Crambe Orientalis Bitkisinin Metal Destekli MCM-41 Katalizörü Varlığında Pirolizi: Sıvı Ürün Bileşimine Katalizör Oranının Etkisi
Yıl: 2023 Cilt: 28 Sayı: 3 Sayfa Aralığı: 883 - 897 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.53433/yyufbed.1284921 İndeks Tarihi: 04-01-2024
Crambe Orientalis Bitkisinin Metal Destekli MCM-41 Katalizörü Varlığında Pirolizi: Sıvı Ürün Bileşimine Katalizör Oranının Etkisi
Öz: Piroliz, organik maddelerin oksijensiz ortamda ısıtılması neticesinde meydana gelen ısıl parçalanma olayıdır. Biyokütle katalitik piroliz prosesi ile enerji değeri yüksek sıvı ürünlere dönüştürülmektedir. Katalizör olarak metal destekli/desteksiz MCM-41 katalizörleri kullanılmıştır. Katalizör sentezinde hidrotermal yöntem kullanılmıştır. Bu amaçla bu çalışmada crambe orientalis bitkisi 400 oC sıcaklıkta ve kütlece %5 ve %25'lik MCM-41, MCM-41/Al, MCM-41/Fe katalizörleri varlığında piroliz edilmiştir. Kütlece %5 ve %25 oranları için en yüksek üst ısıl değeri MCM-41 katalizörü varlığında sırasıyla 23.87, 23.95 olarak elde edilmiştir. Katalizörler X-Ray diffraction (XRD), Scanning electron microscopy (sem) with energy dispersive x-ray analysis (EDX) ve energy dispersive spectroscopy (EDS) yöntemleri ile karakterize edilmiştir. Elde edilen sıvı ürünler gas chromatography- mass spectrometry (GC-MS), Elementel ve fouirer transform ınfrared spektrofotometre (FT-IR) analiz yöntemleri ile incelenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre Crambe orientalis bitkisi biyokütle kaynağı olarak kullanım potansiyeline sahiptir. Katalizörler ürün bileşimi üzerine etkilidir.
Anahtar Kelime: Pyrolysis of Crambe Orientalis Plant in the Presence of Metal Supported MCM-41 Catalyst: The Effect of Catalyst Ratio on Liquid Product Composition
Öz: Pyrolysis is a thermal decomposition event that occurs as a result of heating organic materials in an oxygen-free environment. Biomass is converted into liquid products with high energy value by the catalytic pyrolysis process. Metal supported/unsupported MCM-41 catalysts were used as catalysts. Hydrothermal method was used for catalyst synthesis. For this purpose, in this study, crambe orientalis plant was pyrolyzed at 400 oC in the presence of 5% and 25% by mass MCM-41, MCM-41/Al, MCM-41/Fe catalysts. The highest upper calorific value for 5% and 25% by mass was obtained as 23.87 and 23.95 in the presence of MCM-41 catalyst, respectively. The catalysts were characterized by X-Ray diffraction (XRD), Scanning electron microscopy (SEM) with energy dispersive x-ray analysis (EDX) and energy dispersive spectroscopy (EDS) methods. The liquid products obtained were analyzed by gas chromatography- mass spectrometry (GC-MS), elemental and fouirer transform ınfrared spektrofotometre (FT-IR) analysis methods. According to the results obtained, Crambe orientalis plant has the potential to be used as a biomass source. Catalysts are effective on product composition.
