Biyo-yağ üretimi için mikroalgin metal halojenürler ile hidrotermal sıvılaştırılması
Yıl: 2019 Cilt: 34 Sayı: 2 Sayfa Aralığı: 845 - 853 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.17341/gazimmfd.460484 İndeks Tarihi: 30-12-2020
Biyo-yağ üretimi için mikroalgin metal halojenürler ile hidrotermal sıvılaştırılması
Öz: Bu çalışmada, bir mikroalg olan Spirulina hidrotermal koşullarda biyo-yağa dönüştürülmüştür. İlk kısımda(katkı kullanılmayan deneylerde) farklı hidrotermal proses sıcaklıklarının (250 ile 375°C arasında), farklı ilkbasınçların (1 ile 4 MPa arasında) ve farklı reaksiyon sürelerinin (30 ile 120 dakika arasında) biyo-yağ vekatı ürün verimlerine etkisi incelenmiştir. En yüksek biyo-yağ verimi ağ. %36 olarak bulunmuş ve 350°C’de30 dakika reaksiyon süresinde ve 1 MPa başlangıç basıncında gerçekleştirilen deneyden elde edilmiştir.İkinci kısımda (metal halojenür katkıları kullanılan deneyler) metal halojenürlerin (CsCl, CsCl-KCl, CsClNaCl, CsCl-ZnCl2, and CsCl-SnCl2) biyo-yağ verimlerine etkisi ve biyo-yağların bileşimleri incelenmiştir.Deneylerde kullanılan metal halojenürlerin biyo-yağ verimlerine önemli bir etkisi olmamıştır. Biyo-yağın enyüksek dizel yakıt içeriği ağ. %78 olarak bulunmuş ve CsCl-NaCl katalizörü kullanılan deneyden eldeedilmiştir. Katalizör kullanılmayan deneylerle karşılaştırıldığında katalizör kullanımı biyo-yağların karboniçeriğini az miktarda artırmış, oksijen içeriğini ise az miktarda azaltmıştır. Biyo-yağların içeriğindeki önemlibileşenler aminler, amidler, pirolidinler, indoller ve pirazinler gibi azot içeren bileşiklerdir. En yüksek ısıldeğere (yaklaşık 33 Mj/kg) sahip biyo-yağlar CsCl ve CsCl-SnCl2 kullanılan deneylerden elde edilmiştir.
Anahtar Kelime: Hydrothermal liquefaction of microalgae with metal halides for bio-crude production
Öz: In this study, the microalgae Spirulina was converted into bio-crudes under hydrothermal conditions. In the first part (non-additive experiments), the effects of different hydrothermal processing temperatures (ranged from 250 to 375°C), different initial pressures (ranged from 1 to 4 MPa) and residence times (ranged from 30 to 120 min) on the bio-crude and solid residue yields were investigated. The highest bio-crude yield was about 36wt% and obtained at 350°C with a residence time of 30 min and an initial pressure of 1 MPa. In second part (experiments with metal halide additives), the effect of metal halides (CsCl, CsCl-KCl, CsClNaCl, CsCl-ZnCl2, and CsCl-SnCl2) on the bio-crude yields and compositions were investigated. The metal halides used in the experiments were ineffective on bio-crude yields. The highest diesel fuel content of the bio-crude was 78wt% and obtained from the run with CsCl-NaCl. The use of catalysts slightly increased the carbon content and slightly decreased the oxygen content in bio-crudes in comparison with the run without a catalyst. The key compounds in bio-crudes were nitrogen containing compounds including amines, amides, pyrrolidines, indoles, and pyrazines. The highest heating value of the bio-crude was about 33 MJ/kg and obtained in the runs with CsCl and CsCl-SnCl2.
Anahtar Kelime: Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
- 1. Balbaşı M., Bartan A., Ar İ., Gürü M., Development of low cost heterogeneous catalysts for biodiesel processes, Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects, 33 (11), 1035- 1047, 2011.
