA. In the second part of the thesis, PHAs together with conventional counterparts polyethylene terephthalate (PET), carbon fiber reinforced composite (CFRC), and block co-polymers were pyrolyzed. TGA and differential scanning calorimetry (DSC) analyses were performed for PHA, CFRC, and block co-polymers to investigate the thermal stability. The fast pyrolysis (500 oC, ∼102 °Cs−1) WMR experiments were conducted for all samples to investigate tar products and char yields. The tar compositions were investigated by gas chromatography–mass spectroscopy (GC–MS). The char yields of block co-polymers and PHA samples (< 2 wt. %) were less than that of the PET sample (~10.7 wt.%). All PHA compounds contained a large fraction of ethyl cyclopropane carboxylate (~38-58%) that can serve as building blocks.
Benzer Tezler
- Nişasta bazlı biyomalzemelerden tekstil yüzeyi elde edilmesi ve sürdürülebilir çanta tasarım uygulamaları
Production of textile surfaces from strach-based biomaterials and sustainable bag design applications
HÜLYA ARABACI
Sanatta Yeterlik
Türkçe
2025
Güzel SanatlarSüleyman Demirel ÜniversitesiSanat ve Tasarım Ana Sanat Dalı
DOÇ. DR. KENAN SAATÇIOĞLU
- Biyobozunur ve konvansiyonel plastiklerin çevresel bozunmasının mikroskobik ve enstrumantal teknikler ile incelenmesi
Investigation of environmental degradation of biodegradable and conventional plastics by microscopic and instrumental
ŞEVVAL ÜRKMEZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Çevre MühendisliğiSakarya ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MERAL YURTSEVER
- Development of novel biopolyamide compounds as a green and sustainable alternative to petroleum derived polymers and their applications in medical field
Petrolden elde edilen polimerlere yeşil ve sürdürülebilir bir alternatif olarak özgün biyopoliamit bileşiklerinin geliştirilmesi ve tıbbi alanda uygulamaları
ŞEBNEM GÜLEL
Doktora
İngilizce
2024
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATOŞ YÜKSEL GÜVENİLİR
- Farklı ortam koşullarında bacillus thuringiensis RSKK 381'in üreme ve biyoplastik (PHB) üretiminin araştırılması
Investigation of growth and bioplastic (PHB) production in different conditions by bacillus thuringiensis RSKK 381
Yazar Bilgisi Yok
- An investigation on the optimized production of a microalgae-based biopolymer using a novel media composition for chlorella vulgaris
Chlorella vulgarıs için yeni bir ortam bileşimi kullanarak mikroalg bazlı biyopolimerin optimize edilmiş üretimi üzerine bir araştırma
MOHAMMED SAAD ABDULLAH AL-HAMMADI
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Biyomühendislikİzmir Ekonomi ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MINE GÜNGÖRMÜŞLER