Anahtar Kelime: Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
- Adam, J., Antonakou, E., Lappas, A., Stöcker, M., Nilsen, M. H., Bouzga, A., … & Øye, G. (2006). In situ catalytic upgrading of biomass derived fast pyrolysis vapours in a fixed bed reactor using mesoporous materials. Microporous and Mesoporous Materials, 96(1), 93-101. doi:10.1016/j.micromeso.2006.06.021
- Ateş, F., & Işıkdağ, M. A. (2009). Influence of temperature and alumina catalyst on pyrolysis of corncob. Fuel, 88(10), 1991-1997. doi:10.1016/j.fuel.2009.03.008
- Aysu, T., & Durak, H. (2016). Bio-oil production via catalytic supercritical liquefaction of Syrian mesquite (Prosopis farcta). The Journal of Supercritical Fluids, 109, 26-34. doi:10.1016/J.SUPFLU.2015.11.002
- Beck, J. S., Vartuli, J. C., Roth, W. J., Leonowicz, M. E., Kresge, C. T., Schmitt, K. D., … & Schlenker, J. L. (1992). A new family of mesoporous molecular sieves prepared with liquid crystal templates. Journal of the American Chemical Society, 114(27), 10834-10843. doi:10.1021/ja00053a020
- Bridgwater, A. V. (1994). Catalysis in thermal biomass conversion. Applied Catalysis A: General, 116(1), 5-47. doi:10.1016/0926-860X(94)80278-5
- Chen, M., Wang, J., Zhang, M., Chen, M., Zhu, X., Min, F., & Tan, Z. (2008). Catalytic effects of eight inorganic additives on pyrolysis of pine wood sawdust by microwave heating. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 82(1), 145-150. doi:10.1016/j.jaap.2008.03.001
- Chi, Y., Xue, J., Zhuo, J., Zhang, D., Liu, M., & Yao, Q. (2018). Catalytic co-pyrolysis of cellulose and polypropylene over all-silica mesoporous catalyst MCM-41 and Al-MCM-41. Science of The Total Environment, 633, 1105-1113. doi:10.1016/j.scitotenv.2018.03.239
- Corma, A. (1997). From microporous to mesoporous molecular sieve materials and their use in catalysis. Chemical Reviews, 97(6), 2373-2420. doi:10.1021/cr960406n
- Dhal, J. P., Dash, T., & Hota, G. (2020). Iron oxide impregnated mesoporous MCM-41: synthesis, characterization and adsorption studies. Journal of Porous Materials, 27(1), 205-216. doi:10.1007/s10934-019-00803-0
- Dobrzynski, P., Fabbri, D., Torri, C., Kasperczyk, J., Kaczmarczyk, B., & Pastusiak, M. (2009). A novel hydroxy functionalized polyester obtained by ring opening copolymerization of L-lactide with a pyrolysis product of cellulose. Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry, 47(1), 247-257. doi:10.1002/pola.23149
- Durak, H. (2016). Pyrolysis of Xanthium strumarium in a fixed bed reactor: Effects of boron catalysts and pyrolysis parameters on product yields and character. Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects, 38(10), 1400-1409. doi:10.1080/15567036.2014.947446
- Genel, S. (2022). Biyokütlenin piroliz ve hidrotermal yöntemle farklı katalizör sistemleri kullanılarak sıvılaştırılması, elde edilen ürünlerin karakterizasyonu. (Doktora tezi), Van Yüzüncü Yıl Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Van, Türkiye.
- Gedikli, Ü. (2017). Metal destekli/desteksiz mcm-41 katalizörlerinin sentezi ve karakterizasyonu. (Doktora tezi), Ankara Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, Türkiye.
- Iliopoulou, E. F., Antonakou, E. V, Karakoulia, S. A., Vasalos, I. A., Lappas, A. A., & Triantafyllidis, K. S. (2007). Catalytic conversion of biomass pyrolysis products by mesoporous materials: Effect of steam stability and acidity of Al-MCM-41 catalysts. Chemical Engineering Journal, 134(1), 51-57. doi:10.1016/j.cej.2007.03.066
- Islam, M. N., Islam, M. N., & Beg, M. R. A. (2004). The fuel properties of pyrolysis liquid derived from urban solid wastes in Bangladesh. Bioresource Technology, 92(2), 181-186. doi:10.1016/j.biortech.2003.08.009
- Kawale, H. D., & Kishore, N. (2021). Comprehensive study on thermochemical putrefaction of Delonix Regia in non-catalytic, catalytic and hydro-catalytic pyrolysis atmospheres. Renewable Energy, 173, 223-236. doi:10.1016/j.renene.2021.03.139
- Kıncay, O., Utlu, Z., Ağustos, H., Akbulut, U., & Açıkgöz, Ö. (2009). Combining trend of renewable energy sources. Sigma, 27, 60-82.