- 2. Savage P.E., Algae under pressure and in hot water, Science, 338, 1039-1040, 2012.
- 3. Ross A.B., Biller P., Kubacki M.L., Li H., Lea-Langton A., Jones J.M., Hydrothermal processing of microalgae using alkali and organic acids, Fuel, 89, 2234-2243, 2010.
- 4. Gürü M., Artukoğlu B.D., Kesin A., Koca A., Biodiesel production from waste animal fat and improvement of its characteristics by synthesized nickel and magnesium additive, Energy Conversion and Management, 50, 498- 502, 2009.
- 5. Boz N., Calcium oxide based heterogeneous catalyst design for the production of methyl esters from canola oil, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 30 (4), 641-648, 2015.
- 6. Li F.J., Li H.Q., Wang L.G., Cao Y., Waste carbide slag as a solid base catalyst for effective synthesis of biodiesel via transesterification of soybean oil with methanol, Fuel Processing Technology, 131, 421-429, 2015.
- 7. Çelik M., Solmaz H., Yücesu H.S., Examination of the effects of n-heptan addition to cotton methyl ester on the engine performance and combustion charecteristics, 30 (3), 361-369, 2015.
- 8. Wong Y.C., Tan Y.P., Taufiq-Yap Y.H., Ramli I., Tee H.S., Biodiesel production via transesterification of palm oil by using CaO-CeO2 mixed oxide catalysts, Fuel, 162, 288-293, 2015.
- 9. Gülüm M., Bilgin A., Çakmak A., Comparison of optimum reaction parameters of corn oil biodiesels produced by using sodium hydroxide (NaOH) and potassium hydroxide (KOH), Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 30 (3), 503-511, 2015.
- 10. Sekmen Y. ve Şen S., biodiesel production from anchovy (Engraulis encrasicolus) oil and its effect on diesel engine performance and emissions, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 31 (1), 19-27, 2016.
- 11. Karagöz S., Bhaskar T., Muto A., Sakata Y., Uddin M.A., Low-temperature hydrothermal treatment of biomass: Effect of reaction parameters on products and boiling point distributions, Energy & Fuels, 18, 234- 241, 2004.
- 12. Peterson A.A., Vogel F., Lachance R.P., Fröling M., Antal J.M.J., Tester J.W., Thermochemical biofuel production in hydrothermal media: A review of sub- and supercritical water technologies, Energy & Environmental Science, 1 (1), 32-65, 2008.
- 13. Yeh T.M., Dickinson J.G., Franck A., Linic S., Thompson L.T., Savage P.E., Hydrothermal catalytic production of fuels and chemicals from aquatic biomass, Journal of Chemical Technology and Biotechnology, 88, 13-24, 2013.
- 14. Fan J., De bruyn M., Budarin V.L., Gronnow M.J., Shuttleworth P.S., Breeden S., Macquarrie D.J., Clark J., Direct microwave-assisted hydrothermal depolymerization of cellulose, Journal of American Chemical Society, 135, 11728-11731, 2013.
- 15. Tekin K., Karagöz S., Bektaş S., A review of hydrothermal biomass processing, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 40, 673-687, 2014.
- 16. Zhu Y., Albrecht K.O., Elliott D.C., Hallen R.T., Jones S.B., Development of hydrothermal liquefaction and upgrading technologies for lipid-extracted algae conversion to liquid fuels, Algal Research, 2, 455-464, 2013.
- 17. Christensen P.S., Peng G., Vogel F., Iversen B.B., Hydrothermal liquefaction of the microalgae Phaeodactylum tricornutum: Impact of reaction conditions on product and elemental distribution, Energy & Fuels, 28, 5792-5803, 2014.
- 18. Elliott D.C., Hart T.R., Neuenschwander G.G., Rotness L.J., Roesijadi G., Zacher A.H., Magnusson J.K., Hydrothermal processing of macroalgal feedstocks in continuous-flow reactors, ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2, 207-215, 2014.
