Techno-economic evaluation of biohythane production by two stage anaerobic fermentation system from pretreated rice straw
Ön işlem görmüş pirinç sapından iki aşamalı anaerobik fermantasyon sistemi ile biyohitan üretiminin tekno-ekonomik değerlendirilmesi
- Tez No: 804404
- Danışmanlar: PROF. DR. FATMA JALE GÜLEN, DR. ABDULLAH BİLAL ÖZTÜRK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Atıktan biyoyakıt üretimi, önemli çevresel ve biyo-temelli döngüsel ekonomi faydaları ile gelişmekte olan bir endüstridir. Ek olarak, Birleşmiş Milletler tarafından belirlenen 2050 yılına kadar net sıfır karbon emisyonu hedefini karşılamak için CO2 emisyonlarını düşürmeyi taahhüt etmektedir. Biyohidrojen, yenilenebilir olması, yüksek enerji içeriği ve çevre dostu olması gibi benzersiz özellikleri nedeniyle son zamanlarda biyoyakıtlar arasında ilgi görmeye başlamıştır. Biyohidrojen yenilenebilir biyokütle kullanılarak karanlık fermantasyon ile üretilmektedir. Fosil yakıtların tüketimi azaltabilir, böylece sera gazı emisyonlarına katkıda bulunabilir. Öte yandan, doğal gazın ana bileşeni olan ve sanayi ve ulaşımda yaygın olarak kullanılan metan, biyolojik olarak anaerobik çürütme ile üretilmektedir. Bu bağlamda bu çalışmanın amacı, pirinç samanını karanlık fermantasyon ile biyohidrojene ve karanlık fermantasyondan elde edilen uçucu yağ asitleri bakımından zengin atık suyunu anaerobik çürütme ile CH4 gazına dönüştürerek biyohidrojen ve biyometan karışımı olan biyohitan gazı elde etmektir. Buna göre pirinç samanından biyohitan üretim xvi tesisi SuperPro Designer® kullanılarak tasarlanmıştır. Tasarlanan süreç ilk olarak pirinç samanının glikoz elde etmek için asidik, alkali ve enzimatik olarak işlendiği ön-işlem bölümünü simüle ederek başlamıştır. İkinci olarak, glikozun C. butyricum kullanılarak H2 ve CO2'in yanı sıra yan ürün olarak uçucu yağ asitlerine dönüştürüldüğü fermantasyon, ve ardından elde edilen uçucu yağ asitlerinin substrat olarak kullanıldığı ve belirli mikrobiyal konsorsiyumlarla CO2 ve metana dönüştürüldüğü anaerobik sindirim simüle edilmiştir. Son olarak, amin solüsyonu kullanılarak CO2'i, H2 ve CH4'dan ayırmak için absorpsiyon kolonları simüle edilmiştir. Sistem, SuperPro Designer® kullanılarak modellenmiştir ve sermaye maliyetleri tahmin edilmiştir. Simülasyon bulguları, biyohitanın karanlık fermantasyon ve anaerobik sindirimin sırasıyla 2-10 gün boyunca 37°C'de gerçekleştirilmesi ile nihai ürün bileşiminin H2 (46.4%), CH4 (52.7%), ve CO2 (0.7%) olarak oluşturulabileceğini göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Biofuel manufacturing from waste is a burgeoning industry with considerable environmental and bio-based circular economy benefits. Additionally, it commits to lower CO2 emissions to meet the United Nations' goal of net-zero carbon emissions by 2050. Biohydrogen has lately gained attention among biofuels due to its unique properties, which include being renewable, high energy content, and environmentally friendly. Biohydrogen is produced by dark fermentation using renewable biomass. It can reduce the consumption of fossil fuels, thus contributing to greenhouse gas emissions. On the other hand, methane, which is the main component of natural gas, and is widely used in industry and transportation, is produced biologically by anaerobic digestion. In this context, the aim of this study is to obtain biohythane gas, which is a mixture of biohydrogen and biomethane, by converting the rice straw to biohydrogen by dark fermentation and the volatile fatty acid-rich effluent obtained from dark fermentation to CH4 gas by anaerobic digestion. Accordingly, the biohythane production facility from xiv rice straw was designed using SuperPro Designer®. The designed process first starts by simulating the pre-treatment part, where the rice straw is acidic, alkaline, and enzymatically treated to obtain glucose (C6H12O6). Secondly, fermentation in which glucose is converted to H2 and CO2 as well as volatile fatty acids as by-products using C. butyricum, followed by anaerobic digestion where the obtained volatile fatty acids are used as a substrate, and converted to CO2 and CH4 by certain microbial consortiums were simulated. Finally, absorption columns are simulated using an amine solution to separate CO2 from H2 and CH4. The system was modeled using SuperPro Designer®, and capital costs was estimated. The simulation findings showed that biohythane could be created when dark fermentation and anaerobic digestion were sustained for 2–10 days at 37°C, respectively, with the end product having the following composition: H2 (46.4%), CH4 (52.7%), and CO2 (0.7%).
Benzer Tezler
- Approaches to maximize energy recovery in sludge management
Çamur yönetiminde maksimum enerji geri kazanımına yönelik yaklaşımlar
BÜŞRA ÇİÇEKALAN
Doktora
İngilizce
2024
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALE ÖZGÜN ERŞAHİN
- Reutizilation of waste pet materials for the production of value added products: A techno-economic evaluation for Turkey
Atık pet malzemelerin katma değerli ürünlerde yeniden kullanılması: Türkiye için bir tekno-ekonomik değerlendirme
ADEM AŞCI
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Kimya MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET MELİKOĞLU
- Optimization, experimental performance and techno-economic evaluation of PEM and alkaline electrolyzers
PEM ve alkali elektrolizerlerin optimizasyonu, deneysel performansı ve tekno-ekonomik değerlendirmesi
SYED ARSLAN HASSAN NAQVI
Doktora
İngilizce
2022
Makine MühendisliğiKarabük ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ÖZKAYMAK
DOÇ. DR. TOLGA TANER
- Physicochemical, sensory, and techno-economic evaluation of dark chocolate with the incorporation of Pistacia derived natural gums
Pistacia kökenli doğal sakız ilaveli bitter çikolataların fizikokimyasal, duyusal ve tekno-ekonomik değerlendirilmesi
ANDAÇ KOÇ
Doktora
İngilizce
2025
Gıda MühendisliğiGaziantep ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ COŞKUN DALGIÇ
- Reçine üretim fabrikası atıksularının arıtılabilirliğinin tekno-ekonomik değerlendirilmesi
Techno-economic evaluation of the treatability of resin production plant wastewater
ZEYNEP AYMAN ÖZCAN
Doktora
Türkçe
2024
Çevre MühendisliğiAksaray ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA IŞIK
DR. ÖĞR. ÜYESİ GAMZE SÖNMEZ