- Li, A. M., Li, X. D., Li, S. Q., Ren, Y., Chi, Y., Yan, J. H., & Cen, K. F. (1999). Pyrolysis of solid waste in a rotary kiln: influence of final pyrolysis temperature on the pyrolysis products. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 50(2), 149–162. doi:10.1016/S0165-2370(99)00025-X
- Ozbay, N., Yargic, A. S., Yarbay Sahin, R. Z., & Yaman, E. (2019). Valorization of banana peel waste via in-situ catalytic pyrolysis using Al-Modified SBA-15. Renewable Energy, 140, 633-646. doi:10.1016/j.renene.2019.03.071
- Park, H. J., Heo, H. S., Jeon, J.-K., Kim, J., Ryoo, R., Jeong, K.-E., & Park, Y.-K. (2010). Highly valuable chemicals production from catalytic upgrading of radiata pine sawdust-derived pyrolytic vapors over mesoporous MFI zeolites. Applied Catalysis B: Environmental, 95(3), 365-373. doi:10.1016/j.apcatb.2010.01.015
- Park, Y.-K., Jun, B. R., Park, S. H., Jeon, J.-K., Lee, S. H., Kim, S.-S., & Jeong, K.-E. (2014). Catalytic conversion of cellulose over mesoporous Y zeolite. Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 14(7), 5120-5123. doi:10.1166/jnn.2014.8406
- Ratnasari, D. K., Yang, W., Jönsson, P. G. (2020). Catalytic pyrolysis of lignocellulosic biomass: The influence of the catalyst regeneration sequence on the composition of upgraded pyrolysis oils over a H-ZSM-5/Al-MCM-41 catalyst mixture. ACS omega, 5(45), 28992-29001. doi:10.1021/acsomega.0c03272
- Torri, C., Lesci, I. G., & Fabbri, D. (2009). Analytical study on the pyrolytic behaviour of cellulose in the presence of MCM-41 mesoporous materials. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 85(1), 192-196. doi:10.1016/j.jaap.2008.11.024
- Williams, P. T., & Horne, P. A. (1995). The influence of catalyst type on the composition of upgraded biomass pyrolysis oils. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 31, 39-61. doi:10.1016/0165-2370(94)00847-T
- Xue, J., Zhuo, J., Liu, M., Chi, Y., Zhang, D., & Yao, Q. (2017). Synergetic effect of Co-pyrolysis of cellulose and polypropylene over an all-silica mesoporous catalyst MCM-41 using thermogravimetry–fourier transform infrared spectroscopy and pyrolysis–gas chromatography–mass spectrometry. Energy & Fuels, 31(9), 9576-9584. doi:10.1021/acs.energyfuels.7b01651
- Yu, F., Ji, D., Nie, Y., Luo, Y., Huang, C., & Ji, J. (2012). Study on the pyrolysis of cellulose for bio-oil with mesoporous molecular sieve catalysts. Applied Biochemistry and Biotechnology, 168(1), 174-182. doi:10.1007/s12010-011-9398-5
| APA | GENEL S, Durak H (2023). Crambe Orientalis Bitkisinin Metal Destekli MCM-41 Katalizörü Varlığında Pirolizi: Sıvı Ürün Bileşimine Katalizör Oranının Etkisi. , 883 - 897. 10.53433/yyufbed.1284921 |
| Chicago | GENEL SALIH,Durak Halil Crambe Orientalis Bitkisinin Metal Destekli MCM-41 Katalizörü Varlığında Pirolizi: Sıvı Ürün Bileşimine Katalizör Oranının Etkisi. (2023): 883 - 897. 10.53433/yyufbed.1284921 |
