Tıbbi atıkların plazma gazlaştırma yöntemi ile bertarafı

Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2023

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: ALTUĞ ALP ERDOĞAN

Danışman: Mustafa Zeki Yılmazoğlu

Özet:

Bu çalışmada, tıbbi atıkların, özgün bir tasarıma sahip yukarı akışlı plazma gazlaştırıcı içerisindeki gazlaşma karakteristiği, hem deneysel, hem de nümerik olarak incelenmiş olup, eşdeğerlik oranına (ER) göre optimizasyon çalışması hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) simülasyonları ile gerçekleştirilmiştir. Çalışmada kullanılan tıbbi atık numunesi; nitril eldiven, kan torbası (flebotomi), pamuklu sargı bezi ve tıbbi atık torbasının granülize edilmiş haldeki hammaddeleri karıştırılarak hazırlanmıştır. Tasarlanan gazlaştırıcı için atık beslemesi 7,0 kg/sa olup, maksimum 2,5 kWh güç verebilen bir DC ark plazma torç ile çalıştırılmıştır. Gazlaştırıcının sıcaklık dağılımı, sentez gazı içerikleri, karbon dönüşüm oranı (KDO), soğuk gaz verimi (SGV) gibi performans parametreleri 0,1 , 0,2, 0,3 ve 0,4 olmak üzere 4 farklı eşdeğerlik oranı (ER) için ANSYS Fluent ortamında nümerik simülasyonlar ile incelenmiştir. Plazmanın kimyasal etkilerinin gözlemlenebilmesi için literatürden alınan plazma reaksiyonları nümerik modele entegre edilmiş olup, hava ile oluşturulan plazma jeti sıcak gaz olarak modellenmiştir. Gazlaştırıcının tasarım ve üretim aşamaları açıklanmış olup, deneysel çalışma esnasında ortaya çıkan tasarımsal ve deneysel hatalar detaylı olarak çözüm önerileriyle birlikte değerlendirilmiştir. ER=0,2 için gerçekleştirilen deney esnasında üretilen H2, CO ve N2 yüzdeleri sırasıyla %62,6 %3,2 ve %34,2 olarak ölçülmüş, sonuçlar literatürden alınan verilerle ve gerçekleştirilen nümerik simülasyon sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Sonuç olarak, gazlaştırıcı tasarımına eklenen boğaz konfigürasyonunun sentez gazı içeriklerine ve sıcaklık dağılımına olumlu yönde etki ettiği gözlemlenmiştir. Gazlaştırıcının en optimum çalıştığı koşullar ER=0,4 için elde edilmiş olup, bu koşulda üretilen H2, CO ve CH4 yüzdeleri sırasıyla %54,7 , %17,1 ve %11,8 olmuştur. KDO ve SGV değerleri ise sırasıyla %15,5 ve %27,2 olarak elde edilmiştir.

Anahtar Kelimeler : Plazma gazlaştırma, tıbbi atık, atıktan enerji üretimi, hidrojen üretimi, sürdürülebilirlik, COVID-19