Akademik Veri Yönetim Sistemi
Pekmezci Karaman B., Mürtezaoğlu K. (Yürütücü), Oktar N., Topal H., Değirmenci L.
TÜBİTAK Projesi, 2021 - 2023
Biyo-yağ, temiz ve yenilenebilir enerji kaynaklarından biri olan biyo-kütlenin pirolizi sonucu elde edilir ve günümüz motorlu araçlarında kullanılan yakıtlara alternatif olarak gösterilir, ancak, yüksek oksijen içeriği nedeniyle yakıt olarak kullanımı kısıtlanmaktadır. Önerilen proje kapsamında biyo-yağın yüksek oksijen içeriğinin, zeolit varlığında etanol ile parçalama reaksiyonuyla, düşürülmesiyle yüksek seçicilikle biyo-yakıt üretimi amaçlanmaktadır.
Biyo-yağdan biyo-yakıt üretimi prosesinde en büyük problem reaksiyonlar sırasında oluşan karbondur. Çalışma kapsamında karbon oluşumuna dirençli ve uzun süre yüksek aktivite gösterecek katalizörlerin sentezlenmesi amaçlanmaktadır. Projede öncelikle Nikel(Ni), Zirkonyum(Zr) ve Tantal(Ta)(kütlece%1,5,10) içerikli gama alümina/silika mikroküre yapılı alümina katalizörleri sentezlenecektir. Biyo-yağ sentezinde kullanılacak katalizörlerin yüksek Bronsted asit sitelerine sahip olması istenmektedir. Zr ve Ta yüklemesiyle katalizörlerin asitliğinin arttırılması amaçlanmaktadır. Ni ise hidrokarbon zincirlerinin koparılmasında kullanılan aktif bir metal olduğundan tercih edilmiştir. Biyo-kütlenin pirolizi sonucu elde edilen biyo-yağın içeriğinde yüzlerce bileşik bulunmakta ve bu nedenle araştırmalarda model bileşikler kullanılmaktadır. Biyo-yağın oksijen yüzdesini arttıran en önemli bileşenleri; asitler, aldehitler ve ketonlardır. Çalışma kapsamında bu yapıları temsilen formik asit, fulfural ve hidroksipropanol(HPO) karışımıyla elde edilen model bileşim kullanılacaktır. Aktivite test çalışmaları sonucunda en iyi katalitik aktiviteyi gösteren katalizör belirlenecek ve bu katalizöre kütlece %3-5 arasında değişen oranlarda W ve/veya Co eklenerek iki metalli ve/veya üç metalli katalizörler hazırlanacaktır. Tungsten ve kobalt yüklemesinin hem reaksiyonlar sırasında meydana gelebilecek kok oluşumunu azaltılacağı hem de katalitik aktiviteyi arttıracağı öngörülmektedir. Elde edilen sonuçların literatürde yapılan çalışmalara kıyasla daha iyi olması proje için başarı kriteri olarak belirlenmiştir. Biyo-kütleden biyo-yağ üretiminin ticarileşmesi için en büyük engel olan kokun (%20'den az) azaltılması hedeflerimiz arasında yer almaktadır. Proje kapsamında kullanılması düşünülen model bileşiklerin yanı sıra gerçek biyo-yağdan biyo-yakıt eldesi gerçekleştirilecektir. Bu kapsamda en yüksek katalitik aktivite/en düşük kok oluşumuna sahip katalizörler ile benzer koşullarda çalışmalar yürütülecektir. Proje kapsamında hazırlanan katalizörlerin biyo-yakıt üretiminde ilk kez kullanılacak olması ve katalizör kullanımına bağlı olarak literatüre kıyasla daha düşük kok oluşumunun ve yüksek ürün seçiciliğinin amaçlanması projenin özgünlüğünü oluşturmaktadır.
Proje kapsamında elde edilen biyo-yakıtın özellikleri(viskozite, yoğunluk, pH, parlama noktası, üst ısıl değer ve içeriğindeki elementlerin kütlece miktarları (C,H,O vb)) belirlenecek, reaksiyon sıcaklığı(300,350,400,450,500 oC) ve reaksiyon basıncının(1,10,20,30bar) ürün dağılımına etkisi incelenecektir. Çalışma sonunda biyo-yakıt üretim teknolojisinin geliştirilebilmesi için aktif, kararlı katalizörlerin üretimi ve reaksiyon koşullarının optimizasyonuna yönelik kapsamlı bilgi birikimi edinilebilecektir. Çalışma kapsamında elde edilen sonuçlardan makale/patent başvurusu ve ulusal/uluslararası bildiriler yayımlanması amaçlarımız arasındadır. Biyo-yağ üretimine yönelik çok az çalışma bulunmaktadır. Türkiye’den konuyla ilgili literatüre katkıya araştırmalarınız dahilinde rastlanmamıştır. Önerilen proje ile ülkemizden de biyo-yakıt üretimi ve alternatif yakıt çalışmalarına katkı sağlanacak olması ülkemiz için önem arz etmektedir. Elde edilen sonuçlara bağlı olarak çalışmanın ticarileştirilmesi için firmalarla iletişime geçirilerek sanayiye destek verilmesi, atıklarının değerlendirilmesi için ortak çalışmaların yapılması planlanmıştır. Çalışmada yürütücü ve araştırmacıların yanı sıra bir doktora, iki yüksek lisans ve bir lisans öğrencisi aktif olarak görev alacaktır. Proje sanayi için nitelikli araştırmacı yetiştirme potansiyeli açısından da önemlidir.