İskenderun körfezinde yetişen alglerin biyokütle özelliklerinin araştırılması

Abstract

İnsan gelişimi doğrudan ya da dolaylı olarak enerjinin var oluşu ve kullanışıyla bir ilişki içerisindedir. Enerjinin insan ihtiyaçlarını karşılayacak formda olması istenir. Bunun yanı sıra kullanılacak olan enerji türünün insan ihtiyaçlarını karşılarken insanın yaşam kalitesini etkilememesi, temel ihtiyaçlarını kısıtlamaması insanoğlu tarafından istenen durumlardır. Nüfus arttıkça enerji talebi de bununla doğru orantılı olarak artış göstermektedir. Enerji talebindeki bu artış insanları yenilenemez enerji kaynaklarından yenilenebilir enerji kaynaklarını araştırmaya yöneltmiştir. Geleceğin biyoyakıt türlerinden biri olabilecek yosunun potansiyelinin belirlenmesi amacıyla yapılan bu çalışmada alglerin biyokütle özellikleri baz alınarak biyoyakıt olarak kullanılabilirliği araştırılmıştır. Bu kapsamda Chaetomorpha Linum alg türüne ait hammadde farklı sıcaklıklarda (400 oC, 500 oC, 600 oC, 700 oC) ve farklı ısıtma hızlarında (10 oC/dk. 30 oC/dk. 50 oC/dk.) karbonizasyon işlemine tabi tutulmuştur. Karbonizasyon işleminden elde edilen numunelerin kül tayini deneyi, kalorifik değer, elementel analizi, XRD analizi, SEM analizi, FTIR analizi ve DTA-TGA analizleri yapılmıştır. XRD analizi ise; X-ışını difraktometresi ile CuKα (λ=1.5405 Å) kaynağı kullanılarak elde edilmiştir. Taramalar 10°<2θ<80o aralığında 0,1 derece steple, dakikada 6 derecelik hızla kaydedilmiştir. Kalorifik değer deneylerinde hem katı hem sıvı numunelerin ölçümü yapılmıştır. Çalışmada incelenen parametrelerin her numunede farklılıklar gösterdiği görülmüştür. Isıl değerin en iyi olduğu veri 600 oC (50 oC/dk. ısıtma hızında)' de yapılan ölçüm olduğu görülmüştür. Elementel analizlerde istenen veriler karbon elementi için 600 oC (30 oC/dk. ısıtma hızında), kükürt elementi için 600 oC (50 oC/dk. ısıtma hızında), hidrojen elementi için 700 oC (10 oC/dk. ısıtma hızında), oksijen elementi için 400 oC (30 oC/dk. ısıtma hızında), azot elementi için 700oC (10 oC/dk. ısıtma hızında) dir. SEM görüntüleri sonucu 600 oC (50 oC/dk. ısıtma hızında) ve 700 oC (10 oC/dk. ısıtma hızında) 'deki numunelerin daha esnek bir yapıya sahip oldukları ve diğer numune gruplarına göre molekül bağlarının daha güçlü olduğu söylenebilir. Analizler sonucu Chaetomorpha Linum'un ellipsoid şekilli bir görünümene sahip olduğu anlaşılmıştır. FTIR analizlerine göre; farklı sıcaklık seviyelerine maruz bırakılan Chaetomorpha Linum yapısındaki kristalize halin fazla sıcaklıkta arttığı gözlemlenirken daha düşük sıcaklıklarda kristalize hale dönüşümü daha yavaş gerçekleştiği gözlemlenmiştir. Yosun doğal sulu ortamda yetişen ve kirlilik giderimin de önemli bir biyokütledir. Nem içeriğinin yüksek olmasına karşın miktarsal olarak çok fazla olduğundan enerji üretiminde tek başına ve/veya diğer atıklar ile karıştırılarak kullanılabilir. Karbonizasyon sonucu kalori değeri düşük olsada inorganik yapısı nedeniyle çimento endüstrisinde yakıt ve/veya hammadde olarak kullanılabilir. Tamamen yakıldığında kül hammadde olarak çimento üretiminde kullanılabilir bileşimdedir.

Human development is directly or indirectly related to the existence and use of energy. Energy is required to be in a form that meets human needs. In addition, it is desired by human beings that the type of energy to be used does not affect the quality of life of people while meeting human needs, and that it does not limit their basic needs. As the population increases, the energy demand also increases in direct proportion. This increase in energy demand has led people to search for renewable energy sources from non-renewable energy sources. In this study, which was carried out to determine the potential of algae, which can be one of the biofuel types of the future, its usability as biofuel was investigated based on the biomass properties of algae. In this context, the raw material of the Chaetomorpha Linum algae species was subjected to carbonization at different temperatures (400 oC, 500 oC, 600 oC, 700 oC) and at different heating rates (10 oC/min. 30 oC/min. 50 oC/min.). Ash determination test, calorific value, elemental analysis, XRD analysis, SEM analysis, FTIR analysis and DTA-TGA analyzes of the samples obtained from the carbonization process were performed. XRD analysis is: Obtained by X-ray diffractometry using CuKα (λ=1.5405 Å) source. Scans were recorded in the range of 10°<2θ<80o with a 0.1-degree step, at a speed of 6 degrees per minute. In the calorific value experiments, both solid and liquid samples were measured. It was observed that the parameters examined in the study showed differences in each sample. It has been observed that the best data for the heating value is the measurement made at 600 oC (50 oC/min. heating rate). The data required in elemental analyzes are 600 oC for the element carbon (at a heating rate of 30 oC/min), 600 oC for the element sulfur (at a heating rate of 50 oC/min), 700 oC for the element hydrogen (at a heating rate of 10 oC/min), oxygen element is 400 oC (at 30 oC/min. heating rate), 700 oC (at 10 oC/min. heating rate) for nitrogen element. As a result of SEM images, it can be said that the samples at 600 oC (at 50 oC/min. heating rate) and 700 oC (at 10 oC/min. heating rate) have a more flexible structure and their molecular bonds are stronger than other sample groups. As a result of the analysis, it was understood that Chaetomorpha Linum has an ellipsoid-shaped appearance. According to FTIR analysis: It was observed that the crystallized state in the structure of Chaetomorpha Linum, which was exposed to different temperature levels, increased at higher temperatures, while it was observed that the transformation into crystallized state occurred more slowly at lower temperatures. Algae is an important biomass that grows naturally and removes pollution. Despite its high moisture content, it can be used alone and/or mixed with other wastes in energy production since it is very high in quantity. Although its caloric value is low as a result of carbonization, it can be used as fuel and/or raw material in the cement industry due to its inorganic structure. When completely burned, the ash can be used in cement production as a raw material.