- 19. Toor S.S., Reddy H., Deng S., Hoffmann J., Spangsmark D., Madsen L.B., Holm-Nielsen J.B., Rosendahl L.A., Hydrothermal liquefaction of Spirulina and Nannochloropsis salina under subcritical and supercritical water conditions, Bioresource Technology, 131, 413-419, 2013.
- 20. Jena U., Das K.C., Kastner J.R., Effect of operating conditions of thermochemical liquefaction on biocrude production from Spirulina platensis, Bioresource Technology, 102, 6221-6229, 2011.
- 21. Yu G., Zhang Y., Schideman L., Funk T., Wang Z., Hydrothermal liquefaction of low lipid content microalgae into bio-crude oil, Transactions of the ASABE, 54, 239-246, 2011.
- 22. Xu Y., Zheng X., Yu H., Hu X., Hydrothermal liquefaction of Chlorella pyrenoidosa for bio-oil production over Ce/HZSM-5, Bioresource Technology, 156, 1-5, 2014.
- 23. Shuping Z., Yulong W., Mingde Y., Kaleem I., Chun L., Tong J., Production and characterization of bio-oil from hydrothermal liquefaction of microalgae Dunaliella tertiolecta cake, Energy, 35, 5406-5411, 2010.
- 24. Yang Y.F., Feng C.P., Inamori Y., Maekawa T., Analysis of energy conversion characteristics in liquefaction of algae, Resources, Conservation and Recycling, 43, 21-33, 2004.
- 25. Duan P. and Savage P.E., Hydrothermal liquefaction of a microalga with heterogeneous catalysts, Industrial & Engineering Chemistry Research, 50, 52-61, 2010.
- 26. Biller P. and Ross A.B., Potential yields and properties of oil from the hydrothermal liquefaction of microalgae with different biochemical content, Bioresource Technology, 102, 215-225, 2011.
- 27. Tekin K., Karagöz S., Bektaş S., Hydrothermal liquefaction of beech wood using a natural calcium borate mineral, Journal of Supercritical Fluids, 72, 134- 139, 2012.
- 28. Duan P., Jin B., Xu Y., Yang Y., Bai X., Wang F., Zhang L., Miao J., Thermo-chemical conversion of Chlorella pyrenoidosa to liquid biofuels, Bioresource Technology, 133, 197-205, 2013.
- 29. Garcia Alba L., Torri C., Samorì C., van der Spek J., Fabbri D., Kersten S.R.A., Brilman D.W.F., Hydrothermal Treatment (HTT) of microalgae: Evaluation of the process as conversion method in an algae biorefinery concept, Energy & Fuels, 26, 642-657, 2012.
- 30. Mørup A.J., Christensen P.R., Aarup D.F., Dithmer L., Mamakhel A., Glasius M., Iversen B.B., Hydrothermal liquefaction of dried distillers grains with solubles: A reaction temperature study, Energy & Fuels, 26, 5944- 5953, 2012.
- 31. Brown T.M., Duan P., Savage P.E., Hydrothermal liquefaction and gasification of Nannochloropsis sp., Energy & Fuels, 24, 3639-3646, 2010.
- 32. Zhou D., Zhang L., Zhang S., Fu H., Chen J., Hydrothermal liquefaction of macroalgae Enteromorpha prolifera to bio-oil, Energy & Fuels, 24, 4054-4061.
- 33. Zou S., Wu Y., Yang M., Li C., Tong J., Bio-oil production from sub- and supercritical water liquefaction of microalgae Dunaliella tertiolecta and related properties, Energy & Environmental Science, 3, 1073-1078, 2010.
- 34. Li D., Chen L., Xu D., Zhang X., Ye N., Chen F., Chen S., Preparation and characteristics of bio-oil from the marine brown alga Sargassum patens C. Agardh, Bioresource Technology, 104, 737-42, 2012.