| MLA | GENEL SALIH,Durak Halil Crambe Orientalis Bitkisinin Metal Destekli MCM-41 Katalizörü Varlığında Pirolizi: Sıvı Ürün Bileşimine Katalizör Oranının Etkisi. , 2023, ss.883 - 897. 10.53433/yyufbed.1284921 |
| AMA | GENEL S,Durak H Crambe Orientalis Bitkisinin Metal Destekli MCM-41 Katalizörü Varlığında Pirolizi: Sıvı Ürün Bileşimine Katalizör Oranının Etkisi. . 2023; 883 - 897. 10.53433/yyufbed.1284921 |
| Vancouver | GENEL S,Durak H Crambe Orientalis Bitkisinin Metal Destekli MCM-41 Katalizörü Varlığında Pirolizi: Sıvı Ürün Bileşimine Katalizör Oranının Etkisi. . 2023; 883 - 897. 10.53433/yyufbed.1284921 |
| IEEE | GENEL S,Durak H "Crambe Orientalis Bitkisinin Metal Destekli MCM-41 Katalizörü Varlığında Pirolizi: Sıvı Ürün Bileşimine Katalizör Oranının Etkisi." , ss.883 - 897, 2023. 10.53433/yyufbed.1284921 |
| ISNAD | GENEL, SALIH - Durak, Halil. "Crambe Orientalis Bitkisinin Metal Destekli MCM-41 Katalizörü Varlığında Pirolizi: Sıvı Ürün Bileşimine Katalizör Oranının Etkisi". (2023), 883-897. https://doi.org/10.53433/yyufbed.1284921 |
| APA | GENEL S, Durak H (2023). Crambe Orientalis Bitkisinin Metal Destekli MCM-41 Katalizörü Varlığında Pirolizi: Sıvı Ürün Bileşimine Katalizör Oranının Etkisi. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 28(3), 883 - 897. 10.53433/yyufbed.1284921 |
| Chicago | GENEL SALIH,Durak Halil Crambe Orientalis Bitkisinin Metal Destekli MCM-41 Katalizörü Varlığında Pirolizi: Sıvı Ürün Bileşimine Katalizör Oranının Etkisi. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 28, no.3 (2023): 883 - 897. 10.53433/yyufbed.1284921 |
| MLA | GENEL SALIH,Durak Halil Crambe Orientalis Bitkisinin Metal Destekli MCM-41 Katalizörü Varlığında Pirolizi: Sıvı Ürün Bileşimine Katalizör Oranının Etkisi. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, vol.28, no.3, 2023, ss.883 - 897. 10.53433/yyufbed.1284921 |
| AMA | GENEL S,Durak H Crambe Orientalis Bitkisinin Metal Destekli MCM-41 Katalizörü Varlığında Pirolizi: Sıvı Ürün Bileşimine Katalizör Oranının Etkisi. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi. 2023; 28(3): 883 - 897. 10.53433/yyufbed.1284921 |
| Vancouver | GENEL S,Durak H Crambe Orientalis Bitkisinin Metal Destekli MCM-41 Katalizörü Varlığında Pirolizi: Sıvı Ürün Bileşimine Katalizör Oranının Etkisi. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi. 2023; 28(3): 883 - 897. 10.53433/yyufbed.1284921 |
| IEEE | GENEL S,Durak H "Crambe Orientalis Bitkisinin Metal Destekli MCM-41 Katalizörü Varlığında Pirolizi: Sıvı Ürün Bileşimine Katalizör Oranının Etkisi." Yüzüncü Yıl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 28, ss.883 - 897, 2023. 10.53433/yyufbed.1284921 |
| ISNAD | GENEL, SALIH - Durak, Halil. "Crambe Orientalis Bitkisinin Metal Destekli MCM-41 Katalizörü Varlığında Pirolizi: Sıvı Ürün Bileşimine Katalizör Oranının Etkisi". Yüzüncü Yıl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 28/3 (2023), 883-897. https://doi.org/10.53433/yyufbed.1284921 |
