Biyoyağdan asidik katalizörler eşliğinde değerli bileşiklerin eldesi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, -, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2025
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: OGÜN TAŞTAN
Danışman: BİRCE PEKMEZCİ KARAMAN, NURAY OKTAR
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Yüksek lisans çalışması kapsamında, artan enerji ihtiyacı ve fosil yakıtların tükenmesi karşısında, biyo-yakıt üretimini optimize etmeye yönelik katalitik parçalanma süreçlerini detaylı bir şekilde ele almaktadır. Biyo-yağın yüksek oksijen ve su içeriği, düşük kalorifik değeri gibi dezavantajlarını gidermek amacıyla düşük kok oluşumuna sahip katalizörlerin sentezi hedeflenmiştir. Bu kapsamda, literatürde yaygın olarak kullanılan ticari HZSM-5 ve Al₂O₃ (alümina) katalizörleri tercih edilerek, yüzey modifikasyonlarının dönüşüm ve ürün seçiciliği üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Biyo-yağın oksijen içeriğinin azaltılması için hidrodeoksijenasyon süreci yüksek maliyet, yüksek basınç ve güvenlik riskleri taşıdığı için alternatif olarak katalitik parçalanma reaksiyonları benimsenmiştir. Katalizörlerin asiditelerini kontrol etmek ve katalitik performanslarını iyileştirmek amacıyla 1 M borik asit (H₃BO₃) ve 1 M fosforik asit (H₃PO₄) ile yüzey modifikasyonları uygulanmıştır. Deneylerde, biyo-yağı modellemek amacıyla formik asit, hidroksipropanon (HPO) ve furfural içeren bir karışım, %70 oranında etanol eş-reaktan olarak kullanılarak 400°C sıcaklıkta reaksiyona girmiştir. Çalışma kapsamında sentezlenen katalizörlerin fiziksel ve kimyasal özellikleri N₂ adsorpsiyon-desorpsiyon (BET), X-ışını Kırınım Deseni (XRD), Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), Piridin adsorplanmış FTIR (DRIFTS) ve Endüktif Plazma Optik Emisyon Spektrometresi (ICP-OES) gibi karakterizasyon teknikleriyle incelenmiştir. Reaksiyon sonrası katalizörlerdeki kok birikimi ise Termogravimetrik Analiz (TGA) ile değerlendirilmiştir. Fosforik asit ile modifiye edilen HZSM-5'in yüzey alanı 56 m²/g'den 380 m²/g'ye yükselerek reaktanların aktif bölgelere erişimini artırdığı tespit edilmiştir. Hidrokarbon seçiciliği açısından en dikkat çekici sonuç %90,94 olefin seçiciliği ile H₃BO₃ ile muamele edilmiş Al₂O₃ katalizöründen elde edilmiş olup, bu durum borik asit muamelesinin olefin üretimini teşvik ettiğini göstermektedir. Katalizörlerin kullanım ömürleri açısından yapılan TG analizlerinde en düşük kok birikimi %2,31 kütle kaybıyla H₃PO₄ ile muamele edilmiş HZSM-5 ve %2,67 kütle kaybıyla H₃PO₄ ile muamele edilmiş Al₂O₃ katalizörlerinde gözlemlenmiş olup, fosforik asit muamelesinin katalizörün kullanım ömrünü uzatarak karbon birikimini azalttığı doğrulanmıştır. XRD analizleri, asit muamelesine rağmen katalizörlerin kristal yapılarının korunduğunu ve ticari formlarıyla benzerlik gösterdiğini doğrulamıştır. Sonuç olarak, bu tez çalışması, biyo-yağın değerli hidrokarbonlara dönüştürülmesi sürecinde katalizörün asitle modifikasyonlarının dönüşüm verimi, hidrokarbon seçiciliği ve katalizör ömrü üzerindeki kritik rolünü ortaya koymaktadır.