Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Marmara Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2019
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: KAMİL SERKAN UZYOL
Danışman: Dilek Kazan
Özet:ATIK YAĞLARIN UCUZ KATALİZÖRLER KULLANILARAK KATALİTİK KRAKİNGİ Dünyanın enerji tüketimi 1971 - 2001 yılları arasında ikiye katlanmıştır ve 2030 yılına kadar % 53 oranında artacağı öngörülmektedir. Hem enerji krizi hem de çevresel bozulma, yenilenebilir kaynaklardan sürdürülebilir ve çevre dostu metotlarla elde edilecek biyoyakıt gibi alternatif enerji kaynaklarının devreye alınmasıyla etkileri azaltılabilecek önemli krizlerdir. Atık kızartma yağı miktarı her yıl artmaktadır ve uygun maliyetli ve katma değeri yüksek yakıtların, atık yağlar kullanılarak üretimi, özellikle sınırlı miktarda fosil yakıt rezervine sahip ülkeler için önemli bir husustur. Katalitik kraking, genel olarak katalizör varlığında, lineer uzun zincirli hidrokarbonlardan oksijenin çıkarılması ve daha kısa zincirli hidrokarbonların oluşturulması sürecidir. Kraking prosesinde, katalizörün tipi ve miktarı önemli bir rol oynar. Buna ek olarak katalizörün maliyeti de biyoyakıtın fizibilitesine etki etmektedir. Bu açıklamalar ışığında, bu tez kapsamında, atık kızarma yağının katalitik kraking denemelerinde, yenilebilir bir makroalg türü olan Ulva lactuca ve doğal zeolitin katalizör olarak kullanılabilme olanağı araştırılmıştır. Piroliz aşaması öncesinde ve sonrasında Gaz Kromatografisi / Kütle Spektrometrisi kullanılarak, atık yağın içeriği (WCO) ve üretilen hidrokarbonlar analiz edilmiştir. Yapılan analizlerde, atık yağ içerisinde ester, aldehit ve asitlerin oranının sırası ile % 46.420, % 27.980 ve % 15.040 olduğu belirlenmiştir. Esterlerin % 35.21 bölümünü ise Stigmast-5-en-3-ol (bitkisel steroid) içermektedir. Bu bileşenlerin yanı sıra, atık yağ içerisinde, % 6.73 alkan ve % 3.12 alken bulunduğu belirlenmiştir. Katalitik kraking reaksiyonu sonucunda oluşan ürün analiz edildiğinde, makroalgin katalizör olarak kullanılması sonucunda hekzadekanoik asit metil ester (palmitik asit metil ester) miktarının arttığı belirlenmiştir. Ayrıca makro-algin katalizör olarak kullanılması krakingde düşük miktarda alkan (% 1.561) ve alken (% 9.702) oluşumuna neden olurken; doğal zeolitin kullanılması oluşan alkan miktarını artırmıştır (% 22.263). Fakat alken oluşumu gözlenmemiştir. Atık yağın hızlı pirolizinde, Ulva lactuca’nın katalizör olarak kullanılması, % 40.86 oranında yağ aside metal esteri ve % 4.34 oranında alkan oluşumunu sağlamıştır. Sonuç olarak, makroalgin katalizör olarak kullanılması ile atık yağ hızlı piroliz ile % 45.43 oranında hidrokarbon benzeri yakıta dönüştürülmüştür. Makroalg yerine doğal zeolite kullanıldığında ise, hexadekanoik asit metil ester (palmitik asit metil ester) miktarının çok az daha arttığı, bunun yanında zeolite varlığında oktadekan oluşumunun da gerçekleştiği ve oktadekan veriminin % 22.263 oranında olduğu belirlenmiştir. Hexadekanoik asit metil ester (palmitik asit metil ester) ve oktadekan havacılık yakıtları için önemli yakıt komponentidir ve hexadekanoik asit metil ester (palmitik asit metil ester) oranı biyodizel yakıtların kapasitesinin belirlenmesinde önemli bir göstergedir. Sonuç olarak, tez kapsamında kullanılan Ulva lactuca ve doğal zeolitin, kraking reaksiyonlarıyla, atık kızarma yağından, yakıt benzeri hidrokarbonların üretiminde katalizör olarak kullanılabileceğini gösterilmiştir. Sahip olduğumuz bilgiye göre, bu çalışma, atık yağlardan biyoyakıt üretiminde makroalglerin katalizör olarak kullanıldığı ilk çalışmadır. -------------------- CATALYTIC CRACKING OF WASTE COOKING OILS USING LOW COST CATALYSTS World energy consumption has been increased very rapidly between 1971 – 2001, and it is expected to increase 53% in 2030. Both increased energy demand and environmental problems are very substantial problems all over the world. It is proposed that alternative energy sources such as biofuels generated from biomass as well as the development of sustainable and environmentally friendly production methods for the production of biofuel are the main solutions to overcome these problems. One of the cost-effective and significant issue for the production of biofuels, especially for the countries with limited fossil fuel reserves, is the usage of waste cooking oils as biomass. Catalytic cracking is an effective way to eliminate oxygen from triglycerides based on oil to form short chain hydrocarbons from linear long chain hydrocarbons. Type and amount of catalyst also play a major role in the catalytic reactions. Additionally, the cost of the catalyst also affects the feasibility of biofuel. In the light of these explanations, within the scope of this thesis, an edible macroalgae, Ulva lactuca and natural zeolite were evaluated as low cost catalyst for the catalytic cracking / pyrolysis of waste cooking oil. Components of waste cooking oil were determined by Gas Chromatography / Mass Spectroscopy before and after pyrolysis process. According to the results, esters, aldehydes and acids ratios have been determined as 46.42 %, 27.98 % and 15.04 % respectively. Stigmast-5-en-3-ol (plant steroid) was found as the major part of esters with a ratio of 35.21 %. Besides these components, it is determined that, waste cooking oil included 6.730 % alkanes and 3.210 % alkenes. According to analyses of products obtained from catalytic cracking of waste cooking oil by using of macroalgae as catalyst, the yield of hexadecanoic methy ester (palmitic acid methyl ester) was increased. Furthermore, usage of macroalgae as catalyst led to low alkane yield (1.561 %) and alkene (9.702 %) production, whereas natural zeolite usage caused to increase alkane yield (22.263 %). However, alkene formation was not observed in the presence of natural zeolite as catalyst. Hexadecanoic methyl ester (palmitic acid methyl ester) and ocatdecane are significant components for biodiesel and aviation fuels and Hexadecanoic methyl ester (palmitic acid methyl ester) ratio is an important indicator for determination of capacity of biodiesel fuels. Therefore, within the scope of this thesis, the production of fuel-like hydrocarbons from waste cooking oil via catalytic cracking reactions in the presence of low cost catalysts, has been demonstrated.