- 35. Vardon D.R., Sharma B.K., Scott J., Yu G., Wang Z., Schideman L., Zhang Y., Strathmann T.J., Chemical properties of biocrude oil from the hydrothermal liquefaction of Spirulina algae, swine manure, and digested anaerobic sludge, Bioresource Technology, 102, 8295-8303, 2011.
- 36. Chen W.T., Zhang Y., Zhang J., Yu G., Schideman L.C., Zhang P., Minarick M., Hydrothermal liquefaction of mixed-culture algal biomass from wastewater treatment system into bio-crude oil, Bioresource Technology, 152, 130-139, 2014.
- 37. Bach Q.V., Sillero M.V., Tran K.Q., Skjermo J., Fast hydrothermal liquefaction of a Norwegian macro-alga: Screening tests, Algal Research, 6, 271-276, 2014.
| APA | Akalın M (2019). Biyo-yağ üretimi için mikroalgin metal halojenürler ile hidrotermal sıvılaştırılması. , 845 - 853. 10.17341/gazimmfd.460484 |
| Chicago | Akalın Mehmet Kuddusi Biyo-yağ üretimi için mikroalgin metal halojenürler ile hidrotermal sıvılaştırılması. (2019): 845 - 853. 10.17341/gazimmfd.460484 |
| MLA | Akalın Mehmet Kuddusi Biyo-yağ üretimi için mikroalgin metal halojenürler ile hidrotermal sıvılaştırılması. , 2019, ss.845 - 853. 10.17341/gazimmfd.460484 |
| AMA | Akalın M Biyo-yağ üretimi için mikroalgin metal halojenürler ile hidrotermal sıvılaştırılması. . 2019; 845 - 853. 10.17341/gazimmfd.460484 |
| Vancouver | Akalın M Biyo-yağ üretimi için mikroalgin metal halojenürler ile hidrotermal sıvılaştırılması. . 2019; 845 - 853. 10.17341/gazimmfd.460484 |
| IEEE | Akalın M "Biyo-yağ üretimi için mikroalgin metal halojenürler ile hidrotermal sıvılaştırılması." , ss.845 - 853, 2019. 10.17341/gazimmfd.460484 |
| ISNAD | Akalın, Mehmet Kuddusi. "Biyo-yağ üretimi için mikroalgin metal halojenürler ile hidrotermal sıvılaştırılması". (2019), 845-853. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.460484 |
| APA | Akalın M (2019). Biyo-yağ üretimi için mikroalgin metal halojenürler ile hidrotermal sıvılaştırılması. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 34(2), 845 - 853. 10.17341/gazimmfd.460484 |
| Chicago | Akalın Mehmet Kuddusi Biyo-yağ üretimi için mikroalgin metal halojenürler ile hidrotermal sıvılaştırılması. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 34, no.2 (2019): 845 - 853. 10.17341/gazimmfd.460484 |
| MLA | Akalın Mehmet Kuddusi Biyo-yağ üretimi için mikroalgin metal halojenürler ile hidrotermal sıvılaştırılması. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol.34, no.2, 2019, ss.845 - 853. 10.17341/gazimmfd.460484 |
| AMA | Akalın M Biyo-yağ üretimi için mikroalgin metal halojenürler ile hidrotermal sıvılaştırılması. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2019; 34(2): 845 - 853. 10.17341/gazimmfd.460484 |
| Vancouver | Akalın M Biyo-yağ üretimi için mikroalgin metal halojenürler ile hidrotermal sıvılaştırılması. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2019; 34(2): 845 - 853. 10.17341/gazimmfd.460484 |
| IEEE | Akalın M "Biyo-yağ üretimi için mikroalgin metal halojenürler ile hidrotermal sıvılaştırılması." Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 34, ss.845 - 853, 2019. 10.17341/gazimmfd.460484 |
| ISNAD | Akalın, Mehmet Kuddusi. "Biyo-yağ üretimi için mikroalgin metal halojenürler ile hidrotermal sıvılaştırılması". Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 34/2 (2019), 845-853. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.460